For at datamaskiner skal fungere, trenger de en lagringsenhet hvor operativsystem, nytteprogramvare og filer kan ligge. Lagringsenheten må tåle at datamaskinen blir koblet helt fra strømmen uten at noe av informasjonen blir borte. Dette kalles for ikke-flyktig minne. Det finnes flere forskjellige typer lagringsenheter som lagrer de binære dataene (1 og 0) på forskjellige måter. De forskjellige lagringsmetodene har alle sine fordeler og ulemper. Vanlige lagringsenheter for datamaskiner har som oftest fra 200 GB minne og oppover. For mobiltelefoner er det vanlig med størrelser fra 32 GB og oppover.
Det vanligste er flashminne (SSD) og mekaniske/magnetiske harddisker (HDD).
I denne YouTubevideoen fra Crash Course kan du få en rask gjennomgang av utviklingen til de forskjellige lagringsenhetene.
Flashminne (SSD)
I SSD-disker (Solid State Drive) lagres dataene elektronisk på mikrobrikker.
Mikrobrikkene er integrerte kretser (IC) omgitt av svart keramikk eller plast. Disse monteres på kretskort sammen med andre komponenter, for eksempel RAM-brikke for rask buffer og kontroller-brikke.
En SSD-disk har ingen bevegelige deler. Det reduserer størrelsen på lagringsenheten og varmemengden som genereres. Dessuten bidrar det til at diskene varer lenger og blir mer motstandsdyktige mot vibrasjoner og slag. Dette gjør SSD-disker til den foretrukne lagringsenheten i bærbare datamaskiner og mobiltelefoner.
SSD-diskene har i senere år blitt mye rimeligere og tilgjengelige i større størrelser. Dette har gjort at de fleste datamaskiner i dag leveres med en SSD-disk som lagringsenhet.
Om flashminne
Flashminne er en type minne der det ikke er mulig å forandre enkeltbiter (erstatte en 0-verdi med 1 eller omvendt). Ved overskriving må et større område skrives på nytt (flashes). Hele området avleses og skrives tilbake, nå med den ene biten forandret.
Flashminne er satt opp på denne måten for å forenkle den integrerte kretsen som brukes til lagringen. Dette sparer plass og gir billigere lagringsenheter. Konsekvensen er en lagringsenhet som bruker lengre tid på hver lagringsoperasjon.
Mekanisk/magnetisk harddisk (HDD)
Mekaniske/magnetiske harddisker var i over 40 år den viktigste typen lagringsenhet for datamaskiner. Harddisker lagrer data ved å gjøre små forandringer i magnetfeltet på en spinnende metallplate med et bevegelig lese- og skrivehode. En harddisk har som oftest flere slike plater, og hver plate er delt inn i spor og sektorer.
Mekaniske/magnetiske harddisker kan gi stor lagringsplass til lav pris. De har imidlertid dårligere overføringshastighet og er mindre motstandsdyktige mot vibrasjoner og slag enn SSD-disker.
Formfaktorer
Mekaniske/magnetiske harddisker er oftest 3,5 tommer brede for stasjonære datamaskiner og servere og 2,5 tommer brede for bærbare datamaskiner.
SSD-disker brukte i starten ofte den samme 2,5-formfaktoren som mekaniske/magnetiske harddisker, og kretskortet var beskyttet av plast eller metall. I dag er SSD-disker i ferd med å gå over til M.2-kontakt og -størrelse.
Disse er ikke beskyttet av plast eller metall, og de monteres som oftest rett på hovedkortet. Dette betyr at de må håndteres med forsiktighet, spesielt med tanke på statisk elektrisitet.
SSD-er for servermarkedet vil i framtida gå bort fra M.2 og 2,5- og 3,5-tommers formfaktor og bruke en EDSFF-variant i stedet. Du kan lese mer om disse standardene lenger ned på siden.
Grensesnitt
For at lagringsenheten og datamaskinen skal kunne kommunisere, må de bruke en felles standard for kommunikasjon. Standarden angir både hvordan det elektriske signalet skal overføres mellom enhetene, hvilken kontakt som skal brukes, og hvor raskt overføringen kan gå. Vi kaller dette for et grensesnitt, og vi har flere standarder å velge mellom.
SATA (Serial AT Attachment)
På 2000- og 2010-tallet ble SATA-standarden og -kontakten brukt til tilkobling av de fleste lagringsenheter. SATA kom i flere versjoner, og den siste (versjon 3) kunne overføre opptil 600 MB per sekund. Denne hastigheten var et teoretisk maksimum for grensesnittet. Dette fungerte fint for mekaniske/magnetiske harddisker, som ofte ikke kunne lese eller skrive mer enn rundt 100 MB per sekund uansett. Men da SSD-disker begynte å bli vanlige, ble SATA-grensesnittet en flaskehals.
M.2 (SATA og NVMe)
Siden man ønsket å redusere den fysiske størrelsen på bærbare datamaskiner, introduserte man en ny kontakt (M.2). Takket være denne kunne SSD-diskene gjøres mindre og kobles direkte til hovedkortet. M.2-kontakten var ikke bare beregnet på lagringsenheter, og den kunne levere både gammeldagse SATA-signaler og PCI Express x4-signaler.
For en M.2 SSD-disk som brukte SATA-standarden, ville en hastighet på rundt 600 MB per sekund fortsatt utgjøre en flaskehals. NVMe via PCI Express gjorde det imidlertid mulig å bruke PCI Express til lagringsenheten. NVMe over M.2 ga mye høyere hastighet (opptil rundt 5 000 MB per sekund, avhengig av PCI Express-generasjonen).
U.2
U.2 er en grensesnittstandard som brukes på en del servere. Den har likheter med M.2-standarden (PCI Express x4-signaler eller SATA-signal), men bruker en kontakt som er kompatibel med SATA Express, som er en SATA-kabelvariant. U.2 er derfor praktisk for SSD-er som har 2,5- eller 3,5-tommers formfaktor. Standarden er i bruk, men vil bli overtatt av EDSFF på sikt.
SAS (Serial Attatched SCSI)
SAS er en videreutvikling av SCSI, som tidligere var gullstandarden for disk-grensesnitt på servere. SAS er raskere enn SATA og støtter en del avansert funksjonalitet. SAS brukes mye i større lagringssystemer.
SAS-kontrollere er kompatible med SATA-disker, men SATA-kontrollere, som vi har i vanlige datamaskiner, vil ikke fungere med SAS-disker.
EDSFF (Enterprise & Data Center SSD Form Factor)
EDSFF er et sett med formfaktor- og grensesnittstandarder som er tilpasset rack-servere og SSD-er. NVMe med PCI Express x4, x8 eller x16 brukes for overføring av signalet.
EDSFF vil komme i mange fysiske formfaktorer tilpasset forskjellige bruksområder og rack-kabinetthøyder. Dette gir god fleksibilitet, men vil kreve ekstra oppmerksomhet ved innkjøp.