Hopp til innhald

Fagartikkel

Lagringseiningar

Lagringseiningar er dei permanente lagera til filer og program i datamaskinen. Nye datamaskinar bruker for det meste flash-baserte minnebrikker (SSD). Eldre datamaskinar og maskinar som treng spesielt store lagringseiningar, bruker framleis mekaniske/magnetiske harddiskar (HDD).

LK20
To fingrar held eit lite, avlangt kretskort med fire mikrobrikker. To av mikrobrikkene er for lagring, éi for buffer og éi for kontrollar. Foto.

SSD-kort med M.2-kontakt. Denne lagringseininga tek liten plass og gir rask lagring og avlesing av data.

For at datamaskinar skal fungere, treng dei ei lagringseining der operativsystem, nytteprogramvare og filer kan liggje. Lagringseininga må tole at datamaskinen blir kopla heilt frå straumen utan at noko av informasjonen blir borte. Dette kallar vi for ikkje-flyktig minne. Det finst fleire ulike typar lagringseiningar som lagrar dei binære dataa (1 og 0) på ulike måtar. Dei ulike lagringsmetodane har alle sine fordelar og ulemper. Vanlege lagringseiningar for datamaskinar har som oftast frå 200 GB minne og oppover. For mobiltelefonar er det vanleg med storleikar frå 32 GB og oppover.

Det vanlegaste er flashminne (SSD) og mekaniske/magnetiske harddiskar (HDD).

I denne videoen frå CrashCourse kan du få ein rask gjennomgang av utviklinga til dei ulike lagringseiningane.

Flashminne (SSD)

Ein tynn, firkanta boks med SATA-kontakt på den eine kortsida. Teksten på toppen angir merke og storleik. Foto.

2.5 tommars SSD-disk med SATA-tilkopling

I SSD-diskar (Solid State Drive) blir dataa lagra elektronisk på mikrobrikker.

Mikrobrikkene er integrerte kretsar (IC) omgitte av svart keramikk eller plast. Desse blir monterte på kretskort saman med andre komponentar, til dømes RAM-brikke for rask buffer og kontrollar-brikke.

Firkanta kretskort med åtte svarte mikrobrikker fordelte på to rader med fire på kvar. Ved sida av er det andre småkomponentar, ei brikke for buffer og ei brikke for kontrollar. Heilt på enden er det ein SATA-kontakt for tilkopling til datamaskin. Foto.

Innsida av ein 2,5-tommars SSD-disk

Ein SSD-disk har ingen bevegelege delar. Det reduserer storleiken på lagringseininga og varmemengda som blir generert. Dessutan bidreg det til at diskane varer lenger og blir meir motstandsdyktige mot vibrasjonar og slag. Dette gjer SSD-diskar til den føretrekte lagringseininga i berbare datamaskinar og mobiltelefonar.

SSD-diskane har i seinare år blitt mykje rimelegare og tilgjengelege i større storleikar. Dette har gjort at dei fleste datamaskinar i dag blir leverte med ein SSD-disk som lagringseining.

Om flashminne

Flashminne er ein type minne der det ikkje er mogleg å forandre enkeltbitar (erstatte ein 0-verdi med 1 eller omvendt). Ved overskriving må eit større område skrivast på nytt (flashast). Heile området blir avlese og skrive tilbake, no med den eine biten forandra.

Flashminne er sett opp på denne måten for å forenkle den integrerte kretsen som blir brukt til lagringa. Dette sparer plass og gir billegare lagringseiningar. Konsekvensen er ei lagringseining som bruker lengre tid på kvar lagringsoperasjon.

Mekanisk/magnetisk harddisk (HDD)

Tradisjonell magnetisk/mekanisk harddisk. Foto.

Innsida av ein tradisjonell harddisk

Mekaniske/magnetiske harddiskar var i over 40 år den viktigaste typen lagringseining for datamaskinar. Harddiskar lagrar data ved å gjere små forandringar i magnetfeltet på ei spinnande metallplate med eit bevegeleg lese- og skrivehovud. Ein harddisk har som oftast fleire slike plater, og kvar plate er delt inn i spor og sektorar.

Mekaniske/magnetiske harddiskar kan gi stor lagringsplass til låg pris. Dei har likevel dårlegare overføringshastigheit og er mindre motstandsdyktige mot vibrasjonar og slag enn SSD-diskar.

Formfaktorar

Ein HDD-disk som er 3,5 tommar brei, ein SSD-disk som er 2,5 tommar brei, og ein M.2 SSD-disk, som kan vere rundt 1 tomme brei og syltynn. Foto.

3,5-tommars HDD-disk ved sida av ein 2,5-tommars SSD-disk og ein SSD-disk av typen M.2

Mekaniske/magnetiske harddiskar er oftast 3,5 tommar breie for stasjonære datamaskinar og serverar og 2,5 tommar breie for berbare datamaskinar.

Fire små kretskort (SSD-diskar). Tre av dei har lik M.2-kontakt. Foto.

M.2-kort finst i forskjellige lengder og blir ikkje berre brukte som lagringseiningar.

SSD-diskar brukte i starten ofte den same 2,5-formfaktoren som mekaniske/magnetiske harddiskar, og kretskortet var beskytta av plast eller metall. I dag er SSD-diskar i ferd med å gå over til M.2-kontakt og -storleik.

Desse er ikkje beskytta av plast eller metall, og dei blir som oftast monterte rett på hovudkortet. Dette betyr at dei må handterast med varsemd, spesielt med tanke på statisk elektrisitet.

SSD-ar for servermarknaden vil i framtida gå bort frå M.2 og 2,5- og 3,5-tommars formfaktor og bruke ein EDSFF-variant i staden. Du kan lese meir om desse standardane lenger ned på sida.

Grensesnitt

For at lagringseininga og datamaskinen skal kunne kommunisere, må dei bruke ein felles standard for kommunikasjon. Standarden angir både korleis det elektriske signalet skal overførast mellom einingane, kva kontakt som skal brukast, og kor raskt overføringa kan gå. Vi kallar dette for eit grensesnitt, og vi har fleire standardar å velje mellom.

SATA (Serial AT Attachment)

Nærbilete av SATA-kontakten på hovudkortet. Foto.

SATA-kontakten er som oftast i nedre hjørne av hovudkortet. Eit hovudkort har gjerne mellom to og seks slike.

På 2000- og 2010-talet blei SATA-standarden og -kontakten brukte til tilkopling av dei fleste lagringseiningar. SATA kom i fleire versjonar, og den siste (versjon 3) kunne overføre opptil 600 MB per sekund. Denne hastigheita var eit teoretisk maksimum for grensesnittet. Dette fungerte fint for mekaniske/magnetiske harddiskar, som ofte ikkje kunne lese eller skrive meir enn rundt 100 MB per sekund uansett. Men då SSD-diskar begynte å bli vanlege, blei SATA-grensesnittet ein flaskehals.

M.2 (SATA og NVMe)

To forskjellige M.2-kort. Foto.

M.2-kort finst i forskjellige lengder og typar.

Sidan ein ønskte å redusere den fysiske storleiken på berbare datamaskinar, blei det introdusert ein ny kontakt (M.2). Takk vere denne kunne SSD-diskane gjerast mindre og koplast direkte til hovudkortet. M.2-kontakten var ikkje berre berekna på lagringseiningar, og han kunne levere både gammaldagse SATA-signal og PCI Express x4-signal.

For ein M.2 SSD-disk som brukte SATA-standarden, ville ei hastigheit på rundt 600 MB per sekund framleis utgjere ein flaskehals. NVMe via PCI Express gjorde det likevel mogleg å bruke PCI Express til lagringseininga. NVMe over M.2 gav mykje høgare hastigheit (opptil rundt 5 000 MB per sekund, avhengig av PCI Express-generasjonen).

U.2

Harddisk i metall, med brei kontakt på baksida. Foto.

3,5-tommars SSD med U.2-kontakt

U.2 er ein grensesnittstandard som blir brukt på ein del serverar. Han har likskapar med M.2-standarden (PCI Express x4-signal eller SATA-signal), men bruker ein kontakt som er kompatibel med SATA Express, som er ein SATA-kabelvariant. U.2 er derfor praktisk for SSD-ar som har 2,5- eller 3,5-tommars formfaktor. Standarden er i bruk, men vil bli overteken av EDSFF på sikt.

SAS (Serial Attatched SCSI)

SAS er ei vidareutvikling av SCSI, som tidlegare var gullstandarden for disk-grensesnitt på serverar. SAS er raskare enn SATA og støttar ein del avansert funksjonalitet. SAS blir mykje brukt i større lagringssystem.

SAS-kontrollerar er kompatible med SATA-diskar, men SATA-kontrollerar, som vi har i vanlege datamaskiner, vil ikkje fungere med SAS-diskar.

EDSFF (Enterprise & Data Center SSD Form Factor)

Avlang metalboks med kretskort inni. Foto

Døme på SSD som følgjer standarden EDSFF E1.S

EDSFF er eit sett med formfaktor- og grensesnittstandardar som er tilpassa rack-serverar og SSD-ar. NVMe med PCI Express x4, x8 eller x16 blir brukt for overføring av signalet.

EDSFF vil kome i mange fysiske formfaktorar tilpassa forskjellige bruksområde og rack-kabinetthøgder. Dette gir god fleksibilitet, men vil kreve ekstra merksemd ved innkjøp.



Sist oppdatert 19.11.2021
Skrive av Tron Bårdgård

Læringsressursar

Datamaskinen sine komponentar

Kva er kjernestoff og tilleggsstoff?