Quel composant de l’ordinateur permet de sauvegarder les données ?

Le disque dur est un dispositif qui permet de stocker vos données.

Les disques de type SSD sont rapidement devenus l’un des éléments matériels les plus importants d’un PC.

Que vous achetiez un nouvel ordinateur portable ou de bureau, ou que vous mettiez à niveau votre ordinateur existant pour le rendre plus rapide, le choix du meilleur SSD est un processus qui nécessite de savoir ce qu’est un SSD, comment il fonctionne, les différents types de SSD que vous pouvez trouver et ce qu’il faut rechercher avant d’en acheter un.

Voici le guide complet de la technologie SSD et de ses types.

Éléments d’un SSD

Un SSD est un système de stockage d’informations qui utilise une mémoire flash. Sur le marché grand public d’aujourd’hui, la plupart des disques SSD sont basés sur une architecture construite avec des portes NAND.

En plus de la mémoire principale, un SSD est composé d’autres éléments essentiels tels que le cache ou la DRAM, l’interface et le contrôleur.

Actuellement, l’un des composants clés d’un SSD est le contrôleur, qui est personnalisé par le fabricant pour offrir une différenciation au niveau logiciel et avec lequel il parvient, avec le même matériel de base, à offrir des améliorations en termes de vitesse d’écriture et de lecture, de durabilité ou de protection contre les erreurs.

Technologies de fabrication des disques SSD : quels sont les facteurs de capacité et de vitesse ?

La mémoire NAND dont sont constitués les disques SSD se décline en différents types de technologies de fabrication. La classification principale est basée sur les bits que chaque cellule de mémoire flash peut stocker et, comme nous le verrons, cela affecte fondamentalement la capacité, les performances et la durabilité d’un SSD.

Actuellement, au niveau commercial, nous avons différents types de mémoire flash dans les SSD :

SLC (Single Level Cell) : elles ne sont capables de stocker qu'un bit d'information par cellule, pouvant écrire deux états (0 ou 1). Ce sont les plus rapides, car seuls deux états doivent être vérifiés, ainsi que les plus durables (chaque cellule doit être vérifiée moins souvent), mais le prix par Go est le plus élevé, car ils nécessitent plus d'éléments pour stocker la même information.
MLC (Multi-Level Cell) : ils ont déjà deux bits par cellule, nous pouvons donc stocker plus d'informations, tout en perdant en vitesse et en durée de vie utile.
TLC (Triple Level Cell) : avec trois bits par cellule, ils permettent une grande capacité de stockage avec moins de composants et donc moins d'espace.
QLC (Quad Level Cell) : les plus économiques de tous car ils utilisent quatre bits d'information par cellule, ce qui permet d'obtenir de grandes capacités de stockage mais au prix d'être les plus lents et d'avoir la durée de vie utile la plus courte.

Comme nous l’avons vu, le choix d’un SSD à mémoire SLC ou TLC, par exemple, aura une incidence sur des aspects essentiels tels que la capacité maximale disponible (et le prix par Go), la vitesse d’écriture et de lecture, mais aussi la durée de vie. Et tout ça est lié.

Les critères pour acheter un disque dur SSD pour un PC

En fonction du type d’interface de communication avec le PC, du protocole de bus et du type de mémoire flash utilisé pour sa fabrication, on détermine les principales valeurs techniques associées à un SSD, qui ont trait à ses performances (vitesses de lecture/écriture) ainsi qu’à la durée de vie du disque SSD.

Performances ou vitesse d’un SSD

Dans la fiche technique d’un SSD, nous trouvons généralement deux types de mesures de performance. La principale est celle qui nous informe sur les vitesses séquentielles de lecture et d’écriture du SSD.

Elle est indiquée en MB/s et varie en fonction du type de mémoire flash utilisé (les SLC sont les plus rapides mais ont aussi un prix élevé par GB) et de l’interface et du protocole du disque. Les meilleures données théoriques sont obtenues dans ce cas avec le protocole PCIe et NVMe.

Un autre critère de performance est la vitesse de lecture/écriture aléatoire. Dans ce cas, l’unité de mesure est l’IOPS (opérations d’entrée/sortie par seconde) et dans ce cas, le contrôleur est un élément très précieux. Associé aux IOPS d’un SSD, nous avons la latence.

Durabilité ou durée de vie

Dans un SSD, la quantité minimale d’informations qui peut être lue ou écrite n’est pas une cellule, ni même le regroupement de cellules en mots. Il s’agit de pages, qui sont à leur tour regroupées en blocs.

Lorsque les informations d’une page doivent être modifiées, elles sont copiées sur une autre page vide ou libre du même bloc. Et le système place un marqueur sur le premier afin qu’il puisse être supprimé. Lorsque cette page est à nouveau nécessaire parce qu’il n’y a plus de pages inutilisées, elle est supprimée.

En réalité, l’opération de suppression est effectuée au niveau du bloc, donc si nous devons supprimer une page d’un bloc, nous devons d’abord déplacer toutes les pages utilisées dans ce bloc vers un bloc vide. Cette façon particulière de gérer les informations est à l’origine de la détérioration des performances des disques SSD au fil du temps et de l’augmentation des informations stockées.

Pour que cela ne se produise pas et que la vitesse de lecture/écriture reste élevée, les contrôleurs sont essentiels à l’ensemble du processus.

La “collecte de déchets” est particulièrement intéressante. Il s’agit d’une sorte de prédiction et de maintenance qui est généralement effectuée lorsque le SSD n’est pas utilisé de manière intensive, au cours de laquelle le contrôleur copie périodiquement toutes les données valides d’une page en cours d’utilisation et les transmet aux pages vides d’un autre bloc.

Mémoire cache (DRAM)

Une bonne partie des technologies que le contrôleur apporte à un SSD consiste à essayer d’optimiser les processus d’effacement et d’écriture, car ceux-ci sont limités dans les mémoires de type NAND.

L’une des technologies utilisées est appelée “Wear Leveling”. Elle est entièrement gérée par le contrôleur et consiste essentiellement en une distribution égale de l’information dans tous les noyaux de mémoire flash, afin d’éviter des processus d’effacement/écriture excessifs dans certaines cellules spécifiques.