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メディア入門
メディア入門

SSDについて

SSDの構造について

SSD ( Solid State Driveソリッドステートドライブ ) は、HDDの代替デバイスとして現れ、最近では主要なメディアとしてHDDを凌駕する勢いです。HDDはプラッタを回転させ、磁気ヘッドをシークさせ物理的な動作でデータを読み書きしますが、SSDは、NAND型フラッシュメモリを使用してデータを保存します。稼働部分を持つHDDに比べ、見た目は大変シンプルなつくりになっています。PCと接続するインターフェイス部分はシリアルATAが使われています。

フラッシュメモリの弱点の一つである耐久性においては、ウェアレベリング(摩耗平滑化のための書き込み箇所の分散)やキャッシュメモリを搭載して書き込み回数を減らすことで耐久性を向上させています。NAND型フラッシュメモリを使用したSSDの内部構造はメモリの制御を行なうNANDメモリコントローラと複数並んだNANDメモリですが、最近ではキャッシュなどに使用するDRAMチップも多くの製品で搭載されています。HDDは駆動部分に大量の電力を消費しますが、SSDに使用されているフラッシュメモリは消費電力が少なく発熱を抑えられます。小型化・軽量化にも適していて、衝撃にも強いという利点があります。

NANDメモリコントローラ

NANDメモリコントローラの役割
ssd内部のイメージ画像

SSDの性能に最も影響を与えるのはNANDメモリコントローラです。理論上の読み書きの速さはNANDメモリの並列アクセス数によって決まります。現在のSSDでは、16チャンネル並列アクセスを採用したNANDメモリコントローラが一般的ですが、並列アクセス数を倍にすれば、速度も理論上は2倍速いということになります。

NANDメモリコントローラが提供するウェアレベリングや不良ブロックの管理、エラー訂正などの機能は、どれも信頼性を実現するためには欠かせない要素で、そのなかでもウェアレベリング機能は、SSDの寿命を支える重要な要素になります。なぜかというと、NANDメモリは、データの書き換え回数に制限があるからです。書き換えの回数は、SLC(シングルレベルセル)で約10万回程度、MLC(マルチレベルセル)で約1万回程度が上限とされています。

また、NANDメモリは、書き込み・読み出しを「ページ」という単位で行いますが、消去は「ブロック」という単位で行い、データの上書きもできないため、わずかなデータ変更に多くのデータをかきこまなければいけないという無駄が生じます。こういった特徴を持つNANDメモリに対し、NANDメモリコントローラが行うウェアレベリングは、同じ記録エリアばかりにデータの保存が集中しないように平滑化する機能です。エラーが発生し読み書きができなくなった記憶領域は使用しないように管理し、データの信頼性を確保するためにエラー訂正機能がはたらきます。SSDの基本的な性能は、このNANDメモリコントローラで決まるといっても過言ではありません。

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