Comment fonctionnent les disques SSD ?

Le SSD ou solid-state drive est un support de stockage de données utilisant uniquement des composants électroniques semiconducteurs, plus précisément des mémoires réinscriptibles. Tout comme les disques durs standards, le disque SSD permet l'écriture et la lecture de données sur de nombreux cycles. Bien que ces deux types de disque exercent fondamentalement la même fonction, il existe de nombreuses différences entre le disque SSD et le disque dur mécanique.

Cette différence se constate au niveau de l'architecture des deux disques, mais c'est au niveau de la performance qu'elle est plus notable. Du fait de sa rapidité, le SSD est souvent employé pour les partitions contenant le système d'exploitation des ordinateurs. Bien que cette technologie n'ait été vulgarisée sur le marché grand public que vers les années 2000, l'idée d'utiliser des circuits électroniques en guise d'unité de stockage de données informatiques apparait déjà dans les années 50. En un demi-siècle, l'évolution de la technologie a permis d'améliorer significativement la capacité de stockage des SSD, leur fiabilité et leur performance.

L'architecture des disques SSD

D'une manière générale, le disque SSD est composé d'un contrôleur de disque et des cellules de mémoire pour le stockage des données. Le contrôleur de disque est l'interface de communication entre le disque SSD et l'ordinateur hôte. C'est lui qui exécutera les requêtes de lecture et d'écriture initiées par l'ordinateur hôte. Le contrôleur de disque cumule également d'autres fonctions qui visent principalement à garantir la sécurité de l'information stockée sur le disque SSD. Il s'agit par exemple de contrôler et gérer les erreurs, de mettre en œuvre le "wear levelling" pour optimiser la durée de vie des cellules de mémoire par la mise à niveau de leur usure, de chiffrer des données, etc. Le disque SSD est également équipé d'une mémoire cache, à l'instar des disques durs standards. Au niveau de l'interface, le disque SSD peut se brancher sur différents ports suivant les spécifications du fabricant. Les interfaces les plus utilisées sont le Sata, le FireWire et le PCI Express.

Les types de mémoire utilisée sur les disques SSD

La mémoire est la structure au cœur du disque SSD. Les disques SSD les plus courants utilisent la mémoire flash de type Nand qui est plus rapide au niveau de la suppression et de l'écriture de données. Il est relativement moins onéreux par rapport aux autres types de mémoire flash. Ce type de mémoire permet également la sauvegarde des données en l'absence d'alimentation électrique. Deux types de mémoire flash Nand sont utilisés pour les disques SSD : la SLC ou single level cell et la MLC ou multiple level cell. Les données sont stockées sur un seul bit pour la SLC et sur plusieurs pour la MLC. Cette dernière permet de stocker plus de données et revient moins chère à fabriquer pour des mémoires de capacité identique. Toutefois, les performances et la durée de vie de la MLC sont moindres, les SLC pouvant avoir une durée de vie dix fois plus longue. Pour ces raisons, la MLC est surtout utilisée sur les disques SSD destinés au grand public, tandis que la SLC est destinée à une utilisation professionnelle comme les serveurs ou stations d'accueil des entreprises.

Certains disques SSD utilisent des mémoires Dram qui sont plus rapides que les mémoires flash, mais ils présentent l'inconvénient de ne pas conserver les informations qu'ils contiennent lorsqu'ils sont mis hors tension. C'est une mémoire volatile. Certains disques SSD utilisant des mémoires Dram utilisent alors des piles ou accumulateurs. D'autres disques SSD utilisant la Dram peuvent être couplés à des disques durs standards pour conserver les informations lorsque le SSD est mis hors tension.

Les avantages et inconvénients des disques SSD

Par rapport au disque dur standard, le premier avantage du disque SSD est sa rapidité. En effet, le disque SSD ne comporte pas de pièces mécaniques ralentissant son fonctionnement. L'accès aux données sur un disque SSD est donc quasi-instantané et le temps de latence est relativement faible par rapport au disque dur standard. L'absence de partie mécanique rend également le disque SSD résistant aux chocs. Du fait de l'absence de partie mécanique toujours, le disque SSD est également silencieux. En effet, le disque SSD consomme moins d'énergie et dégage presque pas de chaleur. Le disque dur SSD convient aux ordinateurs portables, supportant mieux la mobilité grâce à une plus forte résistance aux chocs.

L'inconvénient majeur est le prix du disque SSD par rapport à celui d'un disque dur standard. En effet, un disque SSD coûte en moyenne dix fois plus cher qu'un disque standard. Le deuxième inconvénient est la durée de vie du disque SSD, car les cellules de mémoire SLC s'usent au bout de 100 000 cycles écritures/effacements, tandis que les disques durs standards ont théoriquement une durée de vie illimitée.