こんにちは、阿久梨絵です！
Solid State Drive（ SSD ）は、従来のハードディスクドライブ（HDD）に代わる高速で信頼性の高いストレージデバイスとして広く普及しています。 SSD は、データの格納にフラッシュメモリを使用し、高速なアクセス速度と耐久性を実現しています。この記事では、 SSD 上でデータがどのように格納されているのか、その仕組みについて詳しく解説します。
NANDフラッシュメモリ
SSD の基本構造は、NANDフラッシュメモリと呼ばれる半導体メモリチップで構成されています。NANDフラッシュメモリは、不揮発性メモリであり、電源が切れてもデータを保持することができます。NANDフラッシュメモリは、セルと呼ばれる単位で構成されており、各セルにはビット（0または1）のデータが格納されます。
NANDフラッシュメモリの主な構成要素
・セル: データの最小単位であり、1ビットのデータを保持します。シングルレベルセル（SLC）、マルチレベルセル（MLC）、トリプルレベルセル（TLC）などがあります。
・ページ: 複数のセルが集まって構成される単位で、通常4KBまたは8KBのデータを格納します。
・ブロック: 複数のページが集まって構成される単位で、通常64～128ページのデータを格納します。
データの書き込みと読み取り
SSD 上でのデータの書き込みと読み取りは、以下のプロセスで行われます。
データの書き込み
・書き込みプロセス: データは、最初にバッファに保存され、その後フラッシュメモリの空きページに書き込まれます。書き込みは、ページ単位で行われます。
・ガーベージコレクション: 使用済みのページが溜まると、不要なデータを削除し、空きスペースを確保するためのガーベージコレクションが実行されます。このプロセスにより、書き込みのパフォーマンスが向上します。
データの読み取り
・読み取りプロセス: データは、指定されたアドレスからページ単位で読み取られます。読み取りは、書き込みよりも高速です。
ウェアレベリング
NANDフラッシュメモリは、書き込み回数に制限があるため、特定のセルに集中して書き込みが行われると、寿命が短くなります。これを防ぐために、 SSD はウェアレベリングと呼ばれる技術を使用しています。
ウェアレベリングのプロセス
・動的ウェアレベリング: 書き込みが行われるたびに、空きスペースを均等に使用することで、セルの寿命を均一に保ちます。
・静的ウェアレベリング: 使われていないデータが長期間保存されるセルも均等に使用されるようにデータを移動し、セルの寿命を延ばします。
まとめ
SSD 上でのデータ格納は、NANDフラッシュメモリを使用して行われます。セル、ページ、ブロックといった単位でデータが格納され、ウェアレベリング技術によりセルの寿命が均等に保たれます。これにより、 SSD は高速で信頼性の高いデータストレージを実現しています。 SSD の仕組みを理解することで、その性能と利便性を最大限に活用することができます。
阿久梨絵でした！
