حافظه SSD

حافظه SSD چیست؟

حافظه SSD یا درایو حالت جامد نوعی ابزار ذخیره سازی است که در رایانه ها استفاده می شود. این رسانه ذخیره سازی غیر فرار ، داده های دائمی را روی حافظه فلش حالت جامد ذخیره می کنند.

SSD ها جایگزین هارد دیسک های سنتی (HDD) هستند و عملکردی مشابه با آنها دارند اما نسبت به آنها بسیار سریع تر هستند.

با حافظه های SSD سیستم عامل دستگاه ها با سرعت بیشتری بوت می شود، برنامه های سریع تر بارگذاری می شوند و فایل ها سریع تر ذخیره می شوند. حافظه SSD هیچ قطعه متحرکی ندارند و جزء کلیدی آن یک کنترلر فلش و تراشه های حافظه فلش NAND هستند.

حافظه های SSD در کجا استفاده می شوند؟

SSD ها در هر جایی که هارد دیسک های معمولی هستند می توانند استفاده شوند. برای مثال می توان از انها در کامپیوترهای شخصی، لپ تاپ ها، کامپیوتر های گیمینگ، دوربین های دیجیتال، پخش کننده های موسیقی دیجیتال، تلفن های هوشمند و تبلت ها و غیره استفاده کرد.

آنها همچنین در کارت گرافیک ها نیز به نوعی استفاده می شوند. اما از هارد های سنتی گران تر هستند.

امروزه کسب و کارها و تجرات های بسیاری هستند که نیاز به ورودی و خروجی اطلاعات سریع تر هستند و همین امر باعث توسعه و پذیرش بیشتر هاردهای SSD شده است.

از انجایی که حافظه های SSD تأخیر کمتری نسبت به هارد دیسک های سنتی دارند می توانند به طور کارآمد انتقال داده های سنگین و حجم کاری بالا را مدیریت کنند. این تأخیر کمتر به دلیل توانایی SSD فلش برای خواندن مستقیم و فوری داده ها است.

سورهای با کارایی بالا یا هر برنامه دیگری که نیاز به انتقال اطلاعات در زمان واقعی هستند می توانند از فناوری SSD ها استفاده کنند. این ویژگی های SSD باعث شده برای خواندن پایگاه های داده سنگین مناسب باشند.

هارد های SSD چگونه کار می کنند؟

حافظه های SSD داده را روی تراشه های حافظه فلش متصل به هم که از سیلیکون ساخته شده اند می خواند یا می نویسد.سازندگان، SSD ها برای ساخت تراکم های مختلف تراشه ها را بصورت شبکه ای می سازند.

این تراشه ها از ترانزیستورهای دروازه شناور (FGT) برای نگه داشتن شارژ الکتریکی استفاده می کنند که باعث می شوند SSD داده ها را حتی زمانی که به منبع تغذیه متصل نیست ذخیره کند. هر FGT حاوی یک بیت داده است که اگر سلول شارژ شده باشد با 1 و اگر هیچ شارژ الکتریکی نداشته باشد با 0 تعیین می شود.

هر بلوک داده با سرعتی ثابت قابل دسترس است. ولی SSD ها فقط می توانند روی بلوک های خالی اطلاعات را بنویسند. اگرچه SSD ها ابزارهای حل این مشکل دارند، که ممکن است در طول زمان عملکرد آن کند شود.

SSD ها از سه نوع حافظه سلول های تک سطحی، چند سطحی و سه سطحی اصلی استفاده می کنند. سلول های تک سطحی یک داده را در هر زمان نگه می دارند که یعنی یک یا صفر است.

سلول های تک سطحی (SLC) گران ترین شکل SSD ها و در عین حال سریع ترین و با دوام ترین نوع SSD هستند. سللو های چند سطحی (MLC) می تواند دو بیت داده را به ازای هر سلول نگهداری دارند و در صورت داشتن فضای فیزیکی مشابه با SLC ها، فضای ذخیره سازی بیشتری نسبت به آنها دارند.

با این حال MLC سرعت نوشتن آهسته تری دارند. سلول های سه سطحی (TLC) می توانند سه بیت داده را در هر سلول نگهداری کنند. اگرچه TLC ها ارزان تر هستند اما سرعت نوشتن آنها آهسته تر بوده و نسبت به انواع حافظه ها کمترین دوام را دارند. SSD های مبتنی بر TLC فضای فلش بیشتری دارند و نسبت به MLC و SLC قیمت کمتری دارند.

انواع SSD ها

امروزه انواع متفاوتی از SSD ها در بازار در دسترس هستند. احتمالاً اصطلاح «SATA» ، «NVMe» ، «PCIe» و «M.2» را شنیده اید، اما دقیقاً چه هستند؟

برای شروع باید بگوییم تفاوت هر SSD عمدتاً براساس رابط اتصالی بین واحد های ذخیره سازی و کامپیوتر یا سرور است. بیایید با جزئیات بیشتری به این موضوع بپردازیم.

SATA SSD

اولین رابط یا نسلی که در SSD ها استفاده شد ، رابط فناوری پیشرفته متوالی (SATA) بود. این رابط ، رایج ترین رابط مورد ساتفاده بین هارد دیسک ها و دستگاه های ذخیره سازی است.

ساتا سرعتی تا 600 مگابایت بر ثانیه ارائه می دهد و اندازه آن به گونه ای است که برای اکثر نوت بوک ها و رایانه های شخصی متناسب است و از این رو بسیار محبوب است.

SATA همچنین در اندازه کوچک تر نیز عرضه می شود که به آن مینی SATA می گویند. SATA در میان انواع SSD ها کند ترین نوع ممکن است اما هنوز سرعت انتقال داده آن 5 برابر سریع تر از هارد های سنتی HDD است.

NVMe SSD

حافظه غیر فرار سریع یا NVMe پروتکلی برای SSD ها است که امکان تبادل داده تا سرعت 2600 مگابایت بر ثانیه را می دهد که تقریباً 5 برابر سریع تر از SSD های SATA است.

SSD های NVMe نسبت به SATA جدیدتر هستند و معمولاً از اتصال اجزاء جانبی سریع (PCIe)د استفاده می کنند که در ادامه با جزئیات بیشتر بحث می شوند.

SSD های NVMe نسبت به SATA گران تر هستند و معمولاً نیاز به انرژی یا برق بیشترید ارند. به همین دلیل است که از انها فقط برای نیازهای خاص مانند مشاغلی که سرعت پردازش و انتقال داده بالا در اولویت قرار دارد، استفاده می شوند.

پروتکل NVMe همچنین برای فلش مموری ها هم استفاده می شود که یعنی حتی به صورت خارجی یا قابل حل نیز هستند و SSD های NVMe خارجی سرعتی مشابه با SSD های NVMe داخلی دارند.

رابط PCIe

می توان SSD ها را با توجه به رابط های مورد استفاده که سرعت انتقال داده را مشخص می کند دسته بندی کرد.

PCIe همان رابطی است که برای اتصال مستقیم کارت های گرافیکی با کارایی بالا به مادربرد استفاده می شود. وقتی SSD های NVMe از رابط های PCIe استفاده کنند، سریع ترین سرعت پردازش و انتقال داده را دارند.

با این حال تفاوت در سرعت یا پهنای باند هنگام کار با فایل های بزرگ (50 گیگابایت یا بیشتر) قابل توجه خواهد بود، اما هنگام راه اندازی ویندوز یا راه اندازی بازی سرعت آن تفاوت چندانی با SSD های معمولی ندارد.

رابط SSD M.2

رابط های M.2 که قبلا با عنوان NGFF شناخته می شد تضمین می کنند که SSD ها به سریع ترین سرعت ممکن یعنی بیش از 2600 مگابایت بر ثانیه برسند. اگر مادربرد کامپیوتر کانکتور M.2 ندارد در عوض از یک کارت PCIe با کانکتور M.2 برای اتصال SSD های NVMe به مادربرد استفاده می شود.

اگر مادربرد رایانه دارای رابط M.2 باشد، فضای ذخیره سازی با برچسب SATA M.2 یا NVMe M.2 داریم. با این حال اگر مادربرد چنین رابطی نداشته باشند و دارای یک کارت PCIe با رابط M.2 داخلی باشد با برچسب PCIe NVMe M.2 SSD مشخص می شود.

رابط های M.2 اندازه نسبتاً کوچکی دارد و جایگزینی برای mSATA یا مینی ساتاها هستند. همچنین برای نوت بوک های کوچک یا دستگاه های بزرگ هم مناسب هستند. رابط های M.2 با SATA ، PCIe و حتی USB 3.0 سازگار هستند.

تفاوت SSD ها با HDD ها

SSDها بسیار سریع تر از HDD ها هستند و بالاترین عملکرد ممکن را دارند. تأخیر در SSD ها بسیار کاهش یافته است و کاربران معمولاً زمان بوت بسیار سریع تری دارند. عوامل متعددی بر طول عمر درایوهای SSD یا HDD تأثیر می گذارند که از جمله آن می توان به گرما، رطوبت و اکسید شدن فلزاتد اخل درایو ها را نام برد.

اما طبق آنچه گفته شده طول عمر HDD ها و نسبت خواندن نوشتن آنها در برابر SSD ها بیشتر است و کارشناسان توصیه می کنند SSD های بلا استفاده یا غیر فعال در دمای پایین تر قرار گیرند تا طول عمرشان بیشتر شود.

با وجود اینکه طول عمر HDD ها بیشتر است اما به دلیل داشتن قطعات متحرک احتمال خرابی آنها افزایش می یابد. برای جبران سازندگان HDD از سنسورهای شوک برای محافظت از دریاو ها و سایر اجزای داخل رایانه استفاده کرده اند.

این نوع سنسورها تشخیص می دهند که آیا دستگاه در حال سقوط است یا خیر و اقدامات لازم را جهت خاموش کردن HDD یا سخت افزارهای حیاتی انجام می دهند.

وقتی داده ها در بخش های مختلفی روی دیسک تقسیم می شوند ممکن است عملکرد خواندن HDD دچار اسیب شود. برای تعمیر دیسک از تکنیکی به نام دفرگمنتاسیون استفاده می شود.

SSD ها داده ها را به صورت مغناطیسی ذخیره نمی کنند و بنابراین عملکرد خواندن بدون توجه به جایی که داده ها در درایو ذخیره می شوند، ثابت می ماند.

SSD ها طول عمر مشخصی دارند و تعداد محدودی چرخه نوشتن دارند. برای رفع این مشکل SSD ها از عملکرد سطح سایش استفاده می کنند که طول عمر SSD را افزایش می دهد و معمولاً توسط کنترلر فلش مدیریت می شود که از الگوریتم هایی برای مدرت کردن داده های استفاده می کند تا چرخه های نوشتن/پاک کردن داده ها را به طور مساوی بین تمام بلوک های دستگاه توزیع کند.

سخن آخر

شکی نیست بازار SSD به دلیل افزایش تقاضا از سوی مشاغل و خدمات میزبانی وب در حال رونق است.

اما آیا SSD ها به طور دائم جایگزین هارد دیسک های HDD می شوند. با توجه به ظرفیت ذخیره سازی بالا و مقرون به صرفه ای که HDD ها دارند هنوز مشخص نیست از دور خارج می شوند یا تا مدت ها از آنها استفاده خواهد شد.

با این وجود قیمت SSD ها در حال کاهش است و با ظرفیت ها، اندازه ها و پیکربندی های مختلف ذخیره سازی عرضه می شوند که باعث شده بیش از پیش مقرون به صرفه شوند. توصیه می کنیم اگر سرعت اولویت شما است از SSD ها به جای HDD ها استفاده کنید.