اگرچه صنعت الکترونیک در قرن بیستم ظهور کرد اما با پیشرفت علوم و تکنولوژی های مختلف به سرعت دچار انقلاب شد و امروزه کاربران می توانند در حوزه لوازم الکترونیکی و کامپیوتری به لوازم و وسایل بسیار کاربردی و مفیدی دسترسی داشته باشند. کاربران اینترنتی، افراد عادی، گیمرها، دانشجویان و … برای ذخیره داده ها، فایل ها و اطلاعات مختلف خود به یک فضای مطمئن و قابل دسترس نیاز دارند. امروزه انواع حافظه های مختلف در دسترس افراد قرار دارند که هر کدام دارای ویژگی ها و قابلیت های منحصر به فردی هستند. اس اس دی یکی از انواع حافظه ها است که در انواع مختلفی تولید می شود و قابلیت های ویژه ای دارد. در ادامه مطلب به بررسی این حافظه ها، انواع آن، نحوه کار کردن آنها، مزایا و معایب و … پرداخته می شود.

اس اس دی چیست؟

SSD (Solid State Drive) یا درایو حالت جامد در حقیقت یک ابزار برای ذخیره فایل ها و داده ها در رایانه ها می باشد. در اصل اس اس دی ها یک رسانه ذخیره سازی غیرفرار هستند که جایگزین هارد دیسک ها (HDD) شده اند. در هارد دیسک ها تعداد زیادی قطعات کوچک و متحرک مانند سر مغناطیسی (magnetic heads)، دوک ها (spindles) و صفحات چرخان (spinning platters) وجود دارند که ممکن است امنیت اطلاعات را به خطر بیندازند و در نهایت منجر به از دست رفتن اطلاعات شوند. SSD ها به گونه ای طراحی شده اند که هیچگونه قطعات متحرکی در آنها به کار نرفته است. این حافظه ها عملکردی مشابه هارد دیسک ها دارند اما سرعت بسیار بالاتری داشته و باعث بهینه شدن عملکرد رایانه ها می شوند.

در اصل حافظه های سنتی HDD شامل یک دیسک در حال چرخش با سر خواندن/نوشتن بر روی یک بازوی مکانیکی هستند که می تواند داده ها را به صورت مغناطیسی بخواند و بنویسد. این خواص مغناطیسی ممکن است که منجر به خراب شدن بازوی مکانیکی هارد و در نهایت از دست رفتن اطلاعات شود. در حافظه های SSD هیچگونه قطعه متحرکی برای شکسته شدن با چرخش به بالا و پایین وجود ندارد و دو جز اصلی این حافظه ها شامل کنترل کننده فلش و تراشه های حافظه فلش NAND مسئولیت خواندن و نوشتن داده ها را بر عهده دارند.

اس اس دی ها می تواند در هر موقعیتی که از HDD ها استفاده می شود به کار برده شوند که شامل استفاده در لوازم الکترونیکی، رایانه های شخصی، لپ تاپ، بازی های رایانه ای، دوربین های دیجیتالی، پخش کننده موسیقی دیجیتال، تلفن هوشمند و … می باشند.

SSD 03

SSD ها چگونه کار می کنند؟

اس اس دی داده ها را بر روی تراشه های حافظه فلش متصل به هم که از سیلیکون ساخته شده است می خواند و می نویسد. در حقیقت شرکت های سازنده SSD ها را با قرار دادن تراشه ها در یک شبکه برای دستیابی به چگالی های مختلف می سازند. این تراشه ها از ترانزیستورهای گیت شناور (FGT) برای نگه داشتن شارژ الکتریکی و جلوگیری از نوسان و فرار بودن داده ها استفاده می کنند. این ترانزیستورها اس اس دی ها را قادر می سازند که حتی در صورت عدم اتصال به منبع تغذیه، داده ها را ذخیره کنند. هر FGT حاوی یک بیت واحد از داده ها است که به عنوان 1 برای سلول شارژ شده یا صفر در صورتی که سلول بار الکتریکی نداشته باشد تعین می شود. به صورت کلی SSD ها از سه نوع حافظه استفاده می کنند که شامل سلول های تک سطحی، دو سطحی و سه سطحی هستند.

  • سلول های تک سطحی می توانند یک بیت داده را در یک زمان به شکل یک یا صفر نگه دارند. سلول های تک سطحی (SLC) گران ترین، سریع ترین و بادوام ترین نوع SSD هستند. این سلول ها کمترین میزان انرژی را مصرف کرده و عمر بیشتری دارند
  • سلول های چند سطحی (MLCs) می توانند دو بیت داده را در هر سلول نگه دارند (یک 1 و یک صفر). از آنجا که هر سلول، توانایی ثبت دو عدد را دارد، 4 احتمال عددی برای هر یک از سلول‌ها وجود دارد (00، 11، 01 و 10). این سلول ها همچنین فضای ذخیره سازی بیشتری در مقایسه با فضای فیزیکی SLC دارند. MLCs در مقایسه با SLC سرعت نوشتن کندتر و دقت کمتری دارند. این سلول ها مصرف انرژی بیشتری نسبت به SLC داشته و عمر مفید آن نیز تقریبا یکدهم SLC است.
  • سلول های سطح سه گانه (TLCs) می توانند سه بیت داده را در یک سلول نگهداری کنند. TLC ها دارای قیمت کمتری هستند و در عین حال سرعت نوشتن و دوام کمتری نیز نسبت به انواع دیگر دارند. SSD های مبتنی بر TLC ظرفیت بیشتری ارائه می دهند و نسبت به MLC یا SLC قیمت کمتری دارند. البته این حافظه ها عمر کمتری دارند.

تراشه ‌های حافظه NAND در SSD

NAND یا Negative-AND نوعی تراشه حافظه است که سلول ‌های حافظه SLC، MLC و TLC در خود جا می دهد. در اس اس دی های ابتدایی از 5 تراشه حافظه NAND استفاده می شد اما با پیشرفت تکنولوژی این تعداد به 10 افزایش پیدا کرد. امروزه حتی تعداد بسیار بیشتری از این تراشه ها در SSD استفاده می شود و باعث افزایش ظرفیت SSD ها می شود. به عنوان نمونه V-NAND یک شیوه جدید است که در آن سلول‌ ها بر روی هم قرار خواهند گرفت و با داشتن فضای کافی عملکرد خود را حفظ می‌کنند.

  • به عنوان مثال یک تراشه 48 لایه V-NAND می‌تواند 32 گیگابایت اطلاعات ذخیره کند بنابراین یک SSD 4 ترابایتی دارای 125 تراشه NAND خواهد بود.

ویژگی های اصلی SSD چیست؟

همانطور که گفته شد اس اس دی ها دارای ویژگی ها و قابلیت های منحصر به فردی هستند که باعث شده است محبوبیت بالایی در میان افراد پیدا کردند.

  • SSD ها به دلیل نداشتن قطعات متحرک مقاومت بالایی دارند و در معرض خرابی های مکانیکی مشابه در HDD ها قرار نمی گیرد.
  • این حافظه های بی سر و صدا هستند و مصرف انرژی بسیار پایینی دارند و از آنجایی که وزن پایینی دارند می توانند حافظه های مناسبی برای لپ تاپ، موبایل و … هستند و حمل و نقل آنها راحت است.
  • SSD ها دارای نرم افزار کنترلی مانند تجزیه و تحلیل و … هستند که می تواند اطلاعات مفیدی به کاربران در مورد خرابی حافظه و داده ها بدهد.
  • این حافظه ها در ظرفیت های مختلفی در دسترس افراد هستند.

SSD ها چه مزایایی دارند؟

همانطور که گفته شد هر کدام از انواع حافظه ها می توانند مزیت ها و قابلیت های منحصر به فردی داشته باشند. از جمله مهم ترین مزایای SSD می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • سرعت خواندن و نوشتن بیشتر: این حافظه ها می توانند به سرعت به فایل های بزرگ دسترسی پیدا کنند.
  • زمان بوت سریع تر و عملکرد بهتر: از آنجایی که درایو نیازی به چرخش مانند HDD ندارد، سرعت بوت و بارگذاری بیشتری داشته و عملکرد بهتری ارائه می کند.
  • دوام: اس اس دی ها در برابر فشار، شوک و ضربه مقاومت بسیار خوبی دارند و با توجه به آنکه در ساخت آنها از قطعات متحرک استفاده نمی شود در مقایسه با حافظه های HDD دوام بسیار بالاتری دارند.SSD ها بر خلاف HDD ها گرمای کمتری تولید می کنند و این به افزایش ماندگاری و دوام آنها کمک ویژه ای می کند.
  • مصرف برق: اس اس دی ها به دلیل نداشتن قطعات متحرک نسبت به HDD ها به انرژی کمتری نیاز دارند و مصرف برق بسیار کمتری دارند.
  • سر و صدای کمتر: همانطور که گفته شد در ساخت این حافظه ها از قطعات متحرک استفاده نشده است و همین باعث می شود که هیچگونه سر و صدایی نداشته باشند.
  • ظرفیت: این حافظه ها برخلاف HDD ها دارای ظرفیت های مختلف و متنوعی هستند.

SSD 05

SSD ها چه معایبی دارند؟

اس اس دی ها در کنار تمامی مزیت هایی که دارند می توانند معایبی نیز داشته باشند که مهم ترین آنها شامل موارد زیر هستند:

  • هزینه: SSD ها معمولا قیمت بیشتری از HDD ها دارند.
  • طول عمر: منظور از طول عمر تعداد دفعاتی است که می توان اطلاعات را پاک و اطلاعات جدید را جایگزین کرد. write cycle برای HDD ها در حدود یک تا پنج میلیون بار می باشد در صورتی که برای SSD ها حداکثر ده هزار بار است و بعد از آن کارایی کاهش پیدا می کند.
  • بازیابی اطلاعات: برخلاف HDD ها، در SSD ها امکان بازیابی اطلاعات حذف شده وجود ندارد که می تواند در بسیاری از مواقع یک نقطه ضعف بزرگ به حساب بیاید.

انتخاب رابط کاربری مناسب

حافظه های اس اس دی در زمینه رابط in/out که کاربر را به مادر برد متصل می‌کند، گزینه‌ های مختلفی در اختیار آنها قرار می دهد که به شرح زیر هستند:

  • SATA: تکنولوژی SATA (Serial Advanced Technology Attachment) یا SAS در سال 2009 معرفی شد و هنوز هم در بسیاری از SSD ها مورد استفاده قرار می‌ گیرد. این تکنولوژی ابتدا برای HDD ها طراحی شد اما به مرور زمان به SSD نیز منتقل شد. سرعت خواندن و نوشتن در این نوع اتصال به حدود 600 مگابایت در ثانیه است. این فناوری برای کارهای روزمره و کاربران عادی کافی است.
  • 2: اس اس دی با رابط کاربری M.2 به صورت مستقیم بر روی مادربرد سوار می شود. این رابط دارای اندازه کوچک تری نسبت به SATA   است و از نظر ظاهری به رم شبیه است. این SSD در دو مدل دو شیار و تک شیار وجود دارد.
  • PCLe: در این نوع اتصال درایو مستقیماً به مادربورد وصل می‌ شود و همین باعث افزایش سرعت چشمگیر آن می شود. البته این رابط باعث می شود که قیمت حافظه ها افزایش پیدا کند. سرعت خواندن و نوشتن در حافظه هایی با این رابط به 1 گیگابایت در ثانیه می رسد.
  • NVMe: فناوری NVMe یک فناوری جدید است که برای رفع مشکلات رابط SATA طراحی شده است. این رابط درخواست‌ های ارسالی به SSD را در بالاترین حد ممکن نگه داشته و می‌تواند درخواست چندین هسته پردازشی را همزمان دریافت کند. این رابط ها می توانند برای محاسبات سنگین و سخت بسیار مناسب باشند.
  • NVMe-Of: پروتکل NVMe over Fabrics انتقال داده ها را بین یک کامپیوتر میزبان و SSD هدف میسر می کند. این رابط داده ها را از طریق روش هایی مانند Ethernet، Fibre Channel یا InfiniBand منتقل می کند.
  • Hybrid DRAM-flash: این رابط ترکیبی از فلش و DRAM است. این دستگاه های ذخیره سازی ترکیبی محدودیت نظری مقیاس DRAM را بررسی می کنند و برای افزایش توان بین نرم افزارهای کاربردی و ذخیره سازی استفاده می شود.

نوع فرم فاکتور اس اس دی ها

به طور معمول سه form factors شامل اندازه درایو، نوع رابط اتصال و میزان فضای اشغال کننده در سیستم برای اس اس دی ها تعریف شده است و به همین ترتیب، سه نوع متفاوت از فرم فکتور SSD وجود دارد که به شرح زیر هستند:

SSD های 2.5 اینچی

form factor استاندارد برای SSD ها مدل 2.5 اینچی است که به خوبی می تواند در کامپیوترها و لپ تاپ ها از آن استفاده کرد. درایو 2.5 اینچی به عنوان یک فرم استاندارد به راحتی قابل جایگزینی بوده است و به گونه ای طراحی شده اند که نیاز به تغییر کابل های رابط را به حداقل می رسانند و عملکرد سیستم را بهینه می کنند.

SSD mSATA

فرم فکتور mSATA یک هشتم اندازه یک درایو 2.5 اینچی بوده و از راه یک سوکت mSATA به مادربرد وصل می شود. درایوهای mSATA به عنوان درایو ثانویه و یا در تجهیزات بسیار نازک استفاده می‌شوند.

M.2

M.2 کوچک ترین form factor می باشد. این اس اس دی از راه سوکت M.2 به مادربرد وصل می‌شود و معمولا در تبلت ‌ها و اولترابوک‌ ها استفاده می شود.

مواردی که هنگام خرید حافظه SSD باید در نظر گرفت

برای انتخاب و خرید یک اس اس دی مناسب لازم است که به فاکتورها و عوامل مختلفی توجه داشت که مهم ترین آنها به شرح زیر هستند:

  • برند و شرکت تولید کنند SSD
  • استقامت و طول عمر SSD
  • معیار ظاهری (form factor)
  • بررسی موارد مربوط به رابط
  • ابزارهای مدیریتی و نظارتی
  • میزان مصرف انرژی
  • امنیت حافظه و حفاظت از داده و کد اصلاح خطا (ECC)
  • میزان سازگاری با سیستم عامل های مختلف

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *