آشنایی با حافظه های SDD

این یک اصل طبیعی است که هر چیز متحرکی استهلاک دارد و در نتیجه آن دچار ایراداتی میشود؛ از یک توربین کارخانه تا موتور یک ماشین و حتی یک سـاعت مچی. هارد دیسـک رایانه نیز از این امر مستثنا نیست. حتی با وجود پیشـرفتهای زیاد در زمینه هاردهای مغناطیسـی، چرخش و حرکات مداوم صفحات و هد، این هاردها را همیشـه در معرض بروز خرابی هـای مختلف قرار میدهد. این امر و مهمتر از آن، کندی نسـبی هارددیسـک ها به همان دلیل مکانیکی بودن، زمینهای برای ظهور نسل جدیدی از حافظه ها به نام SSD یا حافظه های حالت جامد فراهم آورد که امروزه در گوشـی ها، تبلت ها، بسـیاری از لپتاپ ها و برخی رایانه های شخصی مورد استفاده قرار می گیرد.

آشنایی با حافظه های SDD : از مغناطیس تا حالت جامد

ممکن اســت با خود فکر کنید حافظه های حالت جامد سابق های در حد چند سال اخیر دارند، اما در واقع تاریخچــه آن به دهه ۵۰ میــلادی و ابداع خازنهای یکبار خواندنی (CCROS) بازمیگردد. این ابداع در زمان رایانه های لامپ های خلأ بود و بعد از مدت کمی نیز با ظهور حافظه های ارزانتر مغناطیســی (البته به شکل استوانه ای)، دیگر طرفداری پیدا نکرد. اما ریشه فناوری حافظه های SSD امروزی را باید در دهه های ۷۰ و ۸۰ میلادی جســتوجو کرد.

زمانی که حافظه های نیمه هــادی در ابررایانه های IBMیا Cray مورد استفاده قرار گرفت. در همین زمان، نوع خاصی از حافظه های RAM با نام EARAM تولید شد که یک تکنولوژی شــبیه حافظه های NAND (که بعدها ابداع شــد) داشت. در ســالهای بعد، انواع دیگــری از حافظه های SSD توســط شــرکت های مختلــف با ظرفیت هایــی در حــدود ۱۲۸ کیلوبایت و بعد ۲۰ مگابایت نیز برای رایانه های آن زمان به تولید رسید. اما این نوع از حافظه ها، یعنی حافظه های SSD براساس ،RAM دو ایراد اصلی داشتند؛ قیمت بسیار بالا نسبت به حجمشــان و نیاز به یک باتری جداگانه برای نگهداشتن اطلاعات هنگام خاموش بودن رایانه. البته مزیت بزرگشــان، یعنی ســرعت بسیار بالا باعث پیشرفت آنها در سالهای بعد شد.

آشنایی با حافظه های SDD : مقایسه اجزای داخلی هاردهای قدیمی و SSD
آشنایی با حافظه های SDD : مقایسه اجزای داخلی هاردهای HDD و SSD

 

ظهور حافظه های SSD بر پایه فناوری فلش که تــا امروز ادامه پیدا کرده، به ســال ۱۹۸۹ و رایانه های شــرکت Psion برمیگردد که چهار شــکاف برای حافظه هــای SSD به شــکل کارت داشــتند. پس از آن، شرکت سندیســک (که امروزه نیز از بزرگترین تولیدکننــدگان SSD به شــمار مــیرود) حافظه ای SSD بــا حجم ۲۰ مگابایت تولید کرد که حدود هزار دلار قیمت داشت! اما سال ۱۹۹۵ و تولید حافظه های SSD بر پایه فلش توســط شرکت M-Systems آغازی بر استفاده از این نوع حافظه ها در سیستم های نظامی و هوافضا بود؛ زیرا این صنایع نیاز به حافظه ای داشــتند که در مقابل ضربه، لــرزش و تغییرات دمایی مقاومت بالایی داشته باشند. این حافظه های تولیدی عملکردی مانند هارددیسک های مغناطیسی از لحاظ حفظ اطلاعات برای مدت بسیار طولانی داشتند، ولی با ســرعتی بسیار بالاتر. البته باید توجه داشت سرعت این حافظه های بر پایه فلش از حافظه های DRAM (همان رم رایانه) پایینتر است.
در ســالهای بعــد از آن، پیشــرفتهای مختلفی در ایــن نوع حافظه ها اتفاق افتاد که بیشــتر از لحاظ کوچکتر شــدن انــدازه و افزایش ظرفیــت آن بود. حافظه هــای SSD ســال ۱۹۹۹ از ظرفیتــی معادل ۱۸ گیگابایــت برخوردار شــدند و این ظرفیت ســال ۲۰۰۷ به ۳۲۰ گیگ رسید. در نمایشگاه Cebit سال ۲۰۰۹ شــرکت OCZ که از غول های تولید حافظه به شمار می آید، حافظه SSD با ظرفیت یک ترابایت را معرفــی کرد که مثل کارتهای گرافیک از واســط PCI Express بهــره میگرفت. در همان ســال، شــرکت میکرون از حافظه های SSD پرده برداشت که مانند هاردهای امروزی با کابل ساتای ۶Gbits/s به مادربورد متصل میشــد و از آن پس، این حافظه ها عملا بــه عنوان هاردهــای SSD و جایگزینی برای هاردهای مغناطیسی شناخته شد.

آشنایی با حافظه های SDD : در داخل SSDچه خبر است؟

برای بررســی نحوه عملکرد یک حافظه ،SSD مقایســه آن با کارکرد یک هــارد معمولی یا HDD اجتناب ناپذیر به نظر میرسد. در هاردهای مغناطیسی، بیتهــای داده روی صفحات مغناطیســی ای ضبط و خواندن/نوشــتن آن توسط یک نوک ســوزنی بسیار ریز (که به آن «هد» گفته میشــود) صورت میگیرد. این هد حرکتی شــعاعی دارد و ترکیب این حرکت با چرخش صفحات (یا همان دیسکها) عمل دسترسی به قسمتهای مختلف هارد را میسر میکند. البته نحوه دقیق کارکرد یک هارد دیســک چند ترابایتی امروزی (در حد چند میلیارد دلار مخلوطی از فیزیک کوانتوم و مغناطیس و چند جایزه نوبل فیزیک) پیچیده تر از این دو جمله است، اما این توضیح بســیار مختصر برای مقایسه آن با SSD کفایت میکند.

ssd
آشنایی با حافظه های SDD : داخل هارد های sdd مشابه رم می باشد و دارای هیچ قسمی مکانیکی نیستند.

در مقابــل، حافظه های SSD هیچ قســمت متحرکــی ندارند و بــه همین دلیل هــم حافظه های «حالت جامد» خوانده میشــوند. فناوری به کار رفته در SSDهــا، حافظه های فلــش non-volatile بــر پایــه فنــاوری NAND اســت. حافظه هــای non-volatile حافظه هایی هستند که با خاموش شــدن، داده هایشــان را فراموش نمی کنند. (در مقابل حافظه هــای DRAM مثــل رم رایانــه) امــا ایــن فناوری چندان هم فضایی نیســت: حافظه های SD (کــه در موبایل، دوربیــن و… میگذارید)، حافظههای CompactFlash) CF) و همچنیــن فلــش درایوهــای کوچکی کــه همه روزه اســتفاده میکنید، همگــی بر پایه همین فنــاوری تولید میشــوند، اما این حافظه ها از پیچیدگی بســیار کمتری نســبت به حافظه های SSD برخوردارند. دلیل این پیچیدگی در کاربرد SSDها در رایانه های خانگی یا سرورهاســت کــه باعث طراحی متفاوت آن میشــود. بنابراین این جملــه که هاردهای SSD عملا یک فلش با ظرفیت زیاد هستند، فقط تا اندازهای درست است.

آشنایی با حافظه های SDD: کالبد شکافی SSD

اگــر بخواهیم یک حافظه SSD را کالبد شــکافی کنیــم، بایــد از اینجا شــروع کنیم کــه SSD مانند HDD و بقیه، از نوع حافظه هایی اســت که به آنها Block Devices یا دســتگاه های بلاکی میگوینــد. دلیــل ایــن نامگــذاری آن اســت کــه این دســتگاه ها داده ها را به صورت مجموعه ای از بایت ها یا بلاک، ذخیره و بازیابی میکنند. هر دستگاه بلاکی از سه قســمت اصلی تشکیل میشود: قسمت ذخیره ســازی، کنترلر و یک واســط برای دستیابی به داده ها. در یک ،SSD قسمت ذخیره ســازی از ماتریسی از حافظه هــای کوچک NAND Flash تشــکیل میشود.

آشنایی با حافظه های SDD : اجزای داخلی هارددیسک های SSD
آشنایی با حافظه های SDD : اجزای داخلی هارددیسک های SSD

در قلب این حافظه های کوچک موجودی به نام «ترانزیستور با درگاه شناور» قرار دارد که مسئولیت اصلی عملکرد حافظه به عهده آن است. توضیح دقیق نحوه عملکرد این ترانزیستور نیاز به مقاله ای در فیزیک کوانتوم دارد، اما به طور ســاده، این ترانزیستور چیزی شــبیه یک قفس (همان درگاه شناور) درست میکند که الکترونها را با روش خاصی در آن حبس میکند. ایــن کارکرد پایــه خوبی برای یــک حافظه تک بیتی است: اگر سلولی دارای الکترون باشد، یک و اگر خالی از آن باشد، صفر در نظر گرفته میشود. حال اگر تعداد زیادی از این ترانزیستورها را کنار هم بچینیم، به یک حافظــه فلش NAND میرســیم. ( NAND به نحوه چیدمان و معماری آنها اشاره دارد) کنترلر یک SSD را میتوان مغز آن در نظر گرفت و تفاوت در برندهای مختلف SSD نیز در اصل تفاوت در کنترلر است. کنترلر SSD عملا یک رایانه کوچک است که عموما با طراحی SoC یا سیستم روی تراشه ســاخته میشــود. کنترلر در داخل خود دارای یک یا چند هســته پردازشی، کش، رم و حتی در SSDهای ســطح بالاتر، خازنهایی برای پشتیبانی از داده است. از یــک دیدگاه، ترکیب کنترلر و حافظه های ذخیره گر شــبیه به ســاختار یک تلفن همراه اســت که در آن عملیات پردازشی همگی در یک تراشه و ذخیره سازی روی تراشه های NAND انجام میگیرد. در حافظه ،SSD تمام عملیات مدیریــت داده ها و دیگر اعمال به عهده کنترلر اســت. اما قسمت ســوم یک ،SSD واســط آن است که امروزه اغلب به صورت SATA دیده میشــود. این امر سبب میشود SSDها از نظر اتصال دقیقا مانند هارد عادی باشند و کاربران بتوانند به راحتــی آنها را نصب کنند، امــا علاوه بر SATA ،SSDهایــی نیز وجود دارند که با واســط PCIe به مادربورد متصل میشــوند که سرعت بسیار بیشتری نسبت به کابل SATA خواهد داشت.

آشنایی با حافظه های SDD : SSD یا HDD؛مساله این است

در کنار تمام این مســائل، ســوال اصلی اینجاست که آیا خرید SSD به صرفه است؟ در پاسخ این ســوال، باید تمام جوانب را در نظر گرفت. از نظر قیمت، SSDها هنوز گران هســتند؛ یک هارد یک ترابایتی حدود ۷۰ دلار قیمت دارد، در حالیکه برای یک SSD یک ترابایتی باید حداقل دو برابر یعنی ۱۵۰ دلار بپردازیــد. ظرفیــت این هاردها هم تا حد زیادی تحت تاثیر قیمــت بالای آن قرار میگیرد.

ssdiconset
آشنایی با حافظه های SDD : امروزه شرکت های مختلف تنوع هاردهای SSD را افزایش داده اند

اکنون هاردهای SSD تا چهار ترابایت وجود دارد، اما به دلیل قیمت بالا، بیشتر کاربران ترجیح میدهند ظرفیت هایی در حد ۲۵۶ یا ۵۰۰ گیگابایت خریداری کنند. از نظر فراوانی برندها هم HDDها برنده هســتند. شــرکتهای تولیدکننده هارد خیلی بیشتر از معدود شرکت های ســازنده SSD هستند. اما سرعت، زمینه ای است که SSDها در آن میدرخشند. یک رایانه SSDدر حد چند ثانیه کامل بوت میشود و برنامه ها (به خصوص بازیها) با سرعت بسیار بیشتری اجرا میشوند. SSDها مزایای دیگری نیز دارند که میتوان به مقاومت بیشتر، کارکرد کاملا ساکت و اندازه کوچکتر اشاره کرد. بنابراین اگر این موارد برایتان اهمیت دارد و البته مشکلی با قیمت SSDها ندارید، میتوانید یک SSD در رایانه تان(یا لپتاپتان) نصب کنید و از سرعت بالای آن لذت ببرید.

پاسخ دهید

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

error: امکان کپی برداری از متن وجود ندارد