آشنایی با اس اس دی (SSD)

 

 

آشنایی با اس اس دی (SSD)

 

مقدمه :

اس اس دی (SSD) مخفف Solid State Driver  به معنای درایو حالت جامد و بدون ابزارهای مکانیکی است. این درایو نسل جدید حافظه های ذخیره سازی دائمی می باشد. با توجه به ساختار حافظه مبتنی بر فلش و فاقد مکانیسم سنتی و مکانیکی، همچنین بهره مندی از سرعت بالا، به طور روز افزونی استفاده از آن رو به افزایش می باشد. در تکنولوژی قدیمی مبتنی بر هارد دیسک (HDD)، ذخیره سازی یا خواندن اطلاعات کندتر است و اغلب سبب سرعت پایین کامپیوتر می شود. SSD ها به دلیل زمان دسترسی کم به خواندن و توان عملیاتی سریع ، سرعت رایانه را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند.

هاردهای قدیمی از ساختاری با صفحات متحرک برخوردار هستند و اطلاعات در محل خاصی از دیسک ها یا همان صفحات باید نوشته و خوانده شود و نیازمند چرخش آن ها تا رسیدن به محل تعیین شده می باشد، اما اس اس دی ها به طور کل ساختار متفاوتی دارند. اطلاعات بر روی تراشه های فلش ذخیره می شود، دقیقاً مانند درایوهای فلش یو اس بی (USB Flash) و کل فضا برای استفاده داده ها قابل دسترسی است که موجب افزایش سرعت زیاد آن گردیده است. به همین دلیل تفاوت ساختار، از ظاهر و ابعاد متفاوت، همچنین تکنولوژی و قابلیت های متفاوتی برخوردار است. در عین حال برای تمامی کامپیوترها و لپ تاپ های قدیمی و جدید قابل استفاده می باشد.

 

 

برای چیپ یا همان نوع فلش اس اس دی ها اغلب از NAND استفاده می شود. فایل ها روی شبکه ای (بلوک نیز نامیده می شود) از سلول های فلش NAND ذخیره می شوند. هر سلول می تواند بین 256 کیلوبایت تا 4 مگابایت اطلاعات ذخیره کند. کنترل کننده اس اس دی، آدرس دقیق شبکه ها را دارد و به محض درخواست یک فایل، بلافاصله در دسترس قرار می گیرد. زمانی مانند هاردهای قدیمی نیاز نیست تا با خواندن هد، اطلاعات مورد نظر پیدا شود بلکه در نانو ثانیه این اتفاق می افتد.

اکنون که به طور کلی با اس اس دی (SSD) آشنایی پیدا کردیم، در ادامه به طور دقیق و تخصصی به اس اس دی ها، ویژگی ها و تکنولوژی های به کارگرفته شده و انواع آن می پردازیم.

 

 

 

تاریخچه :

آزمایشات اولیه با فناوری مشابه SSD از دهه 1950 آغاز شد و در دهه 1970 و 1980 از آنها در ابر رایانه های سطح بالا استفاده می شد. با این حال ، این فناوری با ظرفیت ذخیره سازی 2 مگابایت  تا20 مگابایت قیمت های 5 رقمی باور نکردنی داشت. از فناوری SSD گاهاً در بخشهای نظامی و هوافضا استفاده می شد ، اما تا دهه 1990 در دستگاههای مصرفی، استفاده نمی شد. در اوایل دهه 1990 ، نوآوری های سخت افزاری باعث افت قیمت SSD شد. فلش مموری فعلی در واقع همان ایده و تکنولوژی است، همچنین برای نگهداری داده هایی که روی آن ذخیره می کنید به برق مداوم نیاز ندارد.

 با این حال ، طول عمر و اندازه هنوز مسئله ساز بود. اواخر دهه 2000 بود که SSD ها اطمینان پذیری بیشتری پیدا کردند و دهه ها استفاده مداوم را با سرعت دسترسی قابل قبول ارائه دادند که همزمان با افزایش نوت بوک ها و اسقبال از آن ها ارائه گردید. در سال 2007 ، 1OLPC XO- از یک SSD ظرفیت یک گیگابایتی و Asus نیز در سری  700  PC  با ظرفیت دو گیگابایتی به عنوان ظرفیت اصلی استفاده نمودند. البته تراشه های SSD موجود در این لپ تاپ ها برای همیشه به مادربرد لحیم می شدند. اکنون همزمان با پیشرفت سیستم های کامپیوتری، SSDها با قابلیت های زیاد، طول عمر بالا، در ابعاد و فرم فاکتورهای متفاوت و به صورت قابل حمل با ضریب خطای بسیار کم عرضه گردیده است.

 

 

نحوه عملکرد :

SSD ها با همان هدف HDD کار می کنند، آنها داده ها و فایل ها را برای استفاده طولانی مدت ذخیره می کنند. تفاوت در این است که SSD ها از نوعی حافظه به نام "حافظه فلش" استفاده می کنند که شبیه رم است اما بر خلاف رم که داده ها با خاموشی رایانه پاک می شود، اطلاعات موجود در SSD حتی در صورت قطع شدن برق نیز پابرجا هستند. اگر یک هارد دیسک معمولی را جدا کنید ، دسته ای از صفحات مغناطیسی با یک سوزن را می بینید، قبل از اینکه سوزن بتواند داده ها را بخواند یا بنویسد ، صفحات باید به مکان درست بچرخند. قطعات مکانیکی و ساختار پیچیده ای در آن به کار رفته که ویژگی های خاص خود را دارد. اما ساختار اس اس دی کاملاً متفاوت است. بورد ساده و عاری از ساختار مکانیکی و تعدادی تراشه، نشان از تکنولوژی به کار رفته در آن است. SSD ها از یک شبکه سلول الکتریکی برای ارسال و دریافت سریع داده ها استفاده می کنند. این شبکه ها به بخشهایی موسوم به صفحات تفکیک می شوند.

همانطور که ذکر شد، SSDهای امروزه از تکنولوژی NAND استفاده می کنند. فلش NAND دارای ترانزیستورهایی است که در یک شبکه با ستون ها و ردیف ها مرتب شده اند. اگر زنجیره ای از ترانزیستورها جریان را برقرار کنند ، مقدار آن 1 است. اگر جریان را هدایت نکند ، مقدار 0  است. در ابتدا ، همه ترانزیستورها روی 1 تنظیم می شوند. اما با شروع عملیات ذخیره سازی ، جریان برای برخی از ترانزیستورها مسدود می شود و به 0 تبدیل می شود. این عملیات با سیستم چیدمان ترانزیستورها رخ می دهد. در هر تقاطع ستون و ردیف ، دو ترانزیستور، یک سلول را تشکیل می دهند. یکی از ترانزیستورها به عنوان دروازه کنترل ، دیگری به عنوان دروازه شناور شناخته می شود. هنگامی که جریان به دروازه کنترل می رسد ، الکترون ها بر روی دروازه شناور جریان می یابند و یک بار مثبت خالص ایجاد می کنند که جریان جریان را قطع می کند. با اعمال ولتاژهای دقیق روی ترانزیستورها ، الگوی منحصر به فردی از S1 و S0 پدیدار می شود.

فلشNAND  دارای دو حالت است که بر اساس تعداد 1 و 0 در هر سلول ذخیره می شود. سلول تک سطح (SLC) NAND در هر سلول یک بیت ، یا 1 یا 0 ذخیره می کند. سلول چند سطح (MLC) NAND دو بیت در هر سلول ذخیره می کند. فلش MLC ظرفیت بالاتری را ارائه می دهد ، اما زودتر فرسوده می شود.

 جدا از فهم الکترونیکی آن،  در ادامه به صورت کلی تر به عملکرد SSD می پردازیم.

داده ها به جای ایجاد یک الگوی مغناطیسی ، به صورت الکترونیکی در سلول ذخیره سازی، برنامه ریزی می شوند. این سلول ها، درصفحات سازمان یافته اند و به طور معمول 64 صفحه در بلوک گروه بندی می شوند. بلوک ها را می توان فقط یکبار کامل نوشت، و سپس باید کاملاً پاک شوند و دوباره بنویسند.

 

 

مشکل این است که ، هر بار که یک دستور الکترونیکی به SSD ارسال می شود ، مقدار کمی فرسودگی فیزیکی برای درایو اتفاق می افتد. اگر داده ها را بارها و بارها در همان بلوک پاک کنید و دوباره بنویسید، درایو بسیار سریعتر از طول عمر واقعی خود فرسوده می شود. برای حل این مسئله ، داده ها به طور مساوی بر روی تمام درایو نوشته می شود. وقتی فرمان پاک شدن داده ها داده ارسال می شود، اطلاعات جدید به جای نوشتن بر روی مکان قدیمی، در یک بلوک جدید نوشته می شوند. این عملیات، به یک بازی معروف که نشستن افراد روی صندلی با قطع موسیقی شباهت دارد و مشخص نیست چه اطلاعاتی کجا نوشته می شود. بنابراین ممکن است مدت زمان طولانی داده های پاک شده بدون استفاده مانده باشد و داده های جدید در فضاهای جدید مکرراً ثبت شود. این مساله باعث می شود فضاهای پاک شده به مدت نامعلومی در SSD بدون استفاده، شناور باشد. این فرآیند می تواند عمر دستگاه را کمتر کند.

 

 

 

برای عملیات حذف و نوشتن نیاز به ولتاژ بیشتر از حد معمول و در نتیجه شوک است که با این سیستم کل دستگاه استهلاک بیشتری خواهد داشت. قابل ذکر است عملیات خواندن، فشار زیادی وارد نمی کند و استهلاک چندانی در مقابل عملیات پاک کردن و نوشتن ندارد. حال فرض کنید عملیات پاک سازی و نوشتن مجدد یک مرتبه انجام شود. هم استهلاک کمتر خواهد بود و هم سرعت بیشتری خواهد داشت.

البته تصور نکنید این مشکل فقط مربوط به SSDها است، بلکه در هارد دیسک ها هم همین مشکل وجود دارد. وقتی کاربر فایلی را پاک می کند در واقع در سطل زباله می رود و به طور کامل پاک نمی شود، همین امر باعث می شود در عین حال که فضایی از حافظه باید خالی و آماده برای استفاده باشد، خالی نبوده و غیر قابل استفاده است.

با پیشرفت تکنولوژی، برندهای مختلف با روش ها و نرم افزارهای ویژه موفق به کنترل و مدیریت این مشکل شده اند. به این صورت که وقتی یک بلاک پاک می شود، علامت گذاری می شود تا در اولین فرصت برای ثبت اطلاعات در اولویت قرار گرفته شوند. اینجاست که با تکنولوژی تریم(Trim)  آشنا می شوید تا این مساله را برای شما حل کند. TRIM به سیستم عامل اجازه می دهد تا به SSD بگوید دفعه دیگر از کدام بلاک استفاده کند. در واقع با استفاده از آن بلاک هایی که باید خالی می شدند ولی پاک نشدند یا غیر قابل استفاده می باشند، قابل دسترسی قرار گرفته و از عملیات چندین باره جلوگیری می کند، به همین دلیل Trim را زباله جمع کن نیز می گویند.

در ادامه به تسطیح سایش (Wear Leveling) می پردازیم. از آنجا که SSD ها داده ها را در صفحات می نویسند اما داده ها را در بلوک پاک می کنند ، مقدار داده های نوشته شده در درایو همیشه بیشتر از به روزرسانی واقعی است. به عنوان مثال اگر تغییری در پرونده 4 کیلوبایتی ایجاد کنید ، کل بلاکی که پرونده در آن قرار دارد باید به روز شود و بازنویسی شود. بسته به تعداد صفحات در هر بلوک و اندازه صفحات ، ممکن است برای به روزرسانی یک پرونده 4 کیلوبایتی داده هایی با ارزش 4 مگابایت بنویسید. با تمام مزایایی که TRIM ایجاد می کند، به طور ناخواسته موجب استهلاک بیشتر می شود.

تسطیح سایش به روال اطمینان از عدم نوشتن و پاک شدن برخی از بلوک های NAND نسبت به بقیه اشاره دارد. در حالی که تسطیح سایش با نوشتن مساوی در NAND ، امید به زندگی و مقاومت درایو را افزایش می دهد و هدف دارد از تمامی بلوک ها تقریباً به یک اندازه استفاده شود و در واقع کمک به طول عمر نهایی SSD کند. برای همین منظور، گاهی اوقات لازم است که بلوک ها را برنامه ریزی و پاک کنید ، حتی اگر محتوای آنها در واقع تغییر نکرده باشد. یک الگوریتم تسطیح خوب سایش به دنبال متعادل سازی این تأثیرات است.

بخش مهم دیگر کنترلر (SSD Controller) نام دارد. تا کنون باید متوجه شده باشید که بر خلاف ظاهر ساده یک SSD، تکنولوژی بالا و پیچیده با امکانات بیشتری دارد. کنترل کننده های SSD در کلاس مجزا با ساختار و تعریف خاص خود قرار دارند. تصویر زیر به درک این مساله کمک بیشتری می کند.

 

 

آنها اغلب دارای یک حافظه DDR3 یا DDR4 برای کمک به مدیریت NAND هستند. بسیاری از درایوها همچنین از حافظه پنهان سلولهای یک سطح استفاده می کنند که به عنوان بافر عمل می کنند و با اختصاص سریع NAND به چرخه های خواندن / نوشتن ، عملکرد درایو را افزایش می دهند. از آنجا که فلش NAND در SSD به طور معمول از طریق یک سری کانالهای حافظه موازی به کنترل کننده متصل می شود، می توان کنترل کننده را، به عنوان تنظیم کننده  برخی از کارهای متعادل کننده بار، به عنوان یک آرایه ذخیره سازی پیشرفته تصور کنید. همچنین کنترل کننده SSD تصحیح خطا را کنترل می کند. متأسفانه ، ما نمی توانیم جزئیات زیادی در مورد کنترل کننده های SSD ارائه دهیم زیرا شرکت ها اطلاعات زیادی در مورد آن ارائه نمی دهند و جزو اسرار و تکنولوژی هایی است که محرمانه نگهداشتن آن مخصوصاٌ در برابر رقبا بسیار مهم می باشد.

 

 

 

انواع اینترفیس و فرم فاکتورها :

شاید وقتی صحبت از SSD می شود، تصویری در ذهن ما یک محصول در فرم فاکتور 2.5 اینچ که البته سایز استاندارد آن است نقش می بندد. این مدل درایو اس اس دی هم به صورت اینترنال و اکسترنال، همچنین با اینترفیس های متفاوت ارائه شده که ما به دلیل تنوع نوع اینترنال SSDها به انواع اینترنال می پردازیم. تنها نکته مهم در مورد External SSD، درگاه یا پورت آن است.  اگر سیستم به روز و پیشرفته ای دارید، محصولی را انتخاب کنید که دارای قابلیت USB 3.2 نسل دوم یا همان Gen 2 باشد که حداکثر سرعت را برای شما فراهم سازد. در ضمن با استفاده از تکنولوژی رابط تاندربولت (Thunderbolt) می توان سرعت بسیار زیادتری را نیز تجربه کرد. اما در ادامه از Internal SSD خواهیم گفت.

 

 

• پورت محصولات اس اس دی فرم فاکتور 2.5 اینچی معمولاً SATA  می باشد. ساتا Serial Advanced Technology Attachment (SATA)، یک رابط قدیمی و آخرین تکامل رابط هارد دیسک ها است که به طور خاص برای ذخیره سازی طراحی شده است. سرعت آن با کابل SATA3 تا 6 گیگابیت بر ثانیه می باشد. SATA به تدریج توسط NVME کنار گذاشته می شود، چرا که به طور قابل توجهی سریعتر است. با این حال، تنها راه ارتقای حافظه های قدیمی با SSD در رایانه های شخصی یا لپ تاپ های قدیمی، استفاده از SATA است و البته هنوز هم رایج ترین اینترفیس است.

• فرم فاکتور کوچک تر اس اس دی ها mSATA است که اندازه ای تا یک هشتم فرم فاکتورهای 2.5 اینچی دارد. به طور معمول در تجهیزات و سیستم های کوچک مجهز به سوکت mSATA، مانند لپ تاپ های بسیار نازک و مادربردهای mini ITX کاربرد دارد. مشکل این نوع SSD همان محدودیت های 3 SATA است.

• با پیشرفت تکنولوژی در سال ها اخیر شاهد انواع دیگری از اس اس دی ها با پلت فرم ها و تکنولوژی های متفاوت هستیم. شکل جدید SSD، در ابتدا NGFF به معنای فرم فکتور نسل جدید نام گرفت که با اینترفیس M.2 و با استانداردهای SATA 3.2 تولید شد. این محصول اکنون با بهره گیری از تکنولوژی های متفاوت و ابعاد کوچکتر در دسترس قرار دارد. سایزهای کوچک تر در اسلات های متفاوت PCIe قابل استفاده است. درایوهای اس اس دی M.2، بسیار نازک هستند که مستقیماٌ با مادربورد اتصال دارند. در حالی که به دلیل ساختار SATA 3 با محدودیت سرعت نوشتن و خواندن در SSD مواجه هستیم، اینترفیس M.2 و PCIe در سیستم های پیشرفته و به صورت چند کاناله سرعتی تا 4 گیگابایت بر ثانیه دارند. البته گفتنی است، پشتیبانی مادربرد از این اینترفیس ها و مقدار سرعت SSD، بسیار وابسته به امکانات، تعداد و تنوع اسلات ها و به روز بودن آن مادربرد دارد. برای درک بهتر این موضوع و توضیحات بیشتر ابتدا تعریفی کوتاه از پی سی آی ای (PCIE) یا پی سی آی اکسپرس  (PCI Express) ارائه می دهیم. معنای مخفف آن اتصال سریع قطعات جانبی است و در واقع اسلاتی جهت اتصال قطعات کامپیوتر بر روی مادربرد با سرعت زیاد است. این اسلات در سایزها و تعداد متفاوت روی مادربرد قرار گرفته اند و بنا به سایز شیارهای آن از x1, x2, x4, x8, x16, x32 برای اتصال قطعات مختلف مانند کارت گرافیک و کارت صدا یا دیگر کارت های توسعه سیستم است.

با این توضیحات، SSD که اینترفیس M.2 با قابلیت PCI-Express دارد، باید حتماً با نوع PCIe یکسان و حداکثر x4 باشد. به طور مثال اگر  SSD داشته باشید که بتواند 4 کانال ارتباطی را پشتیبانی کند ولی اسلات PCIe فقط x2 خط ارتباطی داشته باشد، حداکثر سرعت  GB/s 2 خواهد بود ولی اگر اسلات PCIe 4 خط ارتباطی را پشتیبانی کند، سرعت GB/s 4 می شود. پهنای باندی که این نوع از SSDهای M.2 ارائه می دهند بسیار زیاد نسبت به SATA 3 است. ارتباط بین خطوط PCIe و SSD میسر نخواهد شد، جز با قابلیت NVMe یا NVM Express. در واقعnon-volatile  memory express به معنای حافظه غیر فرار، رابط و درایو کنترل‌کننده‌ حافظه میزبان، امکان استفاده از تمامی باس های PCIe و در نتیجه آن، حداکثر سرعت را برای SSD فراهم می نماید. و اساس کار آن بر این است که دستورها به جای آن که به نوبت قرار گیرند، به طور موازی و همزمان قرار می گیرند. پس اشتباه نشود که NVMe مانند M.2 یک فرم فاکتور و اینترفیس نیست و فقط یک رابط برای اس اس دی هایی بر اساس PCIe است.

• البته جدا از انواع اس اس دی ها و اینترفیس هایی که تاکنون گفته شد، SSDهایی با اینترفیس SAS (Serial-Attached SCSI) نیز تولید شده است. این اس اس دی ها با همان اسلات سریالی هاردهای قدیمی و در فرم فاکتورهای 2.5 و 3.5 اینچی ارائه گردیده است. این نوع SSDها با پهنای باند 3 گیگابیت بر ثانیه ، 6 گیگابیت بر ثانیه و 12 گیگابیت بر ثانیه، در سرورهای سازمانی با برنامه حجم کاری و دسترسی بالا، همچنین ورودی خروجی های زیاد و تأخیر کم نیاز دارند، کاربرد دارد. سرعت نقل و انتقال اطلاعات در SAS بیشتر از SATA است و کاربرد آن شامل مجازی سازی سرور ، پردازش معاملات آنلاین ، محاسبات با کارایی بالا و تجزیه و تحلیل داده ها  نیز می باشد.

 

 

 

 

آشنایی با تکنولوژی ها :

همانطور که در بخش قبل بررسی کردیم، SSDها تنوع و قابلیت های زیادی دارند که تا حدود زیادی به آن ها اشاره نمودیم ولی هنوز تکنولوژی هایی هست که شاید شنیده باشید و یا هنگام خرید، بر روی آن مشاهده کرده اید ولی از آن ها اطلاعات کافی ندارید. قصد داریم در ادامه به آن ها بپردازیم و بیشتر با آن ها آشنا شویم.

 

 

• انواع چیپ NAND : همانطور که قبلاً اشاره شد، امروزه در اس اس دی ها، چیپ ست NAND استفاده می شود. نوع چیپ های NAND در سرعت SSD تاثیر گذار است. چیپ SLC سریع ترین، چیپ MLC و TLC به ترتیب در رده های بعدی و در نهایت چیپ QLC کمترین سرعت را دارد.

• IO/PS : یکی از مهمترین ویژگی های یک SSD، input/output operations per second  که به معنای بیشترین خواندن و نوشتن در ثانیه بر روی حافظه، می باشد. IOPS در واقع واحدی برای اندازه گیری حداکثر میزان ورودی / خروجی یا همان خواندن / نوشتن بر روی تجهیزات ذخیره سازی است که توسط کمپانی ها محاسبه و اعلام می گردد. اگرچه خیلی نمی توان به اعدادی که اعلام می کنند، اعتماد کرد ولی می تواند معیار خوبی برای مقایسه محصولات هر شرکت تولید کننده SSD باشد.

• میزان خواندن و نوشتن ترتیبی و تصادفی : بر اساس توضیحاتی که تا کنون مطرح شد، نوشتن و خواندن اطلاعات می تواند به صورت ترتیبی یا تصادفی با واحد io/ps محاسب گردد. بر همین اساس پنج نوع معیارهای سرعت خواندن و نوشتن مطرح می گردد.

 

نوع	توضیحات
Total IO/PS	تعداد کل خواندن و نوشتن در هر ثانیه به صورت ترکیب ترتیبی و اتفاقی
Random Read IO/PS	میزان خواندن به صورت تصادفی در هر ثانیه
Random Write IO/PS	میزان نوشتن  به صورت تصادفی در هر ثانیه
Sequential Read IO/PS	میزان خواندن به صورت ترتیبی در هر ثانیه
Sequential Write IO/PS	میزان نوشتن به صورت ترتیبی در هر ثانیه

 

• تریم Trim : پاک کردن کامل اطلاعاتی که از روی حافظه اس اس دی حذف شده اند و مرتب سازی بلاک های خالی و آماده سازی آن ها برای استفاده که افزایش سرعت دسترسی کنترلر و کاهش استهلاک کلی SSD را در پی دارد. در قسمت های قبل توضیحات کاملی در مورد این تکنولوژی ارائه دادیم.

• Nand : همانطور که در بخش های قبلی گفته شد، در اکثر SSDهای امروزه از چیپ ست فلش NAND استفاده می شود که چندیدن نوع دارد. فناوری NAND در حال حاضر نوع اصلی حافظه فلش برای SSD ها است. صدها تا هزار سلول در صفحات مرتب شده اند و چندین صفحه در یک بلوک وجود دارد. در یک تراشه یا چیپ اس اس دی چندین بلوک قرار گرفته است. این معماری سرعت و استقامت بالایی دارد.

•  V-NANDیا  3D V-NAND: آخرین فناوری در دنیای چیپ های فلش است. به طوری که بر خلاف  NAND که ساختار مسطح دارد، صفحات شامل سلول، به صورت عمودی نیز قرار می گیرند و به همین دلیل حرف V را به نشانه امکان عمودی بودن صفحات در NAND نامیده اند. با توجه به تغییر در آرایش عمودی سلول ها، این SSD ها مزیت های زیادی پیدا کردند. کاهش هزینه تولید، کاهش انرژی مورد نیاز تا 50 درصد ، افزایش سرعت تا دو برابر و طول عمر ده برابری نسبت به  اس اس دی های معمولی مسطح، همچنین امکان فضای بیشتر از جمله مزیت های این تکنولوژی استفاده عمودی یا سه بعدی اطلاعات است. شرکت سامسونگ در این تکنولوژی پیش قدم بوده و محصولاتی را با استفاده از فلش  3D V-NANDیا VNAND تولید کرده است.

• Wear Leveling Technology  یا فناوری تسطیح نوشتن اطلاعات :  در فلش NAND به طور جداگانه بلوک ها پاک می شود ولی همه آن ها قابل استفاده برای نوشتن نیست. بعد از تعداد مشخصی نوشتن و پاک شدن برای هر بلوک ، مقدار خطا نیز می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد و در ضمن زمان بعدی نوشتن اطلاعات در هر بلاک مشخص نیست. متاسفانه این امر در فلش هایی که از تکنولوژی فشرده سازی استفاده می کنند بیشتر است و ضمن ایجاد مشکل در ثبت اطلاعات، استهلاک دستگاه در مناطق خاص زیاد می شود که عمر کلی دستگاه را به شدت کاهش می دهد. تکنولوژی Wear leveling با تنظیم داده ها این مسئله را تا اندازه زیادی حل کرده است. با استفاده از فناوری تسطیح نوشتن، اطلاعات تقریباً به طور مساوی در کل دستگاه نوشته، پاک و توزیع می شود. بنابراین بخش خاصی دچار فرسدودگی زودرس نشده و تا حد زیادی از ایجاد خطا هم جلوگیری می شود.

• Error Detection / Correction یا همان تشخیص و تصحیح خطا: در اس اس دی هایی که از این تکنولوژی استفاده شده، با کمک الگوریتم BCH ECC که یکی از قدرتمندترین الگوریتم های ECC است، می توان تا 12 خطای بیت تصادفی را در هر منطقه 512 بایتی تصحیح کرد.

• Bad Block Management یا مدیریت بلاک دچار مشکل و خطا: بلوک های بد، بلوک هایی هستند که شامل یک یا چند بیت دچار خطا و مشکل هستند که قابلیت اطمینان خود را از دست داده اند. بلوک های بد ممکن است هنگام حمل فلاش یا در هنگام استفاده ایجاد شوند.Foremay  یک الگوریتم کارآمد برای مدیریت بلوک های بد در SSDها پیاده سازی می کند تا بلوک های بد تولید شده در کارخانه و همچنین موارد ایجاد شده در طول عمر دستگاه را شناسایی کند. این فرآیند با استفاده از تکنولوژی S.M.A.R.T کاملاً برای کاربر غیر قابل احساس و پشت پرده فعالیت ها اتفاق می افتد تا کمترین اختلال را در فعالیت کاربر ایجاد کند.

• S.M.A.R.T. Technology یا تکنولوژی هوشمندانه: همانطور که پیدا است، نام گذاری آن نیز هوشمندانه است و واژه S.M.A.R.T در واقع مخفف stands for Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology که مخفف کلمه های تکنولوژی نظارت، تجزیه و تحلیل و گزارش گیری از فعالیت های خود می باشد. این فناوری توسط تعدادی شرکت تولید کننده SSD برای افزایش قابلیت اعتماد سازی طراحی و توسعه داده شده است. با استفاده از این تکنولوژی، خرابی آینده درایوهای SSD به طور هوشمندانه ای پیش بینی شده و به یک استاندارد صنعتی برای تولیدکنندگان تبدیل شده است. اکنون با استفاده از S.M.A.R.T ، عملکرد داخلی اس اس دی، کنترل شده و هشدارهای اولیه برای بسیاری از مشکلات احتمالی ارائه می شود. با شناسایی مشكل احتمالی، SSD می تواند قبل از دست رفتن یا خراب شدن هرگونه داده و اطلاعات، تعمیر یا تعویض شود.

• NCQ Technology و TCQ : هردوی این تکنولوژی ها که به ترتیب مخفف Native Command Queuing و Tagged Command Queuing می باشند، در جهت افزایش کارکرد و بهره وری اس اس دی با کمک مدیریت فرمان ها و دستورات می باشد. هردوی آن ها تقریباً  به یک میزان تاثیرگذار هستند و عملکردی مشابهی دارند. با به کارگیری این تکنولوژی امکان مدیریت چندین دستور به طور همزمان فراهم شده که در هاردهای قدیمی بعضاً با چندین دستور bottleneck ایجاد می شد و شاهد کاهش شدید سیستم می شدیم. حال با استفاده از این دو تکنولوژی با اطمینان خاطر می توانید دستورات زیادی را همزمان ارسال کنید.

• سایر تکنولوژی های اس اس دی ها : تکنولوژی های دیگری نیز در SSDها استفاده می شود که به دلیل عدم پیچیدگی آن ها فقط به تعدادی از آن ها اشاره می کنیم : قابلیت RAID، محافظت اطلاعات در برابر خاموش شدن ناگهانی، آنتی شک، پاک کردن ایمن اطلاعات، رمز گذاری سخت افزاری اطلاعات.

 

 

 

 

مزایا و معایب :  

تا کنون نکات زیادی در مورد اس اس دی ها، چگونگی کارکرد آن ها و تکنولوژی های به کار گرفته شده مورد بررسی قرار گرفت. در این بخش  نگاه کلی به نکات مثبت و منفی حافظه های سخت می پردازیم.

• نکات مثبت :

• سرعت بسیار بالا
• مصرف کم انرژی
• نداشتن مشکلات ساختاری هاردهای قدیمی و پیامدهایی از جمله گرفتن بد سکتور
• مقاومت در برابر شوک و لرزش یا ویبره
• نویز بسیار کم و تقریباً بدون صدا
• تنوع مقدار ظرفیت
• سرعت بالا در دستورات سیستمی مانند لودینگ اولیه سیستم عامل و سرویس های مربوطه
• کاهش ابعاد

 

• نکات منفی :

• قیمت زیاد نسبت به هاردهای قدیمی
• نداشتن سیستم خنک کننده در بسیاری از مدل ها
• طول عمر کوتاه علیرغم به کارگیری تکنولوژی هایی در جهت رفع این مشکل

 

 

 

کاربردهای استفاده :

با تنوع محصولات SSD تقریباً برای هر نوع استفاده مدل هایی متناسب با آن طراحی و تولید شده است. به طور کلی شاید از دیدگاهی بتوان 3 نوع استفاده و کاربری برای اس اس دی ها تعریف کرد که در ادامه به هر یک از آن ها پرداخته و محصولات پیشنهادی هرکدام را با توجه به نوع فعالیت ذکر می نماییم.

 

 

• کاربری عادی و شرکتی : در این نوع استفاده، کاربر امور عادی را انجام می دهد و نیاز به تکنولوژی و امکانات خاصی ندارد. دو محصول 860 سری EVO و 870 سری QVO شرکت سامسونگ برای این دسته از کاربری پیشنهاد می گردد که جهت بررسی بیشتر لینک توضیحات و قیمت آن ها در اختیار قرار گرفته است:

• اس اس دی اینترنال سامسونگ مدل ۸۷۰ QVO ظرفیت ۱ ترابایت
• اس اس دی اینترنال سامسونگ مدل ۸۶۰ Evo ظرفیت ۲ ترابایت
• اس اس دی اینترنال سامسونگ مدل Evo ۸۶۰ M.۲ ظرفیت ۱ ترابایت

 

• کاربری حرفه ای، گیمینگ و رندرینگ : برای این کاربران سرعت، طول عمر و ویژگی های دیگری بسیار مهم است، به همین دلیل باید از آخرین تکنولوژی ها استفاده نمود. گیمر ها و کاربران حرفه ای به طور قطع تفاوت را در محصولات اس اس دی، حس می کنند، پس باید هنگام خرید، دقت بیشتری داشته باشند. محصولات زیر برای این دسته از کاربران پیشنهاد شده است:

• اس اس دی اینترنال سامسونگ مدل ۹۷۰ EVO PLUS ظرفیت ۵۰۰ گیگابایت
• اس اس دی اینترنال سامسونگ مدل ۹۷۰ Pro ظرفیت ۵۱۲ گیگابایت
• اس اس دی اینترنال سامسونگ مدل ۹۸۰ PRO ظرفیت ۱ ترابایت

 

• کاربری سرورها و ساختارهای مشابه : این نوع استفاده، نیازمند ویژگی های خاصی از جمله پهنای باند انتقال اطلاعات است. به همین منظور، برخی محصولات با اینترفیس تخصصی SAS و برخی محصولات با اینترفیس M.2 ولی با قابلیت های مورد نیاز تولید شده اند که از هر کدام یک عدد پیشنهاد گردیده است:

 

• اس اس دی اینترنال سامسونگ مدل ۸۸۳ DCT ظرفیت ۳۸۴۰ گیگابایت
• اس اس دی اینترنال سامسونگ مدل PM۱۶۴۳A ظرفیت ۹۶۰ گیگابایت

 

در این مطلب سعی شد با ارائه توضیحات کلی نسبت به تمامی ابعاد نسل جدید حافظه ها یا همان SSD، راهنمای مفیدی جهت آشنایی هرچه بیشتر و یا خرید مناسب تر، در اختیار شما قرار گرفته باشد. همچنین محصولات پیشنهادی، صرفاً تعداد محدودی از محصولات هستند که متناسب با نوع استفاده، جهت بررسی  و آشنایی بیشتر با امکانات و تکنولوژی های به کار گرفته شده، ذکر گردیده اند. تنوع ظرفیت برای هر مدل و تعداد مدل ها برای هر دسته، بسیار بیشتر می باشد که بنابر نیاز خود، می توانید آن ها را بررسی و تهیه نمایید.