SSD چیست ؟+ویدئو
- 02 تیر 1403
- 3
- زمان مطالعه : 13 دقیقه 21 ثانیه
SSD (SOLID STATE DRIVE) چیست؟
SSD یا درایو حالتجامد نوعی وسیله ذخیرهسازی است که در رایانهها استفاده میشود. این قطعه ذخیرهسازی غیر فرار، دادههای دائمی را روی حافظه فلش حالتجامد ذخیره میکند. جایگزین هارددیسکهای سنتی (HDD) در رایانهها میشوند و همان عملکردهای اولیه هارددیسک را انجام میدهند، اما با مقایسه سرعت SSD نسبت به HDD متوجه سرعت بالای اس اس دی خواهید شد. باوجود SSD، سیستمعامل دستگاه با سرعت بیشتری بوت میشود، برنامهها سریعتر بارگیری میشوند و فایلها سریعتر ذخیره میشوند.
هارددیسک شامل یک دیسک چرخان با سرعت خواندن/نوشتن بر روی یک بازوی مکانیکی به نام محرک است. یک HDD دادهها را بهصورت مغناطیسی میخواند و مینویسد. بااینحال، خواص مغناطیسی میتواند منجر به خرابیهای مکانیکی شود.
در مقایسه، SSD هیچ قطعه متحرکی برای شکستن یا چرخش به سمت بالا یا پایین ندارد. دو جزء کلیدی یک هارد SSD ، کنترلر فلش و تراشههای حافظه فلش NAND میباشند. این پیکربندی برای ارائه عملکرد خواندن/نوشتن بالا برای درخواستهای دادههای متوالی و تصادفی بهینهشده است.
SSD ها در هرجایی که هارددیسک قابلنصب باشد، استفاده میشود.
بهعنوانمثال، در محصولات مصرفی، آنها در رایانههای شخصی (PC)، لپتاپ، بازیهای رایانهای، دوربینهای دیجیتال، پخشکنندههای موسیقی دیجیتال، تلفنهای هوشمند و تبلتها استفاده میشوند. آنها همچنین با کارت گرافیک گنجانده شدهاند. بااینحال، SSD ها گرانتر از HDD ها هستند.
کسبوکارهایی که نیاز به سرعت در حال گسترش برای ورودی/خروجی(I/O) بالاتر دارند، باعث توسعه و پذیرش SSDها شدهاند. از آنجایی که SSD ها تاخیر کمتری نسبت به هارد دیسک ها دارند، می توانند به طور کارآمدی هم بارهای کاری سنگین و هم تصادفی را مدیریت کنند. این تأخیر کمتر از توانایی یک SSD فلش برای خواندن مستقیم و فوری داده ها از داده های ذخیره شده ناشی میشود.
سرورهایی با کارایی بالا، لپ تاپها، رایانههای رومیزی یا هر برنامهای که نیاز به ارائه اطلاعات در زمان واقعی دارد، میتوانند از فناوری SSD بهره ببرند. این ویژگی ها SSD های سازمانی را برای خواندن اطلاعات با حجم بالا، مناسب می کند.
SSD ها چگونه کار می کنند؟
یک SSD داده ها را روی تراشه های حافظه فلش متصل به هم که از سیلیکون ساخته شده اند، می خواند و می نویسد. سازندگان اس اس دی ها را با قرار دادن تراشه ها در یک شبکه برای دستیابی به تراکم های مختلف می سازند.
این تراشه ها از ترانزیستورهای دروازه شناور (FGT) برای نگه داشتن بار الکتریکی استفاده می کنند که هاردSSD را قادر می سازد تا داده ها را حتی زمانی که به منبع تغذیه متصل نیست ذخیره کند. هر FGT حاوی یک بیت داده است که به عنوان یک برای یک سلول شارژ شده یا صفر در صورتی که سلول فاقد بار الکتریکی باشد، تعیین می شود.
هر بلوک داده با سرعت ثابت قابل دسترسی است. با این حال، SSD ها فقط می توانند در بلوک های خالی بنویسند. و اگرچه اس اس دی ها ابزارهایی برای دور زدن این موضوع دارند، این عملکرد ممکن است همچنان در طول زمان کند شود.
SSD ها از سه نوع حافظه اصلی استفاده می کنند: سلول های تک سطحی، چند سطحی و سه سطحی. سلول های تک سطحی می توانند یک بیت داده را در یک زمان نگه دارند (یک یا صفر).
سلول های تک سطحی (SLC) گران ترین شکل SSD هستند، اما همچنین سریع ترین و بادوام ترین آنها هستند. سلول های چند سطحی (MLC) می توانند دو بیت داده را در هر سلول نگه دارند و فضای ذخیره سازی بیشتری در همان مقدار فضای فیزیکی SLC دارند. با این حال، MLC ها سرعت نوشتن پایین تری دارند. سلول های سطح سه گانه (TLC) می توانند سه بیت داده را در یک سلول نگه دارند. اگرچه TLC ها ارزان تر هستند، اما سرعت نوشتن پایین تری نیز دارند و نسبت به سایر انواع حافظه دوام کمتری دارند. اس اس دی های مبتنی بر TLC ظرفیت فلاش بیشتری را ارائه می دهند و نسبت به MLC یا SLC ارزان تر هستند، البته به دلیل داشتن هشت حالت در سلول، احتمال پوسیدگی بیت ها بیشتر است.
ویژگی های اصلی SSD چیست؟
چندین ویژگی طراحی یک SSD را مشخص میکند. از آنجایی که SSD قطعات متحرک ندارد، در معرض خرابی های مکانیکی که در هارددیسک ها رخ می دهد، نیست. SSD ها کم صداتر هستند و انرژی کمتری مصرف میکنند و از آنجایی که SSD ها وزن کمتری نسبت به هارددیسک دارند، برای لپ تاپ و دستگاه های محاسباتی موبایل مناسب هستند.
علاوه بر این، نرمافزار کنترلکننده SSD شامل تجزیه و تحلیلهای پیشبینیگر است که میتواند کاربر را از قبل از خرابی احتمالی درایو، آگاه کند و باعث افزایش سرعت لپ تاپ میشود.
مزایای SSD چیست؟
مزایای SSD نسبت به HDD عبارت است از:
- سرعت سریعتر خواندن/نوشتن و دسترسی به فایل های حجیم SSD ها .
- زمان بوت سریعتر و عملکرد بهتر. از آنجایی که درایو SSD نیازی به چرخش درایو مانند هارددیسک ندارد، پاسخگو و عملکرد بارگذاری بهتری را ارائه می دهد. با نصب SSD روی لپ تاپ متوجه تفاوت سرعت آن خواهید شد.
- SSD ها در برابر ضربه مقاوم تر هستند و بهتر از HDD ها می توانند گرما را تحمل کنند زیرا قطعات متحرک ندارند.
- مصرف برق درایوهای SSD به دلیل نداشتن قطعات متحرک نسبت به هارد دیسک ها به برق کمتری برای کار نیاز دارند.
- SSD ها صدای کمتری تولید میکنند، زیرا هیچ قطعه متحرک یا چرخشی در آن وجود ندارد.
- اس اس دی ها به شکل های مختلفی تولید میشوند در حالی که اندازه هارد دیسک محدود است.
معایب SSD چیست؟
- SSD ها نسبت به هاردهای(HDD) معمولی گران تر هستند.
- برخی از SSD ها، به عنوان مثال، آنهایی که از تراشه های حافظه فلش NAND استفاده میکنند، فقط میتوانند تعداد دفعات مشخصی را بنویسند که معمولاً این تعداد کمتر از هارددیسک است. البته امکان تخمین طول عمر باقیمانده SSD وجود دارد.
- محدودیت در تعداد چرخه های نوشتن باعث میشود عملکرد اس اس دی ها در طول زمان کاهش یابد.
- SSD ها به دلیل هزینه گزینه های ذخیره سازی معمولا در حجم های کمتر فروخته می شوند.
- این فرآیند زمانبر میتواند گران باشد، زیرا دادههای تراشههای آسیب دیده ممکن است قابل بازیابی نباشند.
انواع حافظه های SSD غیر فرار چیست؟
مدار NAND و NOR در نوع گیت منطقی که استفاده می کنند متفاوت است. دستگاه های NAND از دسترسی سریال هشت پین به داده ها استفاده می کنند. در همین حال، حافظه فلش NOR معمولاً در تلفن های همراه استفاده می شود که از دسترسی تصادفی یک بایتی پشتیبانی می کند.
در مقایسه با NAND، فلاش NOR زمان خواندن سریعتر را ارائه می دهد، اما به طور کلی یک فناوری حافظه گران تر است. NOR داده ها را در تکه های بزرگ می نویسد، به این معنی که پاک کردن و نوشتن داده های جدید بیشتر طول می کشد. از قابلیت های دسترسی تصادفی NOR برای اجرای کد استفاده می شود، در حالی که NAND flash برای ذخیره سازی در نظر گرفته شده است. اکثر گوشی های هوشمند از هر دو نوع حافظه فلش پشتیبانی می کنند، از NOR برای راه اندازی سیستم عامل و کارت های NAND قابل جابجایی برای افزایش ظرفیت ذخیره سازی دستگاه استفاده می کنند.
انواع SSD چیست؟
- درایوهای حالت جامد SSD های پایه کمترین عملکرد را دارند. SSD ها دستگاه های فلشی هستند که از طریق Serial Advanced Technology Attachment (SATA) یا SCSI (SAS) متصل می شوند و اولین قدم مقرون به صرفه را برای ورود به دنیای حالت جامد فراهم میکنند. برای بسیاری از محیطها، افزایش عملکرد در سرعت خواندن متوالی از SATA یا SAS SSD کافی است.
- فلاش مبتنی بر PCIe، فلاش مبتنی بر اتصال اجزای جانبی گام بعدی در عملکرد است. در حالی که این دستگاهها معمولاً توان عملیاتی بیشتر و عملیات ورودی/خروجی بیشتری را در هر ثانیه ارائه میدهند، بزرگترین مزیت تأخیر بهطور قابل توجهی کمتر است. نکته منفی این است که بیشتر این پیشنهادات به یک درایور سفارشی نیاز دارند و حفاظت از داده داخلی محدودی دارند.
- فلاش DIMM: ماژولهای حافظه درون خطی دوگانه فلش تأخیر را کاهش میدهند و از کارتهای فلش PCIe فراتر میروند و اختلافات بالقوه گذرگاه PCIe را از بین میبرند. آنها به درایورهای سفارشی منحصر به فرد برای فلش DIMMS، با تغییرات خاص در سیستم I/O فقط خواندنی روی مادربرد نیاز دارند.
- SSD های NVMe: این SSD ها از مشخصات رابط حافظه غیر فرار (NVMe) استفاده می کنند. این سرعت انتقال داده بین سیستم های مشتری و درایوهای حالت جامد را از طریق یک گذرگاه PCIe تسریع می کند. SSD های NVMe برای ذخیره سازی غیر فرار با کارایی بالا طراحی شده اند و برای تنظیمات بسیار سخت و محاسباتی بسیار مناسب هستند.
- NVMe-oF: پروتکل NVMe over Fabrics انتقال داده ها را بین یک کامپیوتر میزبان و یک دستگاه ذخیره سازی حالت جامد هدف امکان پذیر می کند. NVMe-oF داده ها را از طریق روش هایی مانند اترنت، کانال فیبر یا InfiniBand منتقل می کند.
- حافظه فلش DRAM هیبریدی:این پیکربندی کانال حافظه با دسترسی تصادفی پویا (DRAM) فلش و DRAM سرور را ترکیب می کند. این دستگاههای ذخیره سازی فلش هیبریدی محدودیت مقیاس نظری DRAM را برطرف میکنند و برای افزایش توان بین نرمافزار کاربردی و ذخیره سازی استفاده میشوند.
عوامل تاثیرگذار بر شکل SSD
سازندگان SSD فرم فاکتورهای مختلفی را ارائه می دهند. رایج ترین فرم فاکتور یک اس اس دی 2.5 اینچی است که در ارتفاع های متعدد موجود است و از پروتکل های SAS، SATA و NVMe پشتیبانی می کند.
ابتکار ذخیره سازی حالت جامد، سه عامل اصلی شکل SSD زیر را شناسایی کرد:
- SSD هایی که در سایز هارد دیسک های سنتی عرضه می شوند، و در همان اسلات های SAS و SATA در سرور قرار می گیرند.
- Solid-state cards (کارتهای حالت جامد) که از فرم فکتورهای کارت افزودنی استاندارد استفاده میکنند، مانند کارتهایی که دارای کارت پورت سریال PCIe هستند. یک SSD متصل به PCIe برای ارسال دستورات به آداپتورهای گذرگاه میزبان شبکه نیاز ندارد، که عملکرد ذخیره سازی را سرعت می بخشد. این دستگاه ها شامل SSD های U.2 هستند که به طور کلی جایگزین نهایی درایوهای مورد استفاده در لپ تاپ های نازک در نظر گرفته می شوند.
- ماژول های حالت جامد که در یک ماژول حافظه DIMM یا کوچک قرار دارند، دارای دو ماژول حافظه درون خطی هستند. آنها ممکن است از یک رابط استاندارد HDD مانند SATA استفاده کنند. این دستگاه ها به عنوان کارت های DIMM غیر فرار (NVDIMM) شناخته می شوند.
دو نوع رم در یک سیستم کامپیوتری استفاده می شود. DRAM که با قطع برق داده ها را از دست می دهد و رم استاتیک NVDIMM ها فضای ذخیره سازی پایداری را که کامپیوتر برای بازیابی داده ها نیاز دارد، فراهم می کند. آنها فلاش را نزدیک مادربرد قرار می دهند، اما عملیات در DRAM انجام می شود. جزء فلش، برای پشتیبان گیری در حافظه با کارایی بالا در یک گذرگاه حافظه قرار می گیرد.
هر دو SSD و RAM دارای تراشه های حالت جامد هستند، اما عملکرد دو نوع حافظه در یک سیستم کامپیوتری متفاوت است.
دو فرم فاکتور جدیدتر که قابل ذکر است عبارتند از M.2 و U.2 SSD. طول یک SSD M.2 متفاوت است معمولاً از 42 میلی متر تا 110 میلی متر و مستقیماً به مادربرد متصل می شود. از طریق NVMe یا SATA ارتباط برقرار می کند. اندازه کوچک M.2 سطح را برای اتلاف گرما محدود می کند که به مرور زمان عملکرد و پایداری آن را کاهش می دهد. در فضای ذخیره سازی سازمانی، SSD های M.2 اغلب به عنوان دستگاه بوت استفاده می شوند. در دستگاه های مصرف کننده، مانند نوت بوک، یک SSD M.2 افزایش ظرفیت را فراهم می کند.
یک SSD U.2 یک اس اس دی 2.5 اینچی PCIe را توصیف می کند. این دستگاه های فرم فاکتور کوچک قبلا با نام SFF-8639 شناخته می شدند. رابط U.2 این امکان را فراهم می کند که SSD های PCIe مبتنی بر NVMe با سرعت بالا در برد مدار کامپیوتر قرار داده شوند، بدون نیاز به خاموش کردن سرور و ذخیره سازی.
تولید کنندگان SSD
بازار SSD تحت سلطه تعداد انگشت شماری از تولیدکنندگان بزرگ است، از جمله:
- Crucial
- Intel
- Kingston Technology
- Micron Technology Inc.
- Samsung
- SanDisk
- Seagate Technology
- SK Hynix
- Western Digital Corp
این تولیدکنندگان چیپست های فلش NAND را به فروشندگان درایوهای حالت جامد تولید و می فروشند. آنها همچنین SSD های مارک دار را بر اساس تراشه های فلش خود به بازار عرضه می کنند. عواملی که هنگام خرید SSD باید در نظر گرفته شوند عبارتند از.
- ماندگاری: هر ضمانت SSD تعداد محدودی از چرخه های درایو را پوشش می دهد که بر اساس نوع فلش NAND تعیین می شود. یک SSD که فقط برای خواندن استفاده می شود به همان سطح استقامتی که یک SSD در نظر گرفته شده برای انجام بیشتر نوشتن نیاز ندارد.
- فاکتور فرم: این مشخص می کند که آیا یک SSD جایگزین با فضای ذخیره سازی موجود و تعداد SSD هایی که می توانند در یک شاسی قرار بگیرند کار میکند یا خیر.
- رابط: این امر حداکثر آستانه و حداقل آستانه تأخیر و همچنین قابلیت های گسترش SSD را تعیین می کند. سازندگان، SSD های خود را برای NVMe، SAS و SATA واجد شرایط می کنند.
مصرف برق: رابط درایو حداکثر برق یک SSD را مشخص می کند، اگرچه بسیاری از SSD های سازمانی طوری طراحی شده اند که در حین کار تنظیم شوند.
از نظر تاریخی، SSD ها بیشتر از هارددیسک های معمولی قیمت دارند. اما به دلیل پیشرفت در فناوری تولید و افزایش ظرفیت تراشه، قیمت SSD کاهش یافته است، و این امکان را به مصرف کنندگان و مشتریان سازمانی می دهد تا SSD ها را جایگزین مناسبی برای ذخیره سازی معمولی ببینند. با این حال، قیمتها به دلیل کمبود تراشه و بازار بیثباتی در حال افزایش است. اخیراً در سالهای 2020 و 2021، به دلیل مشکلات زنجیره تامین مرتبط با COVID-19 تقاضای نوسان برای تراشه های فلش قیمت ها را برای SSD متغیر نگه داشته است، اما قیمت SSD بالاتر از HDD باقی مانده است.
SSD در مقابل HDD
SSD ها بسیار سریعتر از HDD های با بالاترین عملکرد هستند. تأخیر نیز به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و کاربران معمولاً زمان بوت بسیار سریع تری را تجربه می کنند.
عوامل متعددی بر طول عمر درایوهای SSD و HDD تأثیر میگذارند، از جمله گرما، رطوبت و اثر اکسید شدن فلزات در داخل درایوها. دادههای هر دو نوع رسانه به مرور زمان کاهش مییابد، به طوری که هارد دیسکها معمولاً تعداد بیشتری از نوشتن درایو در روز را پشتیبانی میکنند. کارشناسان صنعت توصیه می کنند SSD های بلا استفاده یا غیرفعال را در دمای پایین ذخیره کنید تا عمر آنها افزایش یابد.
قطعات متحرک هارد دیسک ها احتمال خرابی را افزایش می دهد. برای جبران، سازندگان HDD سنسورهای ضربه را برای محافظت از درایوها و سایر اجزای داخل رایانه شخصی اضافه کرده اند. این نوع سنسور تشخیص می دهد که آیا دستگاه در حال سقوط است و اقدامات لازم را برای خاموش کردن هارد دیسک و سخت افزار حیاتی مربوطه انجام می دهد.
هنگامی که داده ها به بخش های مختلف روی دیسک تقسیم می شوند، عملکرد خواندن یک هارددیسک ممکن است آسیب ببیند. برای تعمیر دیسک از تکنیکی به نام defragmentation استفاده می شود. SSD ها داده ها را به صورت مغناطیسی ذخیره نمی کنند، بنابراین عملکرد خواندن بدون توجه به جایی که داده ها در درایو ذخیره می شوند، ثابت می ماند.
SSD ها دارای طول عمر مشخصی هستند، با تعداد محدودی از چرخه های نوشتن قبل از اینکه عملکرد نامنظم شود. برای جبران، SSD ها از سطح سایش استفاده می کنند، فرآیندی که عمر یک SSD را افزایش می دهد. سطح سایش معمولاً توسط کنترلر فلاش مدیریت می شود که از الگوریتمی برای مرتب کردن داده ها استفاده می کند تا چرخه های نوشتن و پاک کردن به طور مساوی بین تمام بلوک های دستگاه توزیع شود. روش دیگر، تامین بیش از حد SSD، میتواند به حداقل رساندن تأثیر تقویت نوشتن جمعآوری زباله کمک کند.
SSD در مقابل eMMC
یک کارت چند رسانه ای تعبیه شده (eMMC) فضای ذخیره سازی فلش داخلی را در رایانه فراهم می کند. مستقیماً روی مادربرد کامپیوتر نصب می شود. این معماری شامل حافظه فلش NAND و یک کنترلر است که به عنوان یک مدار مجتمع طراحی شده است. فضای ذخیره سازی EMMC معمولاً در تلفنهای همراه، لپتاپهای ارزان تر و برنامههای IoT یافت میشود.
یک دستگاه eMMC عملکردی تقریباً معادل عملکرد یک SSD ارائه می دهد. اما ظرفیت آنها متفاوت است، زیرا یک eMMC استاندارد معمولاً از 1 گیگابایت تا 512 گیگابایت متغیر است و حجمSSD می تواند از 128 گیگابایت تا چندین ترابایت متغیر باشد. این باعث می شود که eMMC ها برای مدیریت فایل های کوچکتر مناسب باشند.
در دستگاههای قابل حمل، یک eMMC بهعنوان ذخیره سازی اولیه یا به عنوان مکمل کارتهای چندرسانهای SD و microSD قابل جابجایی عمل میکند. اگرچه این استفاده تاریخی از دستگاههای eMMC است، اما به طور فزایندهای در حسگرهای داخل دستگاههای متصل به اینترنت اشیا مستقر میشوند.
SSD در مقابل هارد دیسک hybrid
گرچه به اندازه یک درایو حالت جامد استاندارد به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرد، یک جایگزین هارد دیسک هیبریدی (HHD) است. HHD ها فاصله بین فلش و حافظه مغناطیسی دیسک ثابت را پر می کنند و برای ارتقاء لپ تاپ ها، هم از نظر ظرفیت و هم از نظر عملکرد، استفاده می شوند.
HHD ها یک معماری دیسک معمولی دارند که تقریباً 8 گیگابایت فلش NAND را به عنوان بافر برای بارهای کاری مبتنی بر دیسک اضافه می کند.
به این ترتیب، HHD برای رایانه هایی با تعداد محدودی از برنامه ها مناسب است. هزینه هارددیسک هیبریدی اندکی کمتر از هارددیسک است.
تاریخچه و تکامل SSD ها
اولین درایوهای حالت جامد عموماً برای دستگاه های مصرف کننده طراحی شده بودند. این در سال 1991 زمانی که SanDisk اولین SSD تجاری مبتنی بر فلش را منتشر کرد، تغییر کرد. SSDهای تجاری طراحی شده با فناوری فلش سلولی چند سطحی سازمانی ساخته شدند که چرخه نوشتن را افزایش داد.
سایر تاریخ های قابل توجه عبارتند از:
- اولین دستگاه Apple iPod در سال 2005 اولین دستگاه قابل توجه مبتنی بر فلش بود که به طور گسترده در بازار مصرف نفوذ کرد.
- توشیبا 3D V-NAND را در سال 2007 معرفی کرد. دستگاه های فلش سه بعدی ظرفیت و عملکرد را افزایش می دهند.
- EMC اکنون Dell EMC به عنوان اولین فروشنده ای است که SSD ها را در سخت افزارهای ذخیره سازی سازمانی گنجانده است و این فناوری را در سال 2008 به آرایه های دیسک Symmetrix خود اضافه کرد. این باعث ایجاد آرایه های فلش هیبریدی شد که درایوهای فلش و هارد دیسک را ترکیب می کند.
- توشیبا سلول های سطح سه گانه را در سال 2009 معرفی کرد. فلش TLC نوعی حافظه فلش NAND است که سه بیت داده در هر سلول ذخیره می کند.
- IBM اولین فروشنده بزرگ ذخیره سازی است که پلتفرم اختصاصی آرایه تمام فلش به نام FlashSystem را بر اساس فناوری حاصل از خرید Texas Memory Systems در سال 2012 منتشر کرد. در آن زمان Nimbus Data، Pure Storage، Texas Memory Systems و Violin Memory با تکیه بر ذخیره سازی SSD برای جایگزینی هارددیسک، شروع به پیشگامی در پذیرش آرایه های تمام فلش کرد.
در سال 2012، EMC XtremIO را خریداری کرد و اکنون یک سیستم تمام فلاش مبتنی بر فناوری XtremIO را عرضه می کند.
منبع مقاله: techtarget
جهت دریافت هرگونه مشاوره در خصوص تعمیرات موبایل و لپ تاپ خود فرم ذیل را تکمیل نمایید. همکاران ما به زودی با شما تماس خواهند گرفت.
-
-
نوید ، 20 دی 1401
برای ارتقا لپ تاپ عالیه
-
ویدا ، 20 دی 1401
اطلاعات خیلی خوبی در مورد SSD بود
دانیال ، 20 دی 1401
سرعت لپ تاپ من که عالی شد با ssd