یک SSD، یا درایو حالت جامد، یک نوع سخت‌افزار ذخیره‌سازی است که در کامپیوتر از آن استفاده می‌کنیم این حافظه غیر فرار رسانه‌ای داده‌های پایدار را روی فلش مموری حالت جامد ذخیره می‌کند. SSD ها درایوهای دیسک سخت سنتی را در کامپیوتر منتقل می‌کند و عکس‌العمل‌های مشابه پایه را به عنوان یک دیسک سخت اجرا می‌کند.

حافظه SSD و انواع آن

هارد اکسترنال اس اس دی، نوعی دستگاه ذخیره‌سازی است که در رایانه‌ها استفاده می‌شود. این نوع ذخیره سازی غیر فرار، داده‌های دائمی را در حافظه فلش حالت جامد ذخیره می‌کند. در Flash memory برای خواندن و نوشتن اطلاعات دیجیتالی از SSDها استفاده می‌کنند.

از آنجایی که SSDها نیازی به جستجوی مکانیکی داده ندارند، زمان بوت و بارگذاری را تقریبا فوری ارائه می‌دهند، همچنین SSDها نیاز به هیچ قطعه متحرکی برای شکستن یا چرخش به سمت بالا یا پایین ندارند و در نتیجه قطعه بادوام‌تری دارند. در ضمن یک SSD External Hard یا HDD به عنوان حافظه بلند مدت رایانه شما عمل می‌کند و فایل‌ها را حتی زمانی که دستگاه شما خاموش است ذخیره و به خاطر می‌آورد.

در کنار حافظه (RAM) و پردازنده سیستم شما برای دسترسی و استفاده از داده‌ها، از جمله مواردی مانند سیستم عامل، برنامه‌ها، اسناد، بازی‌ها، تصاویر و موسیقی کار می‌کنند. هارد اکسترنال اس اس دی در هرجایی که هارد دیسک قابل نصب باشد استفاده می‌شود. آنها در رایانه‌های شخصی، (PC) لپ‌تاپ، بازی‌های رایانه‌ای، دوربین‌های دیجیتال، پخش‌کننده‌های موسیقی دیجیتال، تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها و درایو‌های انگشت شست استفاده می‌شوند.

سرورهایی با کارایی بالا، لپ‌تاپ‌ها، رایانه‌های رومیزی یا هر برنامه‌ای که نیاز به ارائه اطلاعات در زمان واقعی دارد، می‌توانند از فناوری درایو حالت جامد بهره ببرند. این ویژگی‌ها SSDهای سازمانی را برای بارگیری خواندن از پایگاه‌های داده‌های سنگین‌تراکنش مناسب می‌کند. آنها همچنین می‌توانند به کاهش طوفان‌های بوت با زیر ساخت دسکتاپ مجازی یا در داخل یک آرایه ذخیره‌سازی برای ذخیره داده‌‌های پر کاربرد به صورت محلی بااستفاده از یک ابر ترکیبی کمک کنند.

نحوه کارکرد حافظه SSD

یک SSD External Hard داده‌ها را روی تراشه‌های حافظه فلش متصل به هم که از سیلیکون ساخته شده‌اند می‌خواند و می‌نویسد. سازندگان، SSDها را با قرار دادن تراشه‌ها در یک شبکه برای دستیابی به تراکم‌های مختلف می‌سازند.

هارد اکسترنال اس اس دی داده‌ها را روی مجموعه‌ای از تراشه‌ها‌ی حافظه فلش به هم می‌خوانند و می‌نویسند. این تراشه‌ها از ترانزیستور‌های دروازه شناور (FGT) برای نگه‌داشتن بار الکتریکی استفاده می‌کنند که SSD را قادر می‌سازد تا داده‌ها را حتی زمانی که به منبع تغذیه متصل نیست ذخیره کند. هر FGT حاوی یک بیت داده است که به عنوان ۱ برای یک سلول شارژ شده یا در صورتی که ۰ باشد سلول فاقد بار الکتریکی باشد، تعیین می‌شود.

هر بلوک داده با سرعت ثابت قابل دسترسی است. با این حال SSDها فقط می‌توانند در بلوک‌های خالی بنویسند و اگرچه SSDها ابزارهایی برای دور زدن این موضوع دارند، عملکرد آن ممکن است همچنان در طول زمان کند شوند. SSDها از سه نوع حافظه اصلی به نام‌های‌ سلول‌های تک سطحی(SLC)، چند سطحی(MLC) و سه سطحی(TLC) استفاده می‌کند.

کارکرد تکنولوژی تک سطحی در SSDها

تکنولوژی سلول‌های تک سطحی می‌توانند یک بیت داده را در یک زمان نگه‌دارند-یک یا صفر. تکنولوژی سلول‌های تک سطحی(SLC) گران‌ترین شکل هارد اکسترنال اس اس دی هستند، اما همچنین سریع‌ترین و با مقاوم‌ترین آنها هستند. سلول‌های چند تکنولوژی چند سطحی(MLC) می‌توانند دو بیت داده را در یک سلول نگه‌دارند و فضای ذخیره‌سازی بیشتری در همان مقدار فیزیکی SLC دارند.

با این حال MCLها سرعت نوشتن پایین‌تری دارند. سلول‌های سطح سه گانه(TLC) می‌توانند سه بیت داده را در یک سلول نگه‌دارند. اگرچه TCLها ارزان‌تر هستند، اما سرعت نوشتن پایین‌تری نیز دارند و نسبت به سایر انواع حافظه دوام کمتری دارند. SSDها‌ی مبتنی بر TCL ظرفیت فلاش بیشتری را ارائه می‌دهند و نسبت به MLCیا SLC ارزان‌تر، البته به دلیل داشتن هشت حالت در سلول، احتمال خرابی بیت‌ها (BIT ROT) بیشتر است.

ویژگی اصلی حافظه SSD

چندین ویژگی، طراحی یک حافظه SSD را مشخص می‌کند. از آنجایی که SSD قطعات متحرک ندارد، در معرض خرابی‌های مشابهی نیست که در هارد دیسک رخ می‌دهد. SSDها نیز کم صداتر هستند و انرژی کمتری مصرف می‌کنند و از آنجایی که هارد اکسترنال اس اس دی وزن کمتری نسبت به هارد دیسک دارند، برای لپ‌تاپ و دستگاه‌های محاسباتی موبایل مناسب هستند.

علاوه بر این نرم‌افزار کنترل کننده SSD شامل تجزیه و تحلیل‌های پیش‌بینی کننده است که می‌تواند کاربر را از قبل از خرابی احتمالی درایو آگاه کند. زیرا حافظه فلش قابل شکل‌دهی است. تولید کنندگان آرایه‌های فلش کامل می‌توانند ظرفیت ذخیره‌سازی قابل استفاده را با استفاده از تکنیک‌های کاهش داده‌ها تغییر دهند.

مزایای حافظه SSD نسبت به HDD

سرعت خواندن و نوشتن سریعتر/ عملکرد بهتر

SSDها می توانند به سرعت به فایل های حجیم دسترسی پیدا کنند.

زمان بوت سریعتر وعملکرد بهتر

از آنجایی که درایو نیازی به چرخش مانند یک هارد دیسک ندارد، پاسخگو تر است و عملکرد بارگذاری بهتری را ارائه می دهد.

مقاومت

حافظه‌های SSD مقاومت بیشتری در برابر شوک دارند و می توانند با دمای بالانسبت به HDD ها که بخاطرنداشتن قطعات متحرک این قابلیت را ندارند بهتر کنار بیایند.

مصرف انرژی

SSD ها به دلیل عدم وجود قطعات متحرک، نیاز کمتری به انرژی برای عملکرد نسبت به HDD ها دارند.

کم صدا بودن

SSDها صدای کمتری تولید می کنند زیرا هیچ قطعه متحرک یا چرخشی ندارند.

اندازه

SSDها به شکل فاکتورهای مختلفی تولید می شوند در حالی که اندازه هارد دیسک محدود است.

انواع حافظه غیر فرار

مدار NAND و NOR که‌ در نوع گیت منطقی استفاده می‌شوند متفاوت هستند. دستگاه‌های NAND از دسترسی سریال هشت پین به داده‌ها استفاده می‌کنند. در همین حال، حافظه فلش NOR در تلفن‌های همراه استفاده می‌شود که از دسترسی تصادفی ۱ بایت پشتیبانی می‌کند.

در مقایسه با NAND فلش NOR زمان خواندن سریع‌تر ارائه می‌دهد، اما به طور کلی یک فناوری حافظه گران‌تر است. NOR داده‌ها را در بلوک‌های بزرگ نوشته و به این معنا است که زمان بیشتری برای پاک کردن و نوشتن داده مصرف می‌کند. قابلیت دسترسی تصادفی NOR برای اجرای کد استفاده می‌شود در حالی که حافظه فلش NAND برای ذخیره‌سازی است. اکثر گوشی‌های هوشمند هر دو نوع حافظه فلش را پشتیبانی می‌کنند. از NOR برای راه‌اندازی سیستم عامل و کارت‌های NDND قابل جابجایی برای افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی دستگاه استفاده می‌کنند.

انواع حافظه ssd

درایوهای حالت جامد

SSDهای پایه‌ کمترین عملکرد را دارند. SSDها دستگاه‌های فلشی هستند که از طریق Serial Advanced Technology Attachment(SATA) یا SCSI(SAS) متصل می‌شوند 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 SATAیا SAS SSD کافی است.

حافظه فلش بر پا

PCLeحافظه فلش مبتنی بر اتصال مولفه‌های جانبی، express گام بعدی در عملکرد است. در حالی که این دستگاه‌ها به طور معمول عملکرد بازده و تعداد عملیات ورودی/خروجی بیشتری در ثانیه ارائه می‌دهند، بزرگترین مزیت آنها کاهش چشمگیر زمان تاخیر است. معایب این نوع ارائه‌ها این است که بیشتر آنها نیاز به درایور سفارشی دارند و محافظت داده‌های داخلی محدودی دارند.

فلش Dimm

ماژول‌های فلش دوگانه در خطوط حافظه (Flash DIMMs) زمان تاخیر را کاهش می‌دهند و از کارت‌های فلش PCle فراتر می‌روند و اختلافات بالقوه گذرگاه PCLe را از بین می‌برند. آنها به درایورهای سفارشی منحصر به فرد برای فلشDIMMS با تغییرات خاص در سیستم I/O فقط خواندنی روی مادربرد نیاز دارند.

INVME SSD

ین SSDها از مشخصات رابط حافظه غیر فرار(NVME)استفاده می‌کنند. این سرعت انتقال داده بین سیستم‌های مشتری و درایوهای حالت جامد را از طریق یک گذرگاه PCle تشریع می‌کند. SSDهای NVME برای ذخیره‌سازی غیر فرار با کارایی بالا طراحی شده‌اند و برای تنظیمات بسیار سخت و محاسباتی بسیار مناسب هستند.

NVME-OF

پروتکل NVME over fabrics انتقال داده‌ها را بین یک کامپیوتر میزبان و یک دستگاه ذخیره‌سازی حالت جامد هدف، امکان ‌پذیر می‌کند. NVME-OF داده‌ها را از طریق روش‌هایی مانند اترنت، کانال فیبر یا Infini Band منتقل می‌کند.

فرم فاکتورهای حافظه SSD

سازندگان حافظه SSD فرم فاکتورهای مختلفی را ارائه می‌دهند. رایج‌ترین فرم فاکتور یک SSD 2.5 اینچ است که در ارتفاع‌های متعدد موجود است و از پروتکل‌های SAS, SATA و NVME پشتیبانی می‌کند.

ابتکار ذخیره‌سازی حالت جامد، پروژه‌ای از انجمن صنعت شبکه‌های ذخیره‌سازی، سه عامل اصلی شکل حافظه SSD زیر را شناسایی کرد.

• SSDهایی که در هارد دیسک‌های سنتی عرضه می‌شوند، فاکتورهایی را تشکیل می دهند و در همان اسلات‌های SAS و SATA در سرور قرار می گیرند.
• کارت‌های حالت جامد که از فاکتور‌های فرم کارت افزودنی استاندارد استفاده می کنند، مانند کارت‌هایی که دارای کارت پورت سریال PCle هستند. یک حافظه SSD متصل به PCle برای ارسال دستورات، به آداپتور‌های گذرگاه میزبان شبکه که عملکرد ذخیره سازی را سرعت می بخشد نیاز ندارد. این دستگاه ها شامل SSDهای U.2 هستند که به طور کلی جایگزین نهایی درایو های مورد استفاده در لپ‌تاپ های نازک در نظر گرفته می شوند.
• ماژول‌های 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 دستگاه‌ها به کارت‌های DIMMغیرفرار(NVDIMM)معروف هستند.

انواع رم در یک سیستم کامپیوتر

دو نوع رم در یک سیستم کامپیوتر استفاده می شود: DRAM که با قطع برق داده‌ها را از دست می‌دهد و رم استاتیک. NVDIMM‌ها فضای ذخیره سازی پایداری را که یک کامپیوتر برای بازیابی اطلاعات به آن نیاز دارد را فراهم می کند. آنها فلش را نزدیک مادربرد قرار می‌دهند، اما عملیات در DRAM انجام می شود. جزء فلش، در یک گذرگاه حافظه برای پشتیبان‌گیری در ذخیره‌سازی با کارایی بالا قرار می‌گیرد.

عملکرد حافظه‌های SSD و RAM

هردو حافظه SSD و RAM دارای تراشه‌های حالت جامد هستند، اما عملکرد دو نوع حافظه در یک سیستم کامپیوتری متفاوت است. دو فاکتور شکل جدیدتر که قابل ذکر است عبارتند از M.2 SSD و U.2. طول یک SSD M.2 متفاوت است (معمولا از ۴۲ میلی متر تا ۱۱۰ میلی متر است) و مستقیما به مادربرد متصل می‌شود.

از طریق NVMe یا SATA ارتباط برقرار می کند. اندازه کوچک M.2 سطح را برای اتلاف گرما محدود می‌کند که به مرور زمان عملکرد و پایداری آن را کاهش می‌دهد. در فضای ذخیره سازی سازمانی، SSD‌های M.2 اغلب به عنوان دستگاه بوت استفاده می‌شوند. در دستگاه‌های مصرف کننده، مانند رایانه‌های نوت‌بوک، یک SSD M.2  افزایش ظرفیت را فراهم می کند.

یک SSD U.2 یک SSD 2.5 اینچی PCle را توصیف می‌کند. این دستگاه‌های فرم فاکتور کوچک، قبلا با نام SFF-8639 شناخته می‌شدند. رابط U.2 این امکان را فراهم می‌کند که SSDهای PCle مبتنی بر NVMe با سرعت بالا در برد مدار کامپیوتر بدون نیاز به خاموش کردن سرور و ذخیره سازی قرار داده شوند.

شرکت تولید‌کنندگان حافظه SSD

• Crucial
• Intel
• Kingston Technology
• Micron Technology Inc
• Sumsung
• SanDisk
• Seagate Technology
• SK Hynix
• Western Digital Corp

این تولید کنندگان، چیپست‌های فلش NAND را به فروشندگان درایو‌های حالت جامد تولید و می‌فروشد. آنها همچنین SSD‌های مارک‌دار را بر اساس تراشه‌های فلش خود به بازار عرضه می‌کنند.

توجه به عوامل زیر هنگام خرید حافظه SSD

دوام و ماندگاری

هرگونه ضمانت‌نامه حافظه SSD تعداد محدودی چرخه درایو را پوشش می‌دهد که توسط نوع حافظه فلش NAND تعیین می‌شود. یک حافظه SSD که تنها برای خواندن استفاده می‌شود، نیازی به همان سطح مقاومتی که یک SSD برای اکثرنوشتن‌ها استفاده می‌کند، ندارد.

این مشخص می‌کند که آیا یک حافظه SSD جایگزین با فضای ذخیره‌سازی موجود و تعداد SSD‌هایی که می‌توانند در یک شاسی قرار بگیرند کار می‌کند یا خیر.

رابط (interface)

این امر حداکثر آستانه و حداقل آستانه تأخیر و همچنین قابلیت‌های گسترش حافظه SSD را تعیین می‌کند. سازندگان، SSD‌های خود را برای SAS، NVMe و SATA واجد شرایط می‌کنند.

مصرف برق

رابط درایو همچنین حداکثر توان یک SSD را مشخص می‌کند، اگرچه بسیاری از SSD‌های سازمانی طوری طراحی شده‌اند که در حین کار تنظیم شوند.

از نظر تاریخی، هارد اکسترنال اس اس دی بیشتر از هارد دیسک‌های معمولی قیمت دارند. اما به دلیل پیشرفت در فناوری تولید و افزایش ظرفیت تراشه، قیمت حافظه SSD کاهش یافته است، و این امکان را به مصرف‌کنندگان و مشتریان سازمانی می‌دهد تا SSD‌ها را جایگزین مناسبی برای ذخیره‌سازی معمولی ببینند. با این حال، قیمت‌ها به دلیل کمبود تراشه و بازار بی‌ثباتی در حال افزایش است. اخیرا در سال های ۲۰۲۰ و ۲۰۲۱، به دلیل مشکلات زنجیره تامین مرتبط باCOVID-19 نوسان تقاضا برای تراشه‌های فلش قیمت‌ها را برای حافظه SSD متغیر نگه‌داشته است، اما قیمت SSD بالاتر از HDD باقی مانده است.

مقایسه حافظه SSD با HDD

SSD‌ها بسیار سریع‌تر از HDD‌ها با بالاترین عملکرد در نظر گرفته می‌شوند. تأخیر نیز به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد و کاربران معمولا زمان بوت سریع‌تری را تجربه می‌کنند.

عوامل اثر گذار بر طول عمر هارد اکسترنال اس اس دی

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 هارد‌دیسک‌ها معمولا تعداد بیشتری از نوشتن درایو در روز را پشتیبانی می‌کنند. کارشناسان صنعت توصیه می‌کنند هارد اکسترنال اس اس دی بلااستفاده یا غیرفعال را در دمای پایین ذخیره کنید تا عمر آنها افزایش یابد.

قطعات متحرک هارد دیسک‌ها احتمال خرابی را افزایش می‌دهد. برای جبران، سازندگان HDD سنسور‌های ضربه را برای محافظت از درایوها و سایر اجزای داخل رایانه شخصی اضافه کرده‌اند. این نوع سنسور تشخیص می‌دهد که آیا دستگاه در حال سقوط است و اقدامات لازم را برای خاموش کردن هارد دیسک و سخت افزار حیاتی مربوطه انجام می‌دهد.

 کار defragmentation 

هنگامی که داده‌ها به بخش‌های مختلف روی دیسک تقسیم می شوند، عملکرد خواندن یک هارد دیسک ممکن است آسیب ببیند. برای تعمیر دیسک از تکنیکی به نام defragmentation استفاده می‌شود. هارد اکسترنال اس اس دی داده‌ها را به صورت مغناطیسی ذخیره نمی‌کنند، بنابراین عملکرد خواندن بدون توجه به جایی که داده‌ها در درایو ذخیره می شوند، ثابت می‌ماند.

SSD‌ها با تعداد محدودی از چرخه‌های نوشتن قبل از اینکه عملکرد نامنظم شود دارای طول عمر مشخصی هستند، برای جبران، SSD‌ها از سطح سایش فرآیندی که عمر یک هارد اکسترنال اس اس دی را افزایش می‌دهد استفاده می‌کنند، سطح سایش معمولا توسط کنترلر فلش مدیریت می‌شود که از الگوریتمی برای مرتب کردن داده‌ها استفاده می‌کند تا چرخه های نوشتن/پاک کردن به طور مساوی بین تمام بلوک‌های دستگاه توزیع شود. تکنیک دیگر، تامین بیش از حد حافظه SSD، می‌تواند به حداقل رساندن تاثیر تقویت نوشتن جمع آوری زباله کمک کند.

تفاوت حافظه SSD و eMMC

یک کارت چند رسانه‌ای تعبیه شده (eMMC) فضای ذخیره‌سازی فلش داخلی را در رایانه فراهم می‌کند. مستقیمأ روی مادربرد کامپیوتر نصب می‌شود. این معماری شامل حافظه فلش NAND و یک کنترلر طراحی شده به عنوان یک مدار مجتمع است. فضای ذخیره‌سازی EMMC معمولأ در تلفن‌های همراه، لپ‌تاپ‌های ارزان‌تر و برنامه‌های IoT یافت می‌شود.

یک دستگاه eMMC عملکردی تقریبا معادل عملکرد یک هارد اکسترنال اس اس دی ارائه می‌دهد. اما ظرفیت آنها متفاوت است، زیرا eMMC استاندارد معمولأ از ۱گیگابایت تا ۵۱۲ گیگابایت متغیر است و اندازه SSD می‌تواند از ۱۲۸ گیگابایت تا چندین ترابایت متغیر باشد. این باعث می‌شود که eMMC ها برای مدیریت اندازه فایل‌های کوچکتر مناسب باشد.

در دستگاه‌های قابل حمل، یک eMMC به عنوان ذخیره‌سازی اولیه یا به عنوان مکمل کارت‌های چندرسانه‌ای SD وmicroSD 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.

تفاوت حافظه SSD با Hybrid Hard Drive

اگرچه به اندازه یک درایو جامد استاندارد به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، یک جایگزین هارددیسک هیبریدی(HHD) است. HHDها فاصله بین فلش و حافظه مغناطیسی دیسک ثابت را پر می‌کنند و برای ارتقاء لپ تاپ‌ها، هم از نظر ظرفیت و هم از نظر عملکرد، استفاده می‌شوند.

HHDها یک معماری دیسک معمولی دارند که تقریبأ ۸ گیگابایت فلش NAND را به عنوان بافر برای بارهای کاری مبتنی بر دیسک اضافه می‌کنند.

به این ترتیب، HHD برای رایانه‌هایی با تعداد محدودی از برنامه‌ها مناسب است. هزینه هارد‌دیسک هیبریدی کمی کمتر از هارددیسک است.

جمع بندی

 ما در سیستم کامپیوتر از انواع حافظه استفاده می‌کنیم که یکی از آن‌ها هارد اکسترنال اس اس دی می‌باشد. SSD (Solid State Disk) نوعی حافظه است که از سرعت خواندن و نوشتن بیشتری نسبت به هارد دیسک‌های دیگر برخوردار است با این تفاوت که سایزبزرگ تری دارند. تفاوت دیگر آنها در کیفیت تولید و نوع قطعات است.

SSD به نسبت حافظه های HDD مقاومت بالاتر، مصرف برق کمتر و سرعت بالاتری دارند در ابتدا حافظه‌ها به شکل قطعات مکانیکی بزرگ بودند. قبل از حافظه‌های SSD هاردهای HDD بسیار رایج بودند که امروزه دیگر کمرنگ شده‌اند و جای خود را به sdd ها داده‌اند. در دنیای امروزه که سرعت حرف اول را می‌زند هاردهای سنتی HDD دیگر پاسخگوی نیازهای ما نیستند.

کندی، سروصدا وگرمای زیاد از جمله معایبی هستند که ما را به سمت استفاده از حافظه sdd می‌برد از دیگر ویژگی‌های SSD-ها وزن کمتر آن‌ها است. SSD ها به یک رابط کنترل کننده میزبان به PCIE درایوهای مبتنی برNand وصل هستند. برای خرید بهترین حافظه‌ها از متخصصان ما در فروشگاه اینترنتی آی تی مارکت کمک بگیرید زیرا بهترین قطعات کامپیوتری را از جمله انواع Storage memory به شما عزیزان عرضه می‌دارند