SSD چیست؟
SSD یا درایو حالت جامد solid-state نوعی وسیله ذخیره سازی است که در رایانه ها استفاده می شود. SSD ها جایگزین هارد دیسک های سنتی (HDD) در رایانه ها می شوند و همان عملکردهای اولیه هارد دیسک را انجام می دهند. اما SSD ها در مقایسه به طور قابل توجهی سریعتر هستند. با SSD، سیستم عامل دستگاه با سرعت بیشتری بوت میشود، برنامهها سریعتر بارگیری میشوند و فایلها سریعتر ذخیره میشوند.
هارد دیسک سنتی شامل یک دیسک چرخان با سر خواندن/نوشتن بر روی یک بازوی مکانیکی به نام محرک است. یک HDD داده ها را به صورت مغناطیسی می خواند و می نویسد. با این حال، خواص مغناطیسی می تواند منجر به خرابی های مکانیکی شود. درباره HDD در این مقاله صحبت کردیم. در مقایسه ، SSD هیچ قطعه متحرکی برای شکستن یا چرخش به سمت بالا یا پایین ندارد.
دو جزء کلیدی در یک SSD کنترلر فلش و تراشه های حافظه فلش NAND هستند. این پیکربندی برای ارائه عملکرد خواندن/نوشتن بالا برای درخواست های داده های متوالی و تصادفی بهینه شده است.
SSD ها در هر جایی که هارد دیسک قابل نصب باشد استفاده می شود. به عنوان مثال، در محصولات مصرفی، آنها در رایانه های شخصی (PC)، لپ تاپ، بازی های رایانه ای، دوربین های دیجیتال، پخش کننده های موسیقی دیجیتال، تلفن های هوشمند، تبلت ها و درایوهای انگشت شست استفاده می شوند. آنها همچنین با کارت گرافیک گنجانده شده است. با این حال، آنها گران تر از HDD های سنتی هستند.
کسبوکارهایی که نیاز به سرعت در حال گسترش برای ورودی/خروجی بالاتر (I/O) دارند، باعث توسعه و پذیرش SSDها شدهاند. از آنجایی که SSD ها تاخیر کمتری نسبت به هارد دیسک ها ارائه می دهند، 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 می شود.
سرورهای 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 ویژگی ها SSD های سازمانی را برای بارگیری خواندن از پایگاه های داده های سنگین تراکنش مناسب می کند. آنها همچنین می توانند به کاهش طوفان های بوت با زیرساخت دسکتاپ مجازی یا در داخل یک آرایه ذخیره سازی برای ذخیره داده های پرکاربرد به صورت محلی با استفاده از یک ابر ترکیبی کمک کنند.
اوریکو با گارانتی یکساله چهارفصل در سایت بهترین لوازم جانبی SSD را فراهم آورده است.
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 SSD ها را با قرار دادن تراشه ها در یک شبکه برای دستیابی به تراکم های مختلف می سازند.
SSD ها داده ها را روی مجموعه ای از تراشه های حافظه فلش متصل به هم می خوانند و می نویسند. این تراشه ها از ترانزیستورهای دروازه شناور (FGT) برای نگه داشتن بار الکتریکی استفاده می کنند که SSD 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 1 برای یک سلول شارژ شده یا 0 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 SSD ها ابزارهایی برای دور زدن این موضوع دارند، 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.
سلولهای چند سطحی (MLC) میتوانند دو بیت داده در هر سلول نگه دارند و فضای ذخیرهسازی 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. SSD های مبتنی بر TLC ظرفیت فلاش بیشتری را ارائه می دهند و نسبت به MLC یا SLC هزینه کمتری دارند، 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 می کند. از آنجایی که SSD قطعات متحرک ندارد، در معرض خرابی های مکانیکی مشابهی نیست که در هارد دیسک ها رخ می دهد.
SSD ها نیز کم صداتر هستند و انرژی کمتری مصرف می کنند. از آنجایی که SSD ها وزن کمتری نسبت به هارد دیسک دارند، برای لپ تاپ و دستگاه های محاسباتی موبایل مناسب هستند.
علاوه بر این، نرمافزار کنترلکننده SSD شامل تجزیه و تحلیلهای پیشبینیکننده است که میتواند کاربر را از قبل از خرابی احتمالی درایو آگاه کند.
از آنجایی که فلش مموری چکش خوار است، فروشندگان آرایه تمام فلش می توانند ظرفیت ذخیره سازی قابل استفاده را با استفاده از تکنیک های کاهش داده دستکاری کنند.
مزایای SSD چیست؟
مزایای SSD نسبت به HDD عبارتند از:
-
Faster read/write speeds سرعت خواندن/نوشتن سریعتر SSD ها می توانند به سرعت به فایل های حجیم دسترسی پیدا کنند.
-
Quicker boot times and better performance زمان بوت سریعتر و عملکرد بهتر. از آنجایی که درایو نیازی به چرخش مانند یک هارد دیسک ندارد، پاسخگوتر است و عملکرد بارگذاری بهتری را ارائه می دهد.
-
Durability ماندگاری. SSD ها در برابر ضربه مقاوم تر هستند و بهتر از HDD ها می توانند گرما را تحمل کنند زیرا قطعات متحرک ندارند.
-
Power consumption مصرف برق. درایوهای SSD به دلیل نداشتن قطعات متحرک نسبت به هارد دیسک ها به انرژی کمتری برای کار نیاز دارند.
-
Quieter بی صداتر. SSD ها صدای کمتری تولید می کنند زیرا هیچ قطعه متحرک یا چرخشی وجود ندارد.
-
Size اندازه. SSD ها به شکل فاکتورهای مختلفی تولید می شوند در حالی که اندازه هارد دیسک محدود است.
مضرات SSD چیست؟
معایب موجود در SSD عبارتند از:
-
Cost هزینه. SSD ها نسبت به هاردهای معمولی گران تر هستند.
-
Life expectancy عمر مفید. برخی از SSD ها، به عنوان مثال، آنهایی که از تراشه های فلش حافظه NAND استفاده می کنند، فقط می توانند تعداد دفعات مشخصی نوشته شوند که معمولاً کمتر از هارد دیسک است.
-
Performance کارایی. محدودیت در تعداد چرخه های نوشتن باعث می شود عملکرد SSD ها در طول زمان کاهش یابد.
-
Storage options گزینه های ذخیره سازی به دلیل هزینه، SSD ها معمولا در اندازه های کوچکتر فروخته می شوند.
-
Data recovery بازیابی اطلاعات. این فرآیند زمانبر میتواند گران باشد، زیرا دادههای تراشههای آسیبدیده 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 1 بایتی پشتیبانی می کند.
مقایسه انواع حافظه SSD
این نمودار انواع مختلف حافظه SSD را با هم مقایسه می کند.
در مقایسه با NAND، فلاش NOR زمان خواندن سریع 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؟
انواع SSD ها عبارتند از:
1. Solid-state drives
درایوهای حالت جامد SSD های پایه کمترین عملکرد را ارائه می دهند. 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 می کنند. برای بسیاری از محیطها، افزایش عملکرد در سرعت خواندن متوالی از SATA یا SAS SSD کافی است.
2. PCIe-based flash. Peripheral Component Interconnect Express-based flashفلاش 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 قابلتوجهی کمتر است. نکته منفی این است که بیشتر این پیشنهادات به یک درایور سفارشی نیاز دارند و حفاظت از داده داخلی محدودی دارند.
3. Flash DIMMs
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.
4. NVMe SSDs :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.
5. 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.
6. Hybrid DRAM-flash storage حافظه فلش DRAM هیبریدی
این پیکربندی کانال حافظه با دسترسی تصادفی پویا (DRAM) فلش و DRAM سرور را ترکیب می کند. این دستگاههای ذخیرهسازی فلش هیبریدی محدودیت مقیاس نظری DRAM را برطرف میکنند و برای افزایش توان بین نرمافزار کاربردی و ذخیرهسازی استفاده میشوند.
عوامل شکل SSD
سازندگان SSD فاکتورهای شکل متنوعی را ارائه می دهند. رایج ترین فرم فاکتور یک SSD 2.5 اینچی است که در ارتفاع های متعدد موجود است و از پروتکل های SAS، SATA و NVMe پشتیبانی می کند.
ابتکار ذخیرهسازی حالت جامد، پروژهای از انجمن صنعت شبکههای ذخیرهسازی، سه عامل اصلی شکل SSD زیر را شناسایی کرد:
-
SSD هایی که در هارد دیسک های سنتی عرضه می شوند، فاکتورهایی را تشکیل می دهند و در همان اسلات های SAS و SATA در سرور قرار می گیرند.
-
کارتهای حالت جامد که از فاکتورهای فرم 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 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 .
-
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 فاکتور شکل 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 (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 رایانه های نوت بوک، یک SSD M.2 افزایش ظرفیت را فراهم می کند.
یک SSD U.2 یک SSD 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:
-
Durability 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.
-
Form factor 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 می کند یا خیر.
-
Interface 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.
-
Power usage مصرف برق رابط درایو همچنین حداکثر قدرت یک SSD را مشخص می کند، اگرچه بسیاری از SSD های سازمانی طوری طراحی شده اند که در حین کار تنظیم شوند.