حافظه اس اس دی

حافظه اس اس دی یکی از جدیدترین محصولات در زمینه تجهیزات ذخیره سازی بشمار می آید. به همین دلیل گروه فنی پورومیکس به بررسی کامل این محصول پرداخته است تا در صورتی که قصد خرید حافظه اس اس دی را داشته باشید بدون ابهام و سردرگمی به این امر بپردازید.

با پیشرفت تکنولوژی و دیجیتالی شدن اکثر امور، نیاز عموم مردم به صرفه جویی در وقت و افزایش سرعت دستگاه های شخصی و تجاری بسیار بیشتر شده است.

یکی از عواملی که می تواند نقش بسزایی در بالا بردن سرعت انجام امور در کامپیوتر گردد ، استفاده از حافظه اس اس دی می باشد.

حافظه اس اس دی ، نوعی از حافظه می باشد که بدلیل سرعت بالا جایگزین هارد دیسک ها شده است. SSD مخفف کلمه Solid State Drive می باشد. تفاوت حافظه های اس اس دی و هارد دیسک ها در ساختار آن ها می باشد ، به صورتی که هارد دیسک ها دارای دیسک های متحرک می باشند که از طریق بازوهایی که بر روی آنها تعبیه شده است به نوشتن اطلاعات بر روی دیسک ها می پردازند اما حافظه اس اس دی یک نوع حافظه فلش می باشد که هیچ گونه قطعه متحرکی درون آن نمی باشد و ساختار آن ها به صورت فلش مموری ها است. این ساختار باعث شده است تا انتقال و جابجایی اطلاعات بسیار سریع تر از هارد دیسک ها انجام گیرد.

از دیگر مزایای حافظه اس اس دی می توان به نداشتن حساسیت نسبت به ضربه و تکان های شدید اشاره کرد. در هارد دیسک های قدیمی بدلیل برخورد بازوی مکانیکی با دیسک گردان ، امکان آسیب دیدن به دیسک بسیار بالا بود و خرابی هارد دیسک و یا از بین رفتن اطلاعات را در پی داشت که در حافظه اس اس دی این مشکل وجود ندارد و در صورت افتادن و یا برخورد اجسام با حافظه اس اس دی امکان آسیب دیدن بسیار پایین است. البته ناگفته نماند که در صورت وجود ضربات بسیار شدید و آسیب رسیدن به برد اصلی حافظه اس اس دی ، بدیهی است که قطعه مورد نظر دچار خسارت های جبران ناپذیری خواهد شد.

یکی دیگر از مزایای این نوع حافظه ، مصرف برق پایین آن می باشد. حافظه اس اس دی به نسبت هارد دیسک ها دارای مصرف برق پایین تری هستند که دلیل آن نبود قطعات متحرک درون این محصول است. همین امر باعث شده است که اکثر مردم هارد دیسک های لپ تاپ خود را با حافظه های اس اس دی جایگزین کنند که علاوه بر مصرف برق پایین تر و شارژ دهی بیشتر لپ تاپ ، از سرعت بالاتری نیز بهره مند گردند.

آشنایی با قطعات داخلی حافظه اس اس دی

فلش Nand

حافظه اصلی اس اس دی ها Nand Flash می باشد که اطلاعات درون آن ها ذخیره می شود. این فلش به صورت چندین چیپ بر روی برد اصلی حافظه اس اس دی قرار داده شده اند که اطلاعات درون آن ها بصورت صفر و یک ذخیره می شوند. این چیپ ها از ترانزیستور ساخته می شوند که هر ترانزیستور قادر به نگهداری صفر و یک به مدت طولانی می باشد.

فلش Nand استفاده شده در SSD ها ، همان حافظه های استفاده شده در فلش مموری ها و کارت حافظه می باشد ، با این تفاوت که کیفیت فلش Nand اس اس دی بسیار بالاتر می باشد.

انواع Nand Flash

Nand Flash از نظر ذخیره کردن اطلاعات انواع مختلفی دارند که در ادامه به بررسی آن ها می پردازیم.

SLC:

یکی از رایج ترین فلش Nand در بازار فلش SLC می باشد. این نام از Single-Level Cell گرفته شده است. اگر در هر سلول فلش فقط یک بیت از اطلاعات ذخیره شود ، آن فلش از نوع SLC می باشد. چرخه (Cycle) عمر خواندن و نوشتن این فلش ها 90000 تا 100000 می باشد. از این رو در بین Nand Flash ها ، این نوع از طول عمر بالاتری نسبت به بقیه فلش ها دارا می باشد.

بدلیل دقت و عملکرد بسیار خوب و طول عمر بالا و هزینه بیشتر نسبت به دیگر Nand Flash ، این نوع فلش در مصارف خانگی استفاده نمی شود و بیشتر در مصارف تجاری و سرورها استفاده می شود.

MLC:

نوع دیگر از Nand Flash، فلش MLC می باشد. این فلش از Multi-Level Cell گرفته شده است. در این فلش در هر سلول 2 بیت از اطلاعات ذخیره می شود. با این وجود هزینه اولیه تولید ترانزیستور برای تولید کنندگان پایین می آید. بدلیل استفاده کمتر از ترانزیستور، در هزینه های تولید صرفه جویی خواهد شد ، اما تراکم اطلاعات در سلول های فلش باعث ایجاد خطا می شود که این مسئله نیز توسط مکانیزم اصلاح خطا (Error Correction) قابل تصحیح می باشد. این روند باعث کند شدن خواندن و نوشتن اطلاعات می گردد. عمر خواندن و نوشتن اطلاعات در فلش MLC حدود 10000 می باشد.

این نوع فلش بدلیل هزینه پایین تولید و عملکرد قابل قبول ، بیشترین مصرف را در سیستم های خانگی و گیمینگ دارا می باشد.

eMLC:

eMLC همان MLC می باشد ، با این تفاوت که به صورت انحصاری بهینه سازی شده است و دارای عملکرد بهتر و پایدارتری است. eMLC از Enterprise Multi-Level Cell گرفته شده است. eMLC بسیار ارزان تر از SLC می باشد اما بخشی از مزایای SLC را دارد.

چرخه عمر خواندن و نوشتن اطلاعات در این نوع فلش حدود 20000 تا 30000 می باشد.

تنها نقطه ضعف این فلش ، مطابقت نداشتن با SLC Nand Flash می باشد.

از این نوع فلش برای استفاده در پروژه های سنگین که نیاز به خواندن و نوشتن بالا دارند مانند استفاده در سرورها بکار می رود.

TLC:

ارزان ترین نوع Nand Flash ها TLC نام دارد که برگرفته شده از Triple-Level Cell می باشد.

در این فلش در هر سلول 3 بیت از اطلاعات ذخیره می شود. این نوع فلش هیچ یک از استانداردهای صنعتی را دارا نمی باشد و بیشتر در مصارف عمومی و معمول استفاده می شود. از جمله موارد استفاده از این نوع فلش می توان به استفاده در تبلت ها و نوت بوک ها برای استفاده روزانه و کارهای سبک اشاره کرد.

چرخه عمر خواندن و نوشتن اطلاعات در این فلش حدود 3000 تا 5000 می باشد که بسیار پایین می باشد.

بدلیل قیمت تمام شده این نوع فلش ، بیشترین استفاده آن در دستگاه های ارزان قیمت می باشد.

3D Nand:

این نوع فلش تفاوت زیادی با فلش های دو وجهی دارد. در ساختار فلش های دو وجهی (Planner) سلول ها در راستای محور های X و Y کنار هم قرار می گیرند و نسبت به نوع فلش می تواند حجم محدودی از اطلاعات را درون خود ذخیره کنند.

در حالی که در 3D Nand لایه هایی از سلول ها بر روی هم قرار می گیرند و از راستای محور Z هم استفاده می شود و بدیهی است که حجم ذخیره سازی تا مقدار قابل توجهی افزایش می یابد. در کنار این ساختار فیزکی از الگوریتم هایی نیز برای کاهش نرخ خطا و کاهش مصرف انرژی نیز استفاده شده تا کارایی بهینه ای را نیز از این معماری شاهد باشیم.

مزیت ساختار 3D Nand ، ظرفیت بالای ذخیره سازی اطلاعات در آن ها نسبت به سایز فیزیکی این نوع فلش می باشد. این مزیت باعث پایین آمدن قیمت تمام شده حافظه اس اس دی به ازای هر گیگابایت شود. در نتیجه می توان حافظه های اس اس دی با ظرفیت های بسیار بالا در ابعاد 2.5 اینچی تولید کرد. از دیگر مزیت های 3D Nand می توان به افزایش سرعت خواندن و نوشتن تصادفی در حالت 4K و همچنین مصرف انرژی کمتر تا حدود 45 درصد نسبت به دیگر انواع فلش Nand اشاره کرد.

کنترلر (Controller):

کنترلر در اصل وظیفه ارتباط مابین حافظه اس اس دی و رابط سخت افزاری را دارد. کنترلر به صورت چیپ بر روی برد اصلی حافظه اس اس دی می باشد که علاوه بر مدیریت کلی حافظه اس اس دی ، پیدا کردن خطاهای احتمالی و همچنین تصحیح خطاها و رمز گذاری بر روی اطلاعات را نیز بر عهده دارد. این چیپ کارایی همانند سی پی یو دارد که پردازش کلی فرامین که توسط Firmware ارسال می شود را برعهده دارد.

این پردازش باید با کمترین تاخیر انجام شود و به همین دلیل است که برخی کنترلرها دارای Cach می باشند تا با افت سرعت مواجه نشود. این کش از نوع SRam می باشد که سرعت بسیار بالایی دارد.

از معتبرترین تولید کنندگان کنترلر می توان به شرکت jMicron ، Marvell ، SandForce ، Intel ، Samsung ، Toshiba و … اشاره کرد.

بافر (Buffer):

بافر ، حافظه ای از نوع DRam می باشد که بدلیل بهبود عملکرد کنترل ، از آن در حافظه اس اس دی استفاده می شود. کارایی این بافر همانند بافر در هارد دیسک های معمولی می باشد و وظیفه افزایش سرعت پردازش اطلاعات و همچنین هماهنگی بیشتر میان پورت ارتباطی و کنترلر را دارا می باشد.

خازن ویا باتری:

از جمله قطعاتی که درون حافظه اس اس دی استفاده می شود ، می توان به وجود خازن و یا باتری اشاره کرد. در برخی از حافظه های اس اس دی موجود در بازار برای تامین انرژی مورد نیاز در زمان قطع برق از خازن استفاده شده است. وجود خازن و یا باتری در حافظه اس اس دی باعث می شود تا زمانی که برق رسانی به SSD با مشکل مواجه شود ، این خازن ها وظیفه برق رسانی را برعهده داشته باشند و مشکلی از بابت پاک شدن حافظه موقت و یا بافر بوجود نیاید.

لازم به ذکر می باشد که اکثر حافظه های اس اس دی موجود در بازار فاقد خازن و یا باتری می باشند که بدلیل هزینه تمام شده این محصول می باشد.

انواع حافظه اس اس دی از نظر نوع اتصال:

حافظه اس اس دی بدلیل استفاده در دستگاه های مختلف و نوع کاربرد آن ها ، دارای انواع مختلفی از نظر رابط اتصال می باشند. SSD برای دستگاه های مختلفی از قبیل لپ تاپ ، کامپیوتر های خانگی، کامپیوتر های گیمینگ و حرفه ای، کنسول های بازی و … طراحی شده اند. به همین دلیل باید دارای پورت مناسب برای اتصال با شرایط مختلف را دارا باشند. در ادامه به بررسی چند نمونه از رابط های اتصال در حافظه اس اس دی اشاره می کنیم.

1- رابط اتصال Sata:

معمول ترین پورت اتصال در حافظه اس اس دی، پورت ساتا می باشد. بدلیل وجود این پورت در تمامی کامپیوتر های رومیزی و پشتیبانی از سرعت بالا (تا 6 گیگابیت بر ثانیه) ، تولید حافظه اس اس دی با رابط ساتا ، از بیشترین تولیدات بازارهای جهانی می باشد.

اکثر سیستم های خانگی و یا سیستم های حرفه ای و گیمینگ از حافظه اس اس دی با رابط اتصال ساتا استفاده می کنند. شما می توانید این حافظه را ، جایگزین هارد داخلی کامپیوتر کنید و یا اینکه در کنار هارد داخلی از آن استفاده کنید. بدلیل سرعت بالای نقل و انتقال اطلاعات در حافظه اس اس دی، اکثرا آن را برای اجرای سیستم عامل و نرم افزار ها و یا اجرای بازی استفاده می کنند و در کنار آن از یک هارد دیسک ، برای آرشیو کردن اطلاعات مهم از آن استفاده می نمایند. دلیل اینکه اکثر کاربران در کنار حافظه اس اس دی از هارد داخلی نیز استفاده می کنند، می تواند قیمت بالاتر حافظه اس اس دی نسبت به هارد داخلی باشد.

2- رابط اتصال m.SATA:

رابط اتصال m.SATA (Mini SATA) در واقع همان رابط SATA می باشد که با ابعاد کوچکتر روانه بازار شده است. علت کوچک بودن این رابط ، برای استفاده در لپ تاپ ها و مینی لپ تاپ ها می باشد.

بدلیل کمبود فضا در لپ تاپ های کوچک و لپ تاپ های نازک، تولید کنندگان از رابط m.SATA برای اتصال حافظه اس اس دی استفاده می کنند.

3- رابط SATA Express:

این رابط همان طور که از نامش مشخص است ، تلفیق دو رابط SATA و PCI Express می باشد. در واقع ساتا اکسپرس ورژن 3.2 رابط ساتا می باشد.

این رابط سرعتی بالاتر نسبت به ساتا دارد و به وسیله رابط ساتا اکسپرس ورژن 2 می توانید تا 1 گیگابایت اطلاعات را نیز جابجا کنید.

4- رابط M.2:

پورت M.2 ، در حقیقت جایگزین پورت m.SATA شده است. رابط M.2 تا 32 گیگابیت بر ثانیه برای جابجایی اطلاعات پشتیبانی شده است. این پورت بیشترین استفاده را در لپ تاپ ها و الترابوک ها دارد، اما در برخی مادربردهای سیستم های رومیزی نیز از این پورت پشتیبانی شده است. اکثر شرکت های بزرگ مانند شرکت اپل و دل ، برای اتصال حافظه اس اس دی به لپ تاپ از نوع پورت M.2 استفاده کرده اند.

رابط M.2 تحولی بزرگ در سیستم های انتقال اطلاعات می باشد. در واقع پورت M.2 با ظاهری کوچکتر از رابط PCI Express، اما قابلیت های فوق العاده می باشد. به طور مثال می توان به سرعت بالای پورت M.2 نسبت به رابط های SATA اشاره کرد که در برخی موارد در عمل تا 65% سریع تر خواهد بود.

ابعاد رابط M.2:

برای اتصال حافظه اس اس اس به دستگاه مورد نظر ، ابتدا باید مطمئن شوید که دستگاه شما دارای رابط M.2 می باشد یا نه.

ظاهر پورت M.2 به صورت زیر می باشد که دارای شرایط خاصی برای اتصال است که باید به آن توجه کرد.

پورت M.2 دارای ابعاد متفاوتی می باشد که مادربرد های مختلف از سایز های متفاوتی پشتیبانی می کنند.

برای خرید حافظه اس اس دی M.2 باید به طول حافظه اس اس دی M.2 توجه داشته باشید.

برخی از مدل های حافظه اس اس دی M.2 در زیر توضیح داده شده است.

M.2 مدل 2230: 22 میلی متردر 30 میلی متر

M.2 مدل 2242: 42 میلی متر در 30 میلی متر

M.2 مدل 2260: 60 میلی متر در 30 میلی متر

M.2 مدل 2280: 80 میلی متر در 30 میلی متر

M.2 مدل 2210: 110 میلی متر در 30 میلی متر

کلید:

رابط M.2 از یک درگاه اتصال 22 میلی متری برای تمامی دستگاه ها استفاده می کند ، اما این درگاه ممکن است تفاوت هایی داشته باشد. این درگاه ها با نام «کلید» دسته بندی شده اند.

کلید B: این درگاه دارای یک شیار در سمت راست می باشد که دارای 6 پین در سمت راست می باشد. این پیکربندی از اتصال باس (PCIe*2) پشتیبانی می کند.

کلید M: این درگاه دارای یک شیار در سمت چپ می باشد که دارای 5 پین در سمت چپ می باشد. این پیکربندی از اتصال باس (PCIe*4) پشتیبانی می کند.

کلید B+M: این درگاه دارای هر دو شیار در سمت چپ و راست می باشد. این پیکربندی از اتصال باس (PCIe*2) پشتیبانی می کند.

کارت های ام.2 دارای واسط کلید B فقط می توانند در درگاه های میزبانی کلید B قرار گیرند و کارت های کلید M نیز به همین صورت. اما کارت های دارای طرح کلید B+M را می توان هم در درگاه های میزبانی B و هم در درگاه های میزبانی M قرار داد زیرا برای هر دو درگاه دارای شیار هستند.

پیشنهاد می کنیم برای مطمئن شدن از نوع درگاه M.2 مادربرد خود به دفترچه راهنمای آن مراجعه نمایید، زیرا از نظر ظاهری بسیار شبیه به هم می باشند و ممکن است دچار اشتباه شوید.

5- رابط U.2:

یکی دیگر از رابط هایی که برای حافظه اس اس دی نیز استفاده می شود ، رابط U.2 می باشد. این رابط همانند رابط M.2 تا 32 گیگابیت بر ثانیه انتقال اطلاعات را انجام می دهد.

رابط U.2 در ابتدا جهت استفاده در سیستم های سرور ایجاد شد اما پس از مدت بسیار کوتاهی این محدودیت استفاده در آنها حذف شده و پا به سیستم های خانگی گذاشتند. لپ تاپ ها فاقد این رابط هستند چرا که اصلا نیازی به آنها ندارند اما در کامپیوترهای خانگی و سرور کاربردهای فراوانی برای این رابط دیده می شود.

رابط U.2 به طور مستقیم به مسیر PCI Express متصل می گردد و از رابط های SATA استفاده نمی کند. رابط U.2 به نوعی مسیر بهبود و توسعه یافته SATA Express است.

نتیجه گیری:

در مجموع حافظه اس اس دی نسبت به سال های گذشته تغییرات گسترده ای داشته است و تنوع این محصول چندین برابر شده است. تا جایی که برای انتخاب یک محصول مناسب ، ممکن است دچار سردرگمی شوید. ظرفیت های متفاوت و سرعت های گوناگون ، در کنار انواع رابط ها برای مصارف مختلف باعث شده است که نسبت به گذشته بیش از پیش نیاز به تحقیق و بررسی برای خرید حافظه اس اس دی داشته باشید.

نقاط قوت حافظه اس اس دی:

– همانطور که در بالا ذکر شد حافظه اس اس دی هیچ گونه قطعه متحرکی درون خود ندارد و کاملا بی صدا عمل می کند.

– مقاوم در برابر ضربه و شوک های ناگهانی از قبیل افتادن می باشد.

– سرعت بسیار بالا نسبت به هارد دیسک های معمولی.

– مصرف برق بسیار پایین و مناسب برای استفاده برای لپ تاپ ها و الترابوک ها.

– ابعاد بسیار کوچک و وزن پایین مناسب برای جایگزین کردن آن ها در لپ تاپ.

– مقاومت نسبتا زیاد در برابر گرما و سرما نسبت به هارد دیسک های داخلی.

نقاط ضعف حافظه اس اس دی:

– بی شک مهم ترین نقطه ضعف حافظه اس اس دی، قیمت بسیار بالای آن نسبت به هارد دیسک های داخلی می باشد. تا جایی که ارزان ترین حافظه اس اس دی با ظرفیت 120 گیگابایت از نظر قیمت، تقریبا با یک هارد دیسک 1000 گیگابایتی برابری دارد.

البته اگر از رابط M.2 بخواهید استفاده کنید، باید هزینه ی بیشتری به ازای هر گیگابایت پرداخت کنید.

– حافظه های اس اس دی دارای سلول های Nand می باشند که اطلاعات بر روی آن ها ذخیره می گردند. متاسفانه این سلول ها دارای طول عمر مشخصی می باشند و به صورت تقریبی هر سلول می تواند به تعداد مشخصی ، اطلاعات را پاک کرده و دوباره بنویسد. البته این سیکل روز به روز با افزایش روبرو شده تا جایی که در برخی از اس اس دی های جدید این چرخه به رقم 100000 نیز رسیده است که این نکته را مدنظر باید داشت که هزینه بیشتری را برای چنین حافظه اس اس دی باید پرداخت کرد.

– در برخی از مدل های حافظه اس اس دی، ممکن است که با قطع برق و یا شوک الکتریکی ، تمامی اطلاعات شما از روی فلش Nand حذف شوند. در نتیجه حافظه اس اس دی برای نگهداری از اطلاعات مهم و یا آرشیو کردن اطلاعات چندان قابل اعتماد نیست. ناگفته نماند که شرکت های تولید کننده تجهیزات ذخیره سازی اطلاعات پیشرفت های خوبی را در این زمینه داشته اند و نگرانی ها از بابت از دست رفتن اطلاعات درون حافظه اس اس دی روز به روز کمتر می شود، اما همچنان این احتمال وجود دارد و به طور قطع نمی توان از بوجود آمدن این اتفاق جلوگیری کرد.