هارد SSD
هارد SSD مخفف «Solid-State Drives» از نظر لغوی به معنای «هارد حالت جامد» است، کارایی مشابه با هارد دیسک HDD دارد. هر دوی اینها برای نگهداری طولانی مدت اطلاعات درست شده. تفاوت این دو در این است که هارد SSD از نوعی ذخیره به نام «ذخیره فلش» (Flash Memory) استفاده میکند که تقریبا همانند حافظه‌ی RAM است.
تفاوت بین SSD و RAM در ماندن اطلاعات است. بر عکس RAM که پس از هر بار قطع برق داده‌هایش را از دست می‌دهد، اطلاعات داخل SSD برای همیشه ماندگار خواهد بود. اگر یک هارد دیسک معمولی را باز کنید، چند دیسک مغناطیسی به همراه یک سوزن مشاهده خواهید کرد که عمل خواندن اطلاعات را انجام می‌دهد. به عبارتی دیگر این هارد‌ها بسیار شبیه گرامافون عمل میکند. قبل از این که سوزن موجود بتواند داده‌ها را بخواند، دیسک‌ها باید حرکت کرده و در جای صحیح قرار بگیرند.
هاردهای SSD از جدولی از سلول‌های برقی استفاده می‌کنند، تا خواندن و نوشتن اطلاعات را با سرعت بالایی انجام دهند. این جدول‌ها به بخش‌هایی به نام «صفحه» یا «pages» تقسیم شده‌اند که داده‌ها در آنها جمع می‌شود. مجموعه‌ای از صفحات تشکیل «بلوک» می‌دهند. دلیل این که به هاردهای SSD «حالت جامد» می‌گویند این است که هیچ عضوی از آن در حال حرکت نیست و همه‌چی سر جای خود قرار دارد.
از خوبی‌های حافظه SSD می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- خواندن و نوشتن داده ها: این امر باعث شده است که همه کسانی که سرعت داده برایشان مهم است به سمت هارد های SSD میروند.
- صرفه جویی در مصرف برق.
- به خاطر ثابت بودن قطعات هارد SSD دیگر مشکلات هاردهای قدیمی را نداشته و خیلی کمتر برایشان مشکل پیش می‌آید.
- هارد های قدیمی صدا و گرمای زیادی داشتند که در هارد های SSD این مورد هم حل شده است.
قابلیت بالایی که هارد SSD دارد همین سرعت بالای انتقال داده‌ها می‌باشد که در سرورها کمک زیادی کرده است. تفاوت عمده هارد SSD با هارد دیسک این است که هارد دیسک الکترومکانیکی است، اما SSD الکترونیکی. هارد دیسک از قطعات متحرک درست شده است، به طوری که هارد دیسک دارای لوح مغناطیسی است که با چرخش، اطلاعات را به ما می‌رساند. به خاطر همین موضوع سرعت خیلی پایین‌تری نسبت به هارد های SSD دارد. هارد SSD هیچ گونه قطعه متحرک ندارد و از این رو مشکلات خیلی کمتری نسبت به هاردهای قدیمی دارند. هاردهای SSD به سرعت می‌توانند شروع به تبادل اطلاعات کنند.
سیر تکاملی هارد های SSD
تاریخ هارد های SSD به 1950 بر می‌گردد، آنجایی که از دو تکنولوژی استفاده میشد، حافظه هسته مغناطیسی (Magnetic Core Memory) و ذخیره سازی فقط خواندنی و صفحه خازنی (CCROS). این حافظه‌های جانبی در زمان کامپیوترهای لامپی بوجود آمدند. اما با ظهور حافظه‌های استوانه ای که ارزان‌تر بودند، تولید آنها متوقف شد.
در دهه 1970 و 1980 SSDها به عنوان حافظه ابرکامپیوترهای اولیه IBM و چند شرکت دیگر استفاده شدند. در آن زمان قیمت فوق العاده زیاد SSD استفاده از آنها را بسیار کم کرده بود. پس از تلاش‌های متعدد شرکت‌ها برای تولید حافظه نیمه هادی مقرون به صرفه با قابلیت نگهداری طولانی مدت از اطلاعات و حجم قابل قبول، سر انجام در اواخر دهه 1980 شرکت StorageTek اولین نوع SSD مدرن را ارائه کرد.
سال 1995 SSDهای مبتنی بر حافظه فلش عرضه شدند که به علت مقاومت در برابر ضربات شدید، لرزش و تغییرات دما در صنایع نظامی و فضایی مورد استفاده قرار گرفتند. در سال 2009 شرکت Micron Technology از اولین SSD با قابلیت اتصال از طریق SATA 6GB/ رونمایی کرد.
ساختار SSD
اجزاء اصلی یک SSD، کنترلر و حافظه ذخیره اطلاعات هستند.
-
کنترلر
کنترلر وظیفه برقرار ارتباط بین حافظه داخل SSD با کامپیوتر میزبان را دارد. یکی از شاخص‌ترین فاکتورهای SSD نوع کنترلر استفاده شده در آن است. کنترلر می‌تواند همچنین اعمال کشف و تصحیح خطا (ECC) و رمزنگاری اطلاعات را نیز انجام دهد. کنترلر های Intel ، Micron و SandForce از تکنولوژی خاص خود استفاده می‌کنند و سرعت بیشتری نسبت به کنترلر‌های دیگر ارائه می‌دهند.
-
حافظه :
بیشتر تولیدکنندگان SSD از Non-Volatile NAND Flash Memory در ساختار SSD خود استفاده می‌کنند، زیرا نسبت به DRAM قیمت کمتری دارد و بدون نیاز به منبع تغذیه، اطلاعات را نگهداری میکند. این نوع حافظه سرعت کمتری نسبت به DRAM دارد و به همین دلیل SSDهای اولیه سرعت کمتری نسبت به هارد دیسک‌های معمولی داشتند. مشکل سرعت در سال 2009 با استفاده از کنترلر‌های بهتر برطرف گردیده است. SSDهای مبنی بر DRAM دارای سرعت بسیار بالا هستند اما برای نگهداری اطلاعات به منبع الکتریکی مانند باتری یا آداپتور نیاز دارند و معمولا در سرورها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
-
Cache یا بافر :
معمولا SSD مانند هارد دیسک معمولی از یک حافظه کوچک DRAM به عنوان Cache استفاده میکند.
مزایای SSD
SSD بلافاصله اقدام به خواندن و نوشتن داده میکند و برخلاف هارد دیسک نیازی به زمان برای چرخش دیسک ندارد در حالی که هارد دیسک نیاز به زمانی در حدود 2 ثانیه برای دسترسی واقعی به درایو دارد. SSD با سرعتی در حدود دو برابر هارد دیسک اقدام به نوشتن و خواندن اطلاعات میکند. این بدین معنی است که کامپیوتر شما زودتر بوت می‌شود و بازی‌ها و نرم افزارهای شما زودتر لود می‌شوند. SSD نیازی به Defragment شدن ندارد. یعنی بر خلاف هارد دیسک که پس از مدتی استفاده کند می‌شود، تغییری در سرعت SSD بوجود نمی‌آید.
SSD بسیار کمتر در معرض خراب شدن در اثر سقوط و ضربه است زیرا قطعه متحرک ندارد. میدان‌های مغناطیسی قوی می‌توانند به اطلاعات هارد دیسک آسیب برسانند. اما SSD در برابر میدان مغناطیسی آسیب نمی‌بیند. از نظر مصرف انرژی هارد دیسک در حدود 3 تا 4 برابر انرژی بیشتری نسبت به SSD مشابه خود مصرف میکند. یعنی در صورت استفاده از SSD به جای هارد دیسک در نوت بوک، باتری نوت بوک شما دیرتر خالی خواهد شد. هارد دیسک در حدود 3 برابر بیشتر ازSSD گرما تولید میکند.
ایرادهای هارد SSD
یکی از ایرادهای SSD عدم قابلیت Encryption یا همان رمزنگاری اطلاعات است. البته این مشکل برای همه SSDها وجود ندارد. از آنجا که بسیاری از SSDها از حافظه نوع MLC NAND Flash Memory استفاده می‌کنند. این نوع حافظه قابلیت بازنویسی اطلاعات در موقعیت خود را ندارد و تنها اطلاعات را در بلاگ جدید نوشته یا روی اطلاعات دیگر بازنویسی میکند و قابلیتOverwrite ندارد. در صورت استفاده از یک نرم افزار برای رمزنگاری اطلاعات، پس از رمزنگاری، اطلاعات اولیه همچنان قابل دسترسی هستند. بنابراین پس از رمزنگاری باید با استفاده از نرم افزار یا قابلیت کنترلر SSD اطلاعات اولیه را به صورتی امن از بین ببرید. در صورتی که نیاز مبرم به رمزنگاری امن اطلاعات دارید، حتما SSD با قابلیت Secure Erase خریداری کنید. عیب دیگر SSD قیمت بالای آن است که در حدود 10 برابر گرانتر از هارد دیسک متناظر در ظرفیت‌های رایج است. در کل با پیشرفت تکنولوژی نسل جدید به خدمت ما در آمده که زندگی ما را آسان‌تر و سرعت تبادل اطلاعات را بالاتر برده و خواهد برد.
مقایسه هارد معمولی و SSD
هارد دیسک‌های معمولی برای سال‌های طولانی یکه تاز حافظه‌های حجیم قابل خواندن و نوشتن غیر فرّار بوده‌اند. اما با حضور نسل جدید SSDها رفته رفته نقش هارد دیسک‌های معمولی کمرنگ‌تر می‌شود. در حال حاضر تنها مزیت هارد دیسک‌های معمولی نسبت به SSD قیمت کمتر آنهاست. روند نزولی قیمت حافظه‌های NAND این مزیت را نیز از آنها خواهد گرفت.
SSDها از نظر سرعت، توانایی حفاظت از اطلاعات، مصرف انرژی، اندازه و سایر معیارهای اصلی از هارد دیسک‌های معمولی بهترند. همچنین SSDها به علت نداشتن اجزای متحرک، کاملا ساکت و بی صدا هستند. در نهایت بهترین انتخاب، با توجه به نیاز شما مشخص می‌شود. اگه سرعت برای شما بیشترین اهمیت را دارد، SSD گزینه مناسب است.
اما اگه ظرفیت زیاد به ازای هزینه کم می‌خواهید، هنوز هارد دیسک های معمولی بهترین گزینه هستند. امکان استفاده همزمان از SSD و هارد دیسک‌های معمولی نیز یک راهکار هوشمندانه است. می‌توانید برای اجرای سیستم عامل و نرم افزارها و بازی‌ها از SSD استفاده کنید. در کنار آن از یک هارد دیسک با ظرفیت بالا برای آرشیو موسیقی و تصاویر و ویدئوهای خود کمک بگیرید.
مشکل بزرگ حافظه‌های SSD
حالا که می‌دانیم حافظه‌های SSD چگونه کار می‌کنند، می‌توانیم به سادگی متوجه مشکل بزرگ آنها شویم. حافظه‌های فلش تنها می‌توانند به دفعات محدودی داده در خود بنویسند. و پس از آن ذره ذره به مرگ خود نزدیک خواهند شد. این که چرا چنین اتفاقی می‌افتد مساله‌ای بسیار علمی است، ولی به طور ساده شده می‌توان این چنین تعریف کرد:
در هنگام استفاده از یک حافظه‌ی SSD، جریان الکتریکی موجود در هر سلول داده‌ای آن، باید بطور دوره‌ای ریست شود. متاسفانه با هر بار ریست شدن آن، مقاومت الکتریکی موجود در هر سلول، افزایش می‌یابد که باعث افزایش ولتاژ مورد نیاز برای نوشتن اطلاعات در هر سلول می‌گردد. با مرور زمان ولتاژ مورد نیاز به قدری زیاد می‌شود که نوشتن در آن سلول غیر ممکن خواهد شد.
به همین دلیل، تنها می‌توان به دفعات محدودی اقدام به نوشتن در سلول‌های داده‌ای SSD کرد. البته این بدین معنا نیست که حافظه‌های SSD نمی‌توانند عمر طولانی مدتی داشته باشند.