آشنایی با حافظه اس اس دی یا همان درایو حالت جامد/قسمت اول

نقش درایوهای اس اس دی در افزایش سرعت سیستم های کامپیوتری بسیار بزرگ و موثر است. در این مطلب قصد داریم با صورت تخصصی شما را با درایو SSD آشنا کنیم. موضوعی که ممکن است برای شما پرسشی به وجود آورده باشد که نتوانستید به پاسخ کاملی دست یابید.

با ما تا انتها مطلب همراه باشید:

حافظه اس اس دی چیست؟

SSD یا Solid State Drive که به معنای درایو حالت جامد است، اما این معنای اصلی این درایو نیست و در زبان فارسی معانی برخی موارد عجیب خواهد شد، بنابراین نباید چندان به آنها اکتفا کرد. این حافظه مبتنی بر حافظه فلش ساخته می شود، حافظه ای که در اطرافمان حداقل یکی از آنها را داریم، مدل هایی نظیر مموری کارت ها، فلش مموری و چندی دیگر از این دسته حافظه ها هستند. اگر به صورت ساده بخواهیم بیان کنیم بدون شک باید حافظه SSD را همان فلش مموری دانست که با ابعاد بزرگ عرضه می شود. شاید فناوری ساخت بین فلش مموری و حافظه SSD مشابه باشد اما قطعات استفاده شده و کیفیت ساخت میان فلش مموری و حافظه اس اس دی تفاوت ایجاد می کند.

یکی از اشتباهات رایجی که بین افراد به چشم می خورد، استفاده از کلمه هارد برای اس اس دی است. این در حالی بوده که هارد تنها به حافظه های ذخیره سازی از نوع دیسک گردان یا HDD مربوط می شود و تنها باید آن را حافظه SSD صدا کنیم نه هارد SSD که کاملا اشتباه است. در حقیقت فلسفه از راه رسیدن حافظه های SSD، جایگزین شدن برای هاردهای HDD است تا بتوان فناوری های جدید حافظه را برای سرعت عمل بیشتر سیستم های کامپیوتری به کار گرفت.

حافظه های اس اس دی مانند هاردهای HDD فاقد بخش متحرک هستند و کاملا الکترونیکی عمل می کنند. در بحث رابط کاربری باید هاردهای HDD را مشابه حافظه اس اس دی دانست زیرا هر دو از نوع SATA هستند و ابعادی مشابه هاردهای HDD دارند. این نکته حائز اهمیت است که ساختار و رابط های مختلفی هم برای حافظه های اس اس دی در نظر گرفته می‌شود که به آن می پردازیم.

از آنجایی که حافظه های اس اس دی در مصرف انرژی بسیار مناسب هستند، بیشتر شرکت های تولیدکننده لپ تاپ آن را در دستگاه خود تعبیه می کنند. به نوعی باید این مدل حافظه را مناسب دستگاه های قابل حمل دانست. این موضوع برای سیستم های دسکتاپی غیرقابل حمل چندان اهمیتی ندارد، زیرا این نوع سیستم ها کاملا به برق متصل هستند و هیچ گاه با کمبودی مواجه نمی شوند. گذشته از آن این نوع حافظه دوام بیشتری در مقایسه با حافظه هایی از نوع هارد دیسک دارند. یکی از دلایلی که گفته می شود هارددیسک را نباید تکان داد نیز همین است، زیرا با تکان دادن قطعات داخل آن با مشکل مواجه می شوند اما در حافظه SSD چنین نیست.

انواع فناوری های حافظه از جمله NAND و NOR

شرکت های تولیدکننده حافظه SSD در ساخت حافظه از دو نوع ساختار تبعیت می کنند. یکی از آنها فلش NAND و دیگری فلش NOR است. نخستین بار در سال 1988 اینتل بود که حافظه فلش برمبنی NOR را توسعه داد و یک سال بعد توشیبا حافظه فلش با این فناوری را تولید کرد. امروز بیشتر حافظه های اس اس دی از نوع NAND هستند. البته در این بخش می خواهیم تفاوت های موجود میان فناوری NOR و NAND را شرح دهیم.

NOR و NAND دو گیت محسوب شده که به عنوان گیت دیجیتالی یا منطقی از یک و صفر برخوردار هستند. این گیت ها هنگامی که با یکدیگر ترکیب می شوند، قابلیت ایجاد مدارهای مختلف را فراهم می کنند. گیت های منطقی بوسیله ترانزیستور توسعه پیدا می کنند، برای مثال 2 تا 3 ترانزیستور با طراحی به گیت NAND یا NOR شبیه شده و عمل می کنند. این ترانزیستور ساختاری دارند که می توانند مدت ها بارالکتریکی یا همان الکترون را در خود حفظ کنند و این موضوع حتی در زمان عدم وجود برق هم حاکم است. بنابراین چنین گیت هایی ایجاد حافظه فلش را ممکن می سازند.

از آنجایی که NOR و NAND در ساختار از یکدیگر متفاوت هستند، طراحی آنها نیز مختلف است. آنها در زمینه ذخیره سازی، دسترسی و رابط کاربری دو نوع متفاوت محسوب می شوند. اما در ادامه می خواهیم به ویژگی های هر یک اشاره کنیم:

• هزینه NOR بیشتر از NAND است.
• عمر NAND بیشتر از NOR است.
• فشردگی NAND بیشتر از NOR است و حجم بالایی را دربرمی گیرد.
• حافظه NAND را می توان به صورتی طراحی کرد که یک مدل با ظرفیت بیشتر ابعادی مشابه یک مدل با ظرفیت کمتر دارد.

با این تفاسیر باید بیان داشت که شرکت های تولیدکننده به دلیل عملکرد بهتر فناوری NAND سعی می کنند این تکنولوژی را در حافظه اس اس دی خود به جای NOR به کارگیرند. البته در فناوری NOR نیز موارد مفیدی وجود دارد اما کمپانی های تولیدکننده در برخی موارد و آن هم محدود این فناوری را به کار می گیرند. در مجموع اکثر میکروکنترلرهای حافظه فلش به دلیل آن که برای کدنویسی بهتر هستند، از نوع NOR بهره می گیرند.

آشنایی با دو اصطلاح SLC و MLC در حافظه SSD

پیشتر به نحوه ذخیره سازی داده در حافظه های ذخیره سازی اشاره کردیم. برای مثال اگر یک سلول از حافظه تنها یک بیت داده را در خود ذخیره کند به آن SLC می گویند و اگر دو تا چند بیت بیشتر را ذخیره کند MLC گفته می شود. حروف اول S و M این دو اصطلاح به معنای سینگل یا مولتی هستند.

با این حساب در مدل MLC می توان با ترانزیستورهای کمتر حافظه بیشتری ذخیره سازی کرد و به صرفته تر است. اما در مدل SLC چنین نبوده و شما با ترانزیستورهای بیشتری رو به رو هستیم و به صرفه نیست. متاسفانه در برخی موارد و عملکرد کند مدل MLC در تصحیح خطا موجب شده تا این فناوری نسبت به SLC کندتر باشد. در کنار فناوری های مورد اشاره مدل TLC هم وجود دارد که از دو مدل دیگر کندتر است و هزینه ای به مراتب کمتر دارد. 

در حال حاضر عمده حافظه های اس اس دی از نوع MLC هستند اما مدل های گران قیمت و سروری به مدل SLC روی می آورند. همین امر نیز موجب شده تا برخی حافظه های اس اس دی نسبت به باقی گران یا ارزان تر باشد.