SSD چیست؟

SSD (SOLID STATE DRIVE) چیست؟

SSD یا درایو حالت‌جامد نوعی وسیله ذخیره‌سازی است که در رایانه‌ها استفاده می‌شود. این قطعه ذخیره‌سازی غیر فرار، داده‌های دائمی را روی حافظه فلش حالت‌جامد (SSD) ذخیره می‌کند. جایگزین هارددیسک‌های سنتی (HDD) در رایانه‌ها می‌شوند و همان عملکردهای اولیه هارددیسک را انجام می‌دهند، اما با مقایسه سرعت SSD نسبت به HDD متوجه سرعت بالای SSD خواهید شد. باوجود SSD، سیستم‌عامل دستگاه با سرعت بیشتری بوت می‌شود، برنامه‌ها سریع‌تر بارگیری می‌شوند و فایل‌ها سریع‌تر ذخیره می‌شوند.

هارددیسک شامل یک دیسک چرخان با سرعت خواندن/نوشتن بر روی یک بازوی مکانیکی به نام محرک است. یک HDD داده‌ها را به‌صورت مغناطیسی می‌خواند و می‌نویسد. بااین‌حال، خواص مغناطیسی می‌تواند منجر به خرابی‌های مکانیکی شود.

در مقایسه، SSD هیچ قطعه متحرکی برای شکستن یا چرخش به سمت بالا یا پایین ندارد. دو جزء کلیدی یک ​هاردSSD ، کنترلر فلش و تراشه‌های حافظه فلش NAND می‌باشند. این پیکربندی برای ارائه عملکرد خواندن/نوشتن بالا برای درخواست‌های داده‌های متوالی و تصادفی بهینه‌شده است.

SSD ها در هرجایی که هارددیسک قابل‌نصب باشد، استفاده می‌شود.

به‌عنوان‌مثال، در محصولات مصرفی، آن‌ها در رایانه‌های شخصی (PC)، لپ‌تاپ، بازی‌های رایانه‌ای، دوربین‌های دیجیتال، پخش‌کننده‌های موسیقی دیجیتال، تلفن‌های هوشمند و تبلت‌ها استفاده می‌شوند. آن‌ها همچنین با کارت گرافیک گنجانده‌ شده‌اند. بااین‌حال، SSD ها گران‌تر از HDD ها هستند.

کسب‌وکارهایی که نیاز به‌ سرعت در حال گسترش برای ورودی/خروجی(I/O) بالاتر دارند، باعث توسعه و پذیرش SSDها شده‌اند. از آنجایی که SSD ها تاخیر کمتری نسبت به هارد دیسک ها دارند، 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 می‌شود.

سرورهایی با کارایی بالا، لپ ‌تاپ‌ها، رایانه‌های رومیزی یا هر برنامه‌ای که نیاز به ارائه اطلاعات در زمان واقعی دارد، می‌توانند از فناوری SSD بهره ببرند. این ویژگی ها SSD های سازمانی را برای خواندن اطلاعات با حجم بالا، مناسب می کند.

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.

این تراشه ها از ترانزیستورهای دروازه شناور (FGT) برای نگه داشتن بار الکتریکی استفاده می کنند که هاردSSD 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 یک برای یک سلول شارژ شده یا صفر 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، این 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. سلول های چند سطحی (MLC) می توانند دو بیت داده را در هر سلول نگه دارند و فضای ذخیره سازی 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 ارزان تر هستند، البته به دلیل داشتن هشت حالت در سلول، احتمال پوسیدگی بیت ها بیشتر است.

مزایای SSD چیست؟

مزایای SSD نسبت به HDD عبارت است از:

• سرعت سریعتر خواندن/نوشتن و دسترسی به فایل های حجیم SSD ها .
• زمان بوت سریعتر و عملکرد بهتر. از آنجایی که درایو SSD نیازی به چرخش درایو مانند هارددیسک ندارد، پاسخگو و عملکرد بارگذاری بهتری را ارائه می دهد. با نصب SSD روی لپ تاپ متوجه تفاوت سرعت آن خواهید شد.
• SSD ها در برابر ضربه مقاوم تر هستند و بهتر از HDD ها می توانند گرما را تحمل کنند زیرا قطعات متحرک ندارند.
• مصرف برق درایوهای SSD به دلیل نداشتن قطعات متحرک نسبت به هارد دیسک ها به برق کمتری برای کار نیاز دارند.
• SSD ها صدای کمتری تولید می‌کنند، زیرا هیچ قطعه متحرک یا چرخشی در آن وجود ندارد.
• SSD ها به شکل های مختلفی تولید می‌شوند در حالی که اندازه هارد دیسک محدود است.

معایب SSD چیست؟

• SSD ها نسبت به هاردهای(HDD) معمولی گران تر هستند.
• برخی از SSD ها، به عنوان مثال، آنهایی که از تراشه های حافظه فلش NAND استفاده می‌کنند، فقط می‌توانند تعداد دفعات مشخصی را بنویسند که معمولاً این تعداد کمتر از هارددیسک است. البته امکان تخمین طول عمر باقیمانده SSD وجود دارد.
• محدودیت در تعداد چرخه های نوشتن باعث می‌شود عملکرد SSD ها در طول زمان کاهش یابد.
• SSD ها به دلیل هزینه گزینه های ذخیره سازی معمولا در حجم های کمتر فروخته می شوند.
• این فرآیند زمان‌بر می‌تواند گران باشد، زیرا داده‌های تراشه‌های آسیب‌ دیده ممکن است قابل بازیابی نباشند.

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.

• 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.
• 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 می‌کند یا خیر.
• 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.

مصرف برق: رابط درایو حداکثر برق یک SSD را مشخص می کند، اگرچه بسیاری از SSD های سازمانی طوری طراحی شده اند که در حین کار تنظیم شوند.

از نظر تاریخی، SSD ها بیشتر از هارددیسک های معمولی قیمت دارند. اما به دلیل پیشرفت در فناوری تولید و افزایش ظرفیت تراشه، قیمت SSD کاهش یافته است، و این امکان را به مصرف کنندگان و مشتریان سازمانی می دهد تا SSD ها را جایگزین مناسبی برای ذخیره سازی معمولی ببینند. با این حال، قیمت‌ها به دلیل کمبود تراشه و بازار بی‌ثباتی در حال افزایش است. اخیراً در سال‌های 2020 و 2021، به دلیل مشکلات زنجیره تامین مرتبط با COVID-19 تقاضای نوسان برای تراشه های فلش قیمت ها را برای SSD متغیر نگه داشته است، اما قیمت SSD بالاتر از HDD باقی مانده است.

تاریخچه و تکامل SSD ها

اولین درایوهای حالت جامد عموماً برای دستگاه های مصرف کننده طراحی شده بودند. این در سال 1991 زمانی که SanDisk اولین SSD تجاری مبتنی بر فلش را منتشر کرد، تغییر کرد. SSDهای تجاری طراحی شده با فناوری فلش سلولی چند سطحی سازمانی ساخته شدند که چرخه نوشتن را افزایش داد.

سایر تاریخ های قابل توجه عبارتند از:

• اولین دستگاه Apple iPod در سال 2005 اولین دستگاه قابل توجه مبتنی بر فلش بود که به طور گسترده در بازار مصرف نفوذ کرد.
• توشیبا 3D V-NAND را در سال 2007 معرفی کرد. دستگاه های فلش سه بعدی ظرفیت و عملکرد را افزایش می دهند.
• EMC اکنون Dell EMC به عنوان اولین فروشنده ای است که SSD ها را در سخت افزارهای ذخیره سازی سازمانی گنجانده است و این فناوری را در سال 2008 به آرایه های دیسک Symmetrix خود اضافه کرد. این باعث ایجاد آرایه های فلش هیبریدی شد که درایوهای فلش و هارد دیسک را ترکیب می کند.
• توشیبا سلول های سطح سه گانه را در سال 2009 معرفی کرد. فلش TLC نوعی حافظه فلش NAND است که سه بیت داده در هر سلول ذخیره می کند.
• IBM اولین فروشنده بزرگ ذخیره سازی است که پلتفرم اختصاصی آرایه تمام فلش به نام FlashSystem را بر اساس فناوری حاصل از خرید Texas Memory Systems در سال 2012 منتشر کرد. در آن زمان Nimbus Data، Pure Storage، Texas Memory Systems و Violin Memory با تکیه بر ذخیره سازی SSD برای جایگزینی هارددیسک، شروع به پیشگامی در پذیرش آرایه های تمام فلش کرد.

در سال 2012، EMC XtremIO را خریداری کرد و اکنون یک سیستم تمام فلاش مبتنی بر فناوری XtremIO را عرضه می کند.