تعمیر حافظه SSD ؛ هر آنچه که باید درباره سازمان آنها بدانید


آیا تفاوت حافظه SSD و حافظه HDD را می دانید؟ چه چیزی SSD ها را از HDD ها کارآمدتر می کند ، چرا طول آنها از HDD ها بیشتر است؟ در این مقاله ، ما به این س questionsالات پاسخ می دهیم و ساختار SSD ها را به روشی ساده و مختصر توضیح می دهیم تا درک کلی از پیکربندی این حافظه ها بدست آوریم.

SSD ها مغناطیسی ، الکترونیکی یا فوتونی نیستند ، اما دارای سیستم کاملاً متفاوتی هستند که آنها را با پیکربندی انواع مختلف حافظه شناسایی می کند. البته همه برای ذخیره اطلاعات ارزشمند خود به مکانی امن و مطمئن نیاز دارند. حافظه ذخیره سازی به سه قسمت HDD ، SSD و حافظه تقسیم می شود.

در این مقاله ، گسترش SDD ها را بررسی می کنیم که از نظر سرعت و آسیب پذیری از دو نوع حافظه دیگر بالاتر هستند. همانطور که ترانزیستورها با اجرای مدارها برای انجام عملیات ریاضی و جابجایی بین آنها ، کامپیوترها را تغییر می دهند ، استفاده از وسایل نیمه هادی در ذخیره سازی نیز موفقیت بیشتری را در صنعت پایگاه داده ایجاد می کند.

توشیبا اولین سیستم را با استفاده از نیمه هادی و حافظه توسعه داد ، که مفهوم حافظه فلش را در سال 1980 مطرح کرد. چهار سال بعد ، این شرکت اولین حافظه فلش NOR را توسعه داد و در سال 1987 ، توشیبا اولین حافظه فلش NAND را معرفی کرد.

اولین ذخیره سازی کارت های تجاری تجاری ، که اکنون با نام SSD یا درایو حالت جامد شناخته می شود ، در سال 1991 توسط SunDisk ، مارک فعلی SunDisk آغاز شد (امروزه ، SanDisk یکی از محبوب ترین مارک ها در پوشه ایمنی صنعت است)

امروزه تقریباً همه افراد حافظه ، کارت حافظه یا حتی SSD خارجی را که بیشتر وقت خود را در زندگی روزمره خود صرف می کنند ، می شناسند. همه این دستگاه ها اسلات ذخیره سازی SSD هستند.

در سمت چپ تصویر بالا یک تراشه نور SanDisk NAND قرار دارد که مانند تراشه SRAM مورد استفاده در رایانه های شخصی و کارت های گرافیک ، حاوی میلیون ها سلول با ترانزیستورهای شناور است. ترانزیستورهای شناور با استفاده از برق فشار قوی اکنون به یک طرف ساختار خود منتقل شده و سپس به سمت دیگر منتقل می شوند. بعد ، هنگامی که سلول فراخوانی می شود ، یک ولتاژ کوچک به ناحیه سلول اعمال می شود که حداکثر ولتاژ را دریافت می کند.

اگر در سطح اول الکتریسیته در سلول ها وجود نداشته باشد ، ولتاژ کمی که به سلول ها وارد می شود باعث می شود آب به داخل آن جاری شود. در غیاب سلول ، سلول در حالت صفر است (حالت 0) و هنگامی که دارای بار در اصطلاحاً بار است ، در حالت اول (حالت 1) قرار دارد. چنین ویژگی به نور NAND اجازه می دهد تا داده ها را با سرعت بالا بخواند. اما هنگام خواندن یا حذف داده ها عجله نکنید.

در بهترین حالت ، سلولهای تک سلولی (SLC) نامیده می شود ، فقط یک نور به یک طرف ترانزیستور اعمال می شود ، اما سلولها دارای چندین سطح موجود هستند. این نوع ساختار معمولاً چند سلولی (MLC) نامیده می شود. اما با درخشش NAND ، عبارت MLC به چهار سطح اشاره دارد. انواع مختلف سلول با این سیستم وجود دارد ، از جمله سه سطح (TLC) و چهار سطح (QLC) ، هر کدام با 8 و 16 سطح مختلف.

استفاده از انواع سلول های مختلف و حافظه فلش ، پایگاه داده موجود در هر نوع فلش را متفاوت می کند. ظرفیت ذخیره انرژی سلولهای مختلف به شرح زیر است:

SLC – یک سطح = یک بیت

گزارش MLC = دو صفحه

TLC – سطح هشت = بیت

QLC – سطح 16 = بیت

شما باید فرض کنید که چراغ های QLC بهترین نوع چراغ ها هستند. متاسفانه، این مورد نیست. سیل ناشی از برق بسیار کم است و تأثیر زیادی بر سر و صدای الکتریکی دارد. بنابراین ، برای اینکه سطوح مختلف در یک سلول متعادل به یکدیگر جریان پیدا کنند ، قبل از تجزیه و تحلیل داده ها ، سلول ها باید چندین بار خوانده شوند.

به طور خلاصه ، سلول های SLC سریع ترین انواع سلول هستند. اما برای ذخیره برخی داده ها ، آنها فضای فیزیکی بیشتری نسبت به سایر انواع سلول ها اشغال می کنند. در مقابل ، سلولهای QLC سرعت کمتری نسبت به سایر انواع سلولها دارند. اما از طرف دیگر ، ظرفیت محافظتی آنها از انواع دیگر سلول ها بیشتر است.

در سلولهای حافظه ، بر خلاف حافظه SRAM و DRAM ، هنگامی که نور هنگام فعال شدن متوقف می شود ، جریان ادامه می یابد و به آرامی از بین می رود. در مورد حافظه سیستم ، سلول ها در عرض چند ثانیه پایین می روند و بار آنها همیشه باید شارژ شود.

متأسفانه ، استفاده از ولتاژ و نگهداری جریان منجر به آسیب سلول ، فرسایش و حذف حافظه SSD می شود. برای جلوگیری از این مشکل ، سیستم اطلاعاتی چندین بار تکرار می شود تا به تدریج اعتبارنامه ها را کاهش دهد.

این روشها برای اطمینان از عدم اعمال ولتاژ مکرر به سلولها انجام می شود. به این می گویند انفجار و آن را کنترل می کند. این کار را با تراشه LSI مورد استفاده در HDD انجام می دهد. اما در HDD بخش های جداگانه ای برای فضای DRAM و برنامه های ذخیره سازی حافظه وجود دارد. درایوهای فلش USB دارای حافظه DRAM و دستگاه های ذخیره سازی حافظه هستند ، اما چون درایو USB ارزان تر است ، فضای ذخیره سازی زیادی ندارند.

درایوهای فلش به دلیل نداشتن قطعات متحرک باید عملکرد بهتری نسبت به HDD داشته باشند. ما نام تجاری CrystalDiskMark را با SSD و HDD مقایسه کردیم.

پنج نمره عملکرد هارد دیسک

با نگاهی به گذشته ، نتایج ناامیدکننده به نظر می رسند. نتایج آزمونهای خواندن و نوشتن و نوشتن داده ها از حافظه SSD بدتر از نتایج به دست آمده در آزمایش HDD است. البته سرعت خواندن تصادفی داده ها در حافظه SSD بهتر است که این مزیت ذخیره سازی حافظه است. در حافظه ، اطلاعات با سرعت بالا خوانده می شود. اما سرعت نوشتن یا حذف داده ها در این حافظه در مقایسه با حافظه HDD کند است.

برای ارزیابی این دو نوع حافظه باید آزمایش بیشتری انجام دهیم. حافظه فلش مورد استفاده در این آزمایش دارای اتصال USB 2.0 با سرعت انتقال داده 60 مگابیت بر ثانیه است. در مقابل ، HDD دارای اتصال SATA 3.0 است که امکان انتقال داده ها را با سرعتی بیش از 10 برابر سرعت فلش مموری برای این حافظه فراهم می کند. فناوری مورد استفاده در آزمایش حافظه ، فناوری اولیه است و از سلولهای TLC که در فاکتورهای مسافت طولانی در مجاورت یکدیگر تعبیه شده اند ، استفاده می کند. این نوع پیکربندی را طرح دو بعدی یا پیکربندی رو به جلو می نامند.

منبع تغذیه مورد استفاده در بیشتر SSD ها دارای سلول های SLC یا MLC است. بنابراین ، این نوع حافظه کمی سریعتر از سایر خاطرات مشابه است و دیرتر خراب می شود. در این یادداشت ها ، رشته هایی که سلول ها را تشکیل می دهند ، از وسط نصف شده و در کنار یکدیگر قرار می گیرند ، به طوری که سلول ها در حافظه های عمودی یا سه بعدی مرتب می شوند.

اتصال SATA 3.0 نیز در این حافظه ها استفاده می شود. با این حال ، استفاده از اتصال PCI Express از طریق اتصال NVMe در حال افزایش است.

SSD سامسونگ

بیایید نگاهی به یکی از درایوها با کابل تاشو بیندازیم. این SSD یک SSD سامسونگ 850 pro با عرض 6.37 سانتی متر و اندازه کوچکتر از HDD است. وقتی این حافظه را باز می کنیم ، با چیزی شبیه به این برخورد می کنیم

آناتومی حافظه SSD

همانطور که در تصویر بالا مشاهده می کنید ، هیچ دیسکی ، بازوهای متحرک و آهن ربا در این حافظه دیده نمی شود ، تنها چیزی که در پوسته این هارد دیسک وجود دارد برد مدار با صفحات زیاد است. در تصویر زیر ، نمایی از کارت حافظه SSD را مشاهده می کنید.

حافظه SSD

سیاه و سفید کوچک تنظیم کننده ولتاژ و سایر اجزای زیر هستند:

  • تراشه سامسونگ: تراشه S4LN045X01-8030 ARM Cortex R4 3 هسته ای برای آموزش ، مدیریت داده ها ، تشخیص خطاها و تصحیح داده ها ، رمزگذاری و مدیریت فرسایش.
  • تراشه سامسونگ: K4P4G324EQ-FGC2 این تراشه دارای 512 مگابایت حافظه DDR2 SDRAM است که به عنوان شکاف استفاده می شود.
  • تراشه سامسونگ: K9PRGY8S7M این تراشه دارای فلش مموری NAND 64 گیگابایتی با 32 سلول بنیادی است.حجم این تراشه در این حافظه 4 عدد است ، دو عدد داخل برد و دو تای دیگر در پشت برد قرار گرفته است.

این حافظه شامل سلول های دو بیتی ، چندین صفحه حافظه ، و همچنین تعداد زیادی حافظه نهان است. چنین ساختاری نشان دهنده عملکرد خوب حافظه است. زیرا همانطور که گفتیم ، نوشتن اطلاعات در حافظه فلش کند است؛ اما با استفاده از چندین صفحه ، می توان چندین خاطره را به طور همزمان نوشت.

درایوهای فلش USB DRAM های زیادی برای نوشتن داده ها ندارند. بنابراین باید از ترک های مختلف برای کمک به نوشتن سریعتر استفاده کرد. بیایید یک آزمون معیار دیگر انجام دهیم.

مقایسه اختصاصی SSD با عملکرد حافظه HDD

همانطور که می بینید ، نتایج بهتر از آزمایش قبلی است. اما سرعت خواندن داده ها و سرعت نوشتن آن بسیار بیشتر از آزمایش قبلی است ، تأخیر بسیار کاهش می یابد. SSD ها علاوه بر توانایی خواندن و نوشتن بسیار بالاتر از HDD ها ، ساده تر ، کوچکتر و انرژی کمتری مصرف می کنند.

متاسفانه SSD ها گرانتر از HDD ها هستند. می توانید یک هارد دیسک 14 ترابایتی با قیمت 350 دلار خریداری کنید. اما با این پول می توانید فقط یک ترابایت SSD بخرید یا دو ترابایت به دست آورید. اگر قصد خرید SSD 14 ترابایتی دارید ، باید بدانید که بهترین SSD با ظرفیت 15.36 دلار 4300 دلار در حال حاضر است!

اخیراً ، برخی از تولیدکنندگان حافظه ، نوع جدیدی از حافظه را به نام HDD ترکیبی معرفی کرده اند. این نوع حافظه نوعی هارد دیسک با مقدار کمی فلش مموری است که برای ذخیره داده هایی که معمولاً در هارد دیسک ذخیره می شوند مورد استفاده قرار می گیرد. تصویر زیر مربوط به یک درخت HDD ترکیبی است. در برخی جاها به این نوع حافظه ها SSHD نیز گفته می شود.

کارت حافظه HDD ترکیبی

در این حافظه ، تراشه NAND و کنترل کننده آن در سمت راست برد قابل مشاهده است ، سایر قسمت های آن مانند یک حافظه HDD معمولی هستند. ما این باشگاه را در CrystalDiskMark آزمایش کردیم تا ببینیم آیا استفاده از حافظه فلش به عنوان شکاف عملکرد آن را تغییر داده است یا خیر. البته این مقایسه صحیح نیست؛ زیرا سرعت دیسک مورد استفاده در این حافظه 7200 دور در دقیقه است و سرعت دیسک ذخیره سازی HDD معمولی مورد استفاده در این آزمایش تنها 5400 دور در دقیقه است.

مقایسه اختصاصی SSD با عملکرد حافظه HDD

همانطور که می بینید ، اعداد ترکیبی HDD نسبتاً خوب هستند. در حقیقت ، سرعت خواندن و اندازه نوشتن هیبرید HDD ممکن است به دلیل سرعت چرخش بالای دیسک باشد. درایو دیسک سریع تحت عنوان برای خواندن و نوشتن داده ها ، برنامه انتقال سریع داده.

لازم به ذکر است که فایلهای ایجاد شده در این معیار در الگوریتم ذکر نشده اند تا در هر زمان به آنها دسترسی داشته باشند ، بنابراین بعید است که مدیر از فلش مموری به درستی استفاده کند.

در واقع ، آزمایش نشان داد که HDD هیبریدی دارای SSD با عملکرد کلی نسبت به HDD معمولی است. البته نباید فراموش کنیم که حافظه ارزان در مقایسه با HDD خوب عملکرد ضعیفی دارد. همچنین باید توجه داشت که HDD هیبریدی بیشتر از SSD مورد توجه قرار نمی گیرد.

لازم به ذکر است که حافظه فلش تنها فناوری مورد استفاده در SSD نیست. میکرون و اینتل برای ایجاد سیستمی به نام 3D XPoint با هم همکاری کرده اند که در آن سلولها به جای قرار دادن سیاهههای مربوط به داخل و خارج از سلولها و ایجاد حالت خالی ، انرژی الکتریکی خود را برای ایجاد این صفحات تبدیل می کنند.

اینتل این حافظه را با نام تجاری Optane منتشر کرده است و آزمایشات عملکرد نشان داده است که عملکرد فوق العاده ای دارد. البته این نوع حافظه نیز گران است و ظرفیت یک ترابایت را با قیمت 1200 دلار به فروش می رساند که چهار برابر SSD چهار صفحه ای با همین ظرفیت است!


تمامی اخبار به صورت تصادفی و رندومایز شده پس از بازنویسی رباتیک در این سایت منتشر شده و هیچ مسئولتی در قبال صحت آنها نداریم