سرور و تجهیرات شبکه

بررسی و شرح هاردهای SSD و HDD

HDD

در این مقاله مفهوم

  1. HDD
  2. SSD
  3. مزایا و معایب هارد های SSD و HDD
  4. تاریخچه 
  5. انواع درگاه های ارتباطی
  6. انواع کانکتور NVME

می پردازیم .

برای درک بیشتر حافظه  SSD یا حافظه های حالت جامد ابتدا به  توضیح مختصری درباره حافظه HDD یا درایو سخت افزاری می پردازیم . 

 

HDD

 

HDD :

مخفف Hard Disk Drive و در لغت به معنی درایو سخت افزاری می باشد.دیسک های سخت سنتی (HDD) داده ها را بر روی صفحات چرخانی ذخیره می‌نمایند و هر زمان که رایانه ی شما بخواهد به داده ای دسترسی داشته باشد، یک سر سوزنی (هد خواندن / نوشتن) به محل قرارگیری داده رفته و آن را می‌خواند و در اختیار رایانه قرار می‌دهد.

هارد های رایج در دو سایز استاندارد تولید می شوند. سایز بزرگ سه و نیم اینچی LFF(large Form Factor) و سایز کوچکتر ۲.۵ اینچیSFF(Small Form Factor)

SSD

 

SSD :

حافظه های حالت جامد Solid State Drive یا به اختصار SSD نسل جدید حافظه های ذخیره سازی اطلاعات می باشند. این حافظه ها از هیچ قسمت متحرک یا دیسک چرخان در داخل خود استفاده نمی کنند و همین وجه تمایز اصلی آنها با دیگر انواع ذخیره سازها می باشد. در واقع این قطعات مدارات مجتمعی هستند که همانند مموری ها اطلاعات را با سرعت بسیار بالا خوانده و بدون استفاده از برق نیز اطلاعات را در خود ذخیره نگاه دارند. این هارد ها از سرعت بسیار بالاتر، مقاومت بیشتر در برابر ضربه، تاخیر بسیار کم، و کارکرد بی صدا به نسبت انواع رایج ذخیره سازها بهره می برند. یک هارد SSD جدید می‌تواند به طرق گوناگون سرعت رایانه ی شما را افزایش دهد. از جمله آنها می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

  • کاهش زمان بوت (بالا آمدن) رایانه به طرز چشمگیر 
  • اجرا و بارگذاری انواع نرم افزارها به صورت آنی
  • ذخیره یا بازکردن اسناد و فایل‌های گوناگون بدون تلف شدن زمان سرعت بالای کپی انواع فایل ها

اطلاعات در بلوک های مخصوصی ذخیره سازی می‌شوند و هر زمان که رایانه به داده ای خاص نیاز داشته باشد، هارد های SSD سریعاً قادر به یافتن و در اختیار قراردادن آن می‌باشند. کارایی بالای هارد SSD به خاطر همین روند مستقیم و بی واسطه‌ی دسترسی به داده ها است. به همین خاطر است که سرعت دسترسی در این هارد ها بسیار بالا است و این یکی از مزایای هارد SSD به هارد دیسک های سنتی به شمار می‌رود.

تاریخچه  SSD :

اولین SSD در سال ۱۹۸۸ توسط شرکت اینتل تولید شد. در سال‌های اولیه استفاده از SDD آن‌قدر فراگیر نبود و فقط در مصرف نظامی یا شرکت‌های فضایی کاربرد داشت. چند سال بعد اولین حافظه فلش مبتنی بر NAND ساخته شد که باعث شد سرعت عملکرد آنها افزایش یابد و همچنین گرمای کمتری تولید بشود، به خاطر همین است که عمر باتری لپ‌تاپ‌های مجهز به SSD نسبت به لپ‌تاپ‌های مجهز به HDD بیشتر است. همان‌طور که گفتیم استفاده از SSD در سال‌های اولیه ساختشان فراگیر نبود ولی رفته‌رفته استفاده از حافظه‌های SSD فراگیرتر شد به‌طوری‌که امروزه توانستند جایگاه هارددیسک‌های HDD را تصاحب کنند.

مزایا و معایب هاردهای HDD و SSD  :

۱. نقطه قوت SSD ، توان مصرفی کم

SSD برای افزایش فضای ذخیره سازی، مشکلات HDD را ندارد. چراکه در HDD برای افزایش حجم، سازنده ها ناگزیرند از صفحات بیشتری استفاده نمایند و وقتی تعداد صفحات زیاد می شود، به دلیل اینکه فضای داخل HDD کاملا ایزوله است و هوای داخل آن نیز محدود است، با چرخش سریع صفحات، گرمای بیشتری نیز تولید می شود که برای استفاده در نوت بوک این مشکل بزرگی است و این همان چیزی است که شرکت های سازنده سعی در بهبود اجرا و سرعت آن دارند. یکی از برتری های SSD نسبت به HDD، توان مصرفی آن است و نیز از نظر سایز در ظرفیت برابر از HDDD کوچک تر است.

۲. نقاط ضعف SSD

عدم بازیابی اطلاعات: یکی از نقاط ضعف SSD عدم امکان بازیابی داده ها است. زمانیکه HDD از کار می افتد کارشناسان اغلب قادرند حداقل مقداری از داده ها را بازیابی کنند ( البته این وابسته به علل خرابی وو شرایط فیزیکی صفحه ها دارد) که این امکان در SSD ها وجود ندارد. تعداد دفعات نوشتن: نکته بعدی، عمر مفید SSDهاست که از نظر Write Cycle تعداد دفعات نوشتن نسبت به HDDها عمر کمتری دارد. ظرفیت: نهایتا اینکه در حال حاضر SSD از لحاظ ظرفیت توانایی رقابت با HDDرا ندارد اما این محدودیت موقتی است و در آینده رفع خواهد شد.

۳. برتری SSD بر HDD در هنگام بازنویسی فایل

SSD از نظر نرم افزاری کاملا با HDD سازگاری دارد بطوریکه می تواند در هر کاری جایگزین HDD شود. در بخش مدیریت فایل نیز تفاوت هایی جزئی بین HDD و SSD وجود دارد. در این خصوص می توان به این نکته اشاره کرد که در HDD، هنگام بازنویسی فایل فایل در همان جای قبلی کپی می شود. در این حالت اگر اشتباهی رخ دهد گاهی سبب نابود شدن داده ها می شود اما در SSD ،، هنگام بازنویسی فایل فایل در یک موقعیت جدید کپی و سپس فایل های اصلی (قدیمی) حذف می شوند.

بنابراین اگر هنگام بازنویسی فایل ها اشتباهی رخ دهد فایل های اصلی به صورت دست نخورده باقی می مانند که این باعث کاهش احتمال از بین رفتن داده ها می شود. در حال حاضر ویندوز تفاوتی میان HDD و SSDD قائل نمی شود اگرچه گفته شده که سعی در استفاده بهینه از دارد.

۴. مقایسه HDD و SSD از نظر سرعت

برای محاسبه سرعت اطلاعات در یک HDD و SSD باید تاخیر بوجود آمده ( که مجموع زمان مورد نیازInteface Transfer، Media Transfer، Mechanical Delay می باشد) را محاسبه نمود. تاخیرات مکانیکی بوجود آمده برای HDD تقریبا ۹۵ درصد کل زمان انتقال اطلاعات است و این در صورتی است که SSD هیچگونه تاخیر مکانیکی ندارد و این امر باعث افزایش سرعت SSD نسبت به HDD می شود. محاسبه زمان انتقال داده ها در مورد HDD کار مشکلی است زیرا هد اطلاعات لبه خارجی صفحه را سریع تر از لبه داخلی آن می خواند. اما تمامی قسمت های SSD قابل خواند ن سریع هستند زیرا هیچ بخشی از آن حرکت جداگانه ندارند.

۵. شاخصه IOPS

(نرخ ورودی/ خروجی در هر ثانیه) یکی از معیارهای اندازه گیری سرعت دسترسی به داده ها است. شاخصه IOPS برای SSD در حدود ۷۰۰۰ است که در مقابل شاخصه IOPS مربوط به HDD که به میزان ۱۰۰ می باشد که نرخ بسیار خوبی است . مقایسه دو هارد HDDو SSD نشان می دهد که در آن SSD توان مصرفی کمتری را نسبت به HDD دارد.

انواع درگاه های ارتباطی :

Hard IDE  :

کلمه IDE مخفف Integrated Drive Electronics میباشد که به آن ATA یا PATA نیز اطلاق می شود که اشاره دارد به Parallel Advanced Technology Attachment و کلمه Parallel به معنای موازی است یعنی هارد موازی کاری می کند منظور کابل هارد است که تقسیم کننده داده های Pins می باشد اطلاعات را ارسال می کند و از طرف دیگر همزمان دریافت می کند این اسم بعد از ظهور هارد SATA در سال ۲۰۰۳ بر آن اطلاق شد. انتقال داده ها در این نوع هارد با سرعتی مابین ۵ الی ۱۳۳ مگابایت انجام می گیرد.

SATA

SATA CABLE
هارد SATA

به خاطر سرعت دادن انتقال داده ها بین هارد و کامپیوتر این نوع هارد در سال ۲۰۰۳ و یا اواخر ۲۰۰۲ ظهور پیدا کرد به این هارد در سابق PATA می گفتند که حرف P به کلمه Parallel اشاره دارد حافظه های SATA جایگزین سیستم PATA شدند. برتری های این سیستم شامل نیاز به طول کمتر کابل، هزینه کمتر، انتقال سریعتر اطلاعات ، و ارتباطات بهینه تر است. نسل اول این دیوایسها از سرعت ارتباطی Gbit 1 پشتیبانی می کرد اما با نیاز روزافزون به سرعت بیشتر نسل های بعدی این اینترفیس با سرعت بالاتر تولید شد. در نسل دوم سرعت انتقال اطالاعات به s/3 گیگابیت رسید که دو برابر نسل قبلی است. در سال ۹۰۰۲ استاندارد جدیدتر SATA معرفی شد که سرعت انتقال اطالعات به۶ گیگابیت رسید.

 

 

 

scaci

نمونه کابل اسکازی

هارد SCSI

SCSI یا Small Computer System Interface که به صورت “اسکازی” تلفظ می شود مجموعه ای از استاندارهای رابط های موازی است که توسط American National Standards Institute یا به اختصار ANSI برای اتصال پرینتر ها، هارد دیسک ها، اسکنر ها و برخی سخت افزار های دیگر به کامپیوتر، طراحی شد.

SCSI اطلاعات را به طور موازی انتقال می دهد و از قابلیت های آن می توان به امکان اتصال چندین دستگاه به یک پورت SCSI اشاره کرد. SCSI مانند ATA و SATA دارای نسخه های مختلفی است. اولین نسخه آن در سال ۱۹۸۶ برابر با ۱۳۶۵ شمسی توسعه یافت.

SAS
SAS CABLE

هارد SAS

این هارد توسعه یافته هارد SATA است و SAS مخفف Serial Attached SCSI می باشد سرعت انتقال در این نوع هارد تقریبا ۷۶۸ مگابایت می رسد که نسبت به هر یک از هارد دیسک های SATA سریعتر است و چرخش دیسک های این هارد در هر دقیقه از عوامل اساسی تعیین کننده سرعت آن میباشد.

به همین خاطر به طور مثال سرعت چرخش هارد ساتا بین ۵۴۰۰ تا ۷۲۰۰ RPM است در حالی که در هارد SAS تعداد چرهش دیسک ها ۷۲۰۰ تا ۱۵۰۰۰ RPM می باشد. RPM یعنی REVOLUTION PER MINUTE منتهی این هاردها از نظر فضا نسبت به انواع قبلی کمتر و گران هستند و نیاز به پاور قدرتمندی برای اجراء دارد به همین خاطر غالبا در سرورها مورد استفاده واقع می شود و خیلی کم کاربری عادی هم استفاده می کند این نوع هارد از Hot plugging پشتیبانی می کند که امکان جدا کردن هارد از سیستم در اثناء کار وجود دارد مثل اینکه فلش وصل باشد بدون اینکه اطلاعات موجود روی آن از دست برود.

مقایسه سرعت :

هاردهای SATA و SAS دارای قسمت چرخانی بر روی دیسک ذخیره سازی هستند. عموما هرچه سرعت چرخش روی این دیسک ها بیشتر باشد، سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات نیز بالاتر است. انواع رایج هاردها از سرعت ۹۰۰ دور در دقیقه یا ۷.۲استفاده می کنند. اما با نیاز روز افزون به سرعت بیشتر هم اکنون انواع دیگری نظیر سرعت های ۱۰۰۰۰ دور در دقیقه و ۱۵۰۰۰ دور در دقیقه مورد استفاده قرار می گیرد. با افزایش سرعت چرخش سرعت دسترسی به اطلاعات بالا می رود اما در عین حال میزان مصرف انرژی دستگاه و همچنین صدا و لرزش تولید شده نیز بیشتر می شود. و هزینه های نگه داری سیستم را بالا می برد

انواع SSD

SSD 2.5 :

این نوع SSD معمولاً در رایانه‌های شخصی و لپ‌تاپ‌ استفاده می‌شود. ابعاد این مدل ۲.۷۵ اینچ CM )۶.۳۵ ) است.

M.SATA

همان MINI SATA است اولین نسل از  ssd ها هستند . آن‌ها می‌توانند به سرعت خوانش تا ۵۷۰ مگابایت در ثانیه برسند. این SSD های نسل اول معمولاً ۵ برابر سریعتر از HDD سنتی هستند. متداول ترین نوع SATA در لپ تاپ ها SSD 2.5 اینچ می باشد .

Ssd ها سبب میشوند بازی هایی با حجم زیاد در کمترین زمان بارگذاری شوند .  

U2 :

U.2 که قبلاً با نام SFF 8639 شناخته می شد، یک استاندارد رابط رایانه برای اتصال درایوهای(SSD)  به رایانه می باشد. رابط U.2 نوعی آداپتور است که برای اولین بار در مادربردهای Z170 و X99 تعبیه شد. رابط U.2 به طور مستقیم به مسیر PCI Express متصل می گردد و از رابط های SATA استفاده نمی کند.


NVME:

 (NonVolatile Memory Express) تلفیقی از پروتکل و مسیر ارتباطی جدید می باشد و جزو معدود پروتکل هایی است که به همراه خود،یک رابط جدید را عرضه می کند.NVME حاصل همکاری برخی از معتبرترین کمپانی های جهان مانند اینتل،سامسونگ،مایکرون،مایکروسافت،اوراکل،PMC و…می باشد . NVMe پروتکلی است که به شما امکان می دهد به سرعت بالاتری نسبت به SATA SSD برسید. این بدان معنی است که یک NVMe SSD می تواند به سرعت خواندن ۲۶۰۰ مگابایت در ثانیه برسد. این سرعت تقریباً ۵ برابر سریعتر از درایو SATA است!

انواع کانکتور NVME


 M.2

حافظه از نوع M.2‌ آن‌قدر کوچک هستند که به‌راحتی بین انگشت اشاره و انگشت شصت قرار می‌گیرند. M.2 ها به اسلاتهای PCIE متصل می‌شوند که ۴ خط انتقال داده (PCIE X4) دارند. معمولاً این حافظه‌ها مبتنی بر NVME هستند، از M.2 در تبلت ها و آلترابوک ها استفاده میشود رابط M.2 اطمینان حاصل می کند که یک SSD می تواند به سرعت خواندن و نوشتن بالاتری برسد. این به این معنی است که یک SSD NVMe می تواند بهینه استفاده شود و سرعت آن بیش از ۲۶۰۰ مگابایت در ثانیه باشد هنگامی که مادربرد کانکتور M.2 ندارد، NVMe SSD از طریق کارت PCIe که دارای کانکتور M.2 است، متصل می شود. به همین دلیل است که برخی از لپ تاپ ها دارای PCIe NVMe M.2 SSD هستند

PCI EXPRESS

رابط سخت‌افزاری دیگری است که در کارت گرافیک، کارت صدا و درایوهای M.2 هم استفاده می‌شود. هر اسلات از چند خط انتقال داده تشکیل‌شده، هرچه تعداد این لاین‎‌ها بیشتر باشد، داده بیشتری در هر زمان انتقال داده می‌شود و به خاطر همین است که کارت گرافیک‌ها از اسلات‌های استفاده می‌کنند و   M.2  می‌تواند حداکثر ۴ لاین استفاده کند. در حال حاضر دو نسل از PCI E  در حال استفاده هستند: ۳۱۰ (رایج‌ترین) و ۴۱۰. از اواسط سال ۲۰۱۹ بود که ۴۱۰ PCI E  روی کار آمد که فقط از ریزپردازنده AMD RYZEN 3000 و مادر بورد X570 پشتیبانی می‌کرد.

نسخه ۴۱۰ خیلی سریع‌تر  می باشد  ولی بااین‌حال هنوز حداکثر پهنای باند ۳ PCI E برای ما کفایت می‌کند. برای همین فعلاً استفاده از نسخه ۴ برای کامپیوترهای مدرن ما هم ضروری نیست.

https://azmagroup.com/blog/sas-sata-ssd

مطالب مرتبط

1 نظر در “بررسی و شرح هاردهای SSD و HDD

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *