Firmware

Firmware مجموعه‌ای از دستورالعمل‌هایی است که در یک حافظه مخصوص در درایو SSD ذخیره‌شده و نحوه عملکرد درایو SSD را مدیریت می‌کند. نسخه مورد استفاده Firmware با یک عدد یا مجموعه از چندین عدد و حرف مشخص می‌شود و می‌توان آن را از طریق فایل‌های به‌روزرسانی قرار گرفته روی سایت سازنده به‌روزرسانی کرد. البته انتظار نداشته باشید مانند درایو کارت گرافیک برای درایوهای SSD نیز فایل به‌روزرسانی Firmware منتشر شود. این به‌روزرسانی‌ها بیشتر برای حل مشکلات کارآیی یا برخی باگ‌ها و افزایش ثبات در کارکرد ارائه شوند و به همین خاطر دفعات ارائه Firmware جدید برای یک درایو می‌تواند بسیار معدود باشد.

کنترلر

کنترلر در واقع پلیس راهنمایی و رانندگی در درایوهای SSD بوده و می‌توان گفت مهم‌ترین عامل برای فرق گذاشتن بین درایوهای مختلف به‌شمار می‌آید. این مساله به‌قدری اهمیت داشته که برخی از سازندگان درایوهای SSD تصمیم به خریدن کمپانی‌های سازنده کنترلر گرفته‌اند تا بیش‌ازپیش کنترلرها را برای درایوهای خودشان بهینه سازند. در حال حاضر Marvell و LSI/SandForce دو سازنده مهم کنترل رها به‌شمار می‌آیند. همچنین بد نیست بدانید دو درایو SSD از سازندگان مختلف که از کنترلر و حافظه‌های مشابه با ظرفیت مشابه بهره می‌برند، تقریباً کارآیی نزدیک به هم دارند. البته نسخه Firmware و برخی فاکتورهای دیگر نیز می‌تواند در کارآیی هر درایو موثر باشد.

NAND Flash

عبارت NAND به دروازه‌های ورودی و خروجی منطقی در ساختار حافظه برای انتقال اطلاعات اشاره دارد. چیپ‌ست‌های حافظه مورد استفاده در درایوهای SSD از نوع حافظه‌های فلش NAND هستند که یک کنترلر مدیریت آنها را بر عهده دارد. این حافظه برای نگه‌داشتن اطلاعات در خود نیازی به جریان مداوم برق ندارد و در صورت قطع برق اطلاعات را در خود نگه خواهد داشت. سازنده درایو SSD لزوماً همان سازنده حافظه‌های NAND مورد استفاده در درایو نیست (برای مثال در درایو ADATA SP920SS که در شماره قبل ماهنامه سخت‌افزار بررسی کردیم، از حافظه‌های NAND ساخت شرکت Micron استفاده‌شده است). همچنین در زمان خرید نیازی نیست که توجهی ویژه به سازنده حافظه NAND مورد استفاده در درایو داشته باشید، زیرا حافظه‌های NAND مورد استفاده با فناوری‌های مختلفی تولید می‌شوند و نوع فناوری مورد استفاده است که در کارآیی تاثیر خواهد داشت.

MLC ،SLC و TLC

این سه عبارت بیان‌کننده سه مدل اصلی حافظه‌های NAND به‌کار گرفته‌شده در درایوهای SSD هستند. در این میان نیز دو مدل MLC یا Multi Level Cell و SLC یا Single Level Cell بیشترین میزان استفاده را دارند. حافظه‌های MLC اغلب قیمت پایین‌تری داشته و در اکثر درایوهای امروزی برای سیستم‌های دسکتاپ و لپ‌تاپ مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر سلول حافظه در MLC دارای دو بیت بوده و می‌تواند دربرگیرنده چهار حالت مختلف باشد. سلول حافظه در مدل SLC تنها یک بیت در اختیار دارد و دو حالت صفر یا یک را شامل می‌شود. این حافظه‌ها قیمت بالاتری داشته و در متد زمان طولانی ثبات بالاتری دارند. به همین خاطر برای جبران ضعف حافظه‌های MLC در بروز خطا، یک سیستم تصحیح خطا در Firmware درایوهای مجهز به این نوع حافظه در نظر گرفته می‌شود تا در صورت لزوم وارد عمل شود. همچنین میزان Write Cycle یک حافظه MLC پایین‌تر از یک حافظه SLC است. اخیراً نسخه‌ای از حافظه‌های MLC با عنوان eMLC یا Enterprise MLC نیز ارائه‌شده است که در مقایسه با حافظه‌های MLC ثبات بیشتری دارند و بیشتر برای امور تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. حافظه TLC که اولین‌بار توسط سامسونگ در درایوهای سری 840 Series به‌کار گرفته‌شده قدمت کمتری دارد، اما کم‌کم دیگر سازندگان درایوهای SSD را نیز به خود جلب کرده است. TLC مخفف عبارت Triple Level Cell است و با داشتن سه بیت برای هر سلول حافظه، می‌تواند هشت حالت مختلف را در برگیرد. افزایش دانسیته ذخیره‌سازی باعث کاهش هزینه تولید این سری از حافظه‌ها شده، اما در عین حال باعث شده تا سازندگان مجبور به استفاده از سیستم‌های تصحیح خطای پیچیده‌تری باشند. این حافظه‌ها به ولتاژ متغیر پیچیده‌تری نیاز داشته و به‌نظر می‌رسد سلول‌های حافظه TLC زودتر از دیگر مدل‌های حافظه در معرض خرابی قرار گیرند. حافظه‌های TLC بیشتر برای مصرف‌کنندگان عادی و کسانی که با اطلاعات حیاتی سروکار ندارند توصیه می‌شود.

SSD Caching

این امکان وجود دارد که بتوان از درایو SSD به‌عنوان حافظه موقت Cache استفاده کرد. در این حالت اطلاعاتی که بیشترین میزان استفاده را دارند در این درایو ذخیره می‌شوند تا دسترسی به آنها سریع‌تر باشد (فناوری SRT اینتل در مورد قبل یکی از روش‌های SSD Caching است). این روش در برخی از الترابوک‌های مجهز به سیستم عامل ویندوز نیز به‌کار گرفته‌شده است و برخی از مادربردها نیز با داشتن پورت‌هایی همچون mSATA و M.2 این امر را تسهیل داده‌اند.

SATA

اکنون پورت SATA (یا Serial ATA) به پورت استاندارد برای انتقال اطلاعات در کامپیوترهای دسکتاپ و لپ‌تاپ تبدیل‌شده است و اکثر هارددیسک‌ها، درایو SSD و درایوهای نوری از این پورت بهره می‌برند. در کنار پورت SATA اتصال برق با طرحی مشابه با پورت SATA (اما با اندازه بزرگ‌تر) قرارگرفته که محل اتصال کابل برق است. در کامپیوترهای دسکتاپ این اتصالات به‌وسیله کابل به مادربرد وصل می‌شوند، اما در اکثر لپ‌تاپ‌ها اتصالات روی برد لحیم شده و درایو مستقیماً به برد وصل می‌شود. استاندارد سوم SATA جدیدترین استاندارد معرفی شده در این زمینه است که از حداکثر سرعت انتقال اطلاعات شش گیگابیت در ثانیه پشتیبانی می‌کند. برای دستیابی به این سرعت، هم درایو مورد استفاده و هم مادربرد باید از این استاندارد پشتیبانی کنند. در حال حاضر تمامی مادربردها و درایوهای SSD جدید با اندازه 2,5 اینچ همگی از استاندارد SATA III پیروی می‌کنند.

mSATA

پورت mSATA بیشتر برای درایوهای SSD کامپکت و با ابعاد کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد. درایوهای SSD با پورت mSATA در ظرفیت‌های مختلف تولیدشده‌اند و از سرعت‌های بالا نیز پشتیبانی می‌کنند. برد درایوهای SSD با پورت mSATA به‌صورت یکپارچه طراحی‌شده و دیگر خبری از کابل برای اتصال نیست. در عوض این سری از درایوهای SSD بدون هیچ واسطه‌ای درون پورت مورد نظر قرار می‌گیرند. برخی از مادربردهای دسکتاپ از پورت mSATA استفاده می‌کنند، اما لپ‌تاپ‌ها و الترابوک‌ها به علت فضای کمی دارند مشتریان اول درایوهای SSD با پورت mSATA هستند.

M.2 SATA

این پورت در واقع نسل تازه پورت mSATA به‌شمار می‌آید و برای درایوهای SSD کامپکت طراحی و توسعه داده‌شده است. طراحی پورت این سری از درایوها مشابه mSATA است، اما اگر دقت کنید می‌بینید که در بخش پورت درایو، دو شیار مجزا کننده پورت‌ها در نظر گرفته‌شده است (پورت mSATA تنها یک شیار میانی دارد). درایوهای مجهز به این پورت در اندازه‌های مختلف تولیدشده‌اند می‌توانند از حافظه‌های NAND روی هر دو سمت درایو بهره ببرند. نسل جدید مادربردها مجهز به چیپ‌ست Z97 در اکثر موارد از این پورت پشتیبانی می‌کنند و سرعت تئوری ارائه‌شده برای این درایو به 10 گیگابیت در ثانیه می‌رسد. انعطاف‌پذیری بالای درایوهای جدید مجهز به پورت M.2 SATA باعث می‌شود تا سازندگان سیستم‌های کامپیوتری (چه دسکتاپ و چه لپ‌تاپ) دستشان برای استفاده از این درایو در انواع سیستم‌های کوچک و جمع‌و‌جور باز باشد.

SATA Express

این پورت بسیار جدید در مادربردهای جدید امسال معرفی‌شده و شاید هنوز نتوانیم درایوهای مجهز به این پورت را به‌سادگی در بازار بیابیم. پورت SATA Express ترکیبی از دو پورت SATA و یک پورت دیگر در کنار آن است که می‌توانند سرعت انتقال اطلاعات 10 گیگابیت در ثانیه را فراهم آورند. این پورت و پورت M.2 SATA هر دو از رابط PCIe برای انتقال اطلاعات بهره می‌گیرند که می‌تواند باعث از رده خارج شدن درایوهای PCIe SSD قدیمی‌تر شوند.

PCIe SSD

در این مدل از درایوهای SSD، چیپ‌ست‌های حافظه روی یک برد قرارگرفته و به رابط PCI-E مادربرد متصل می‌شوند. این سری از درایوها قیمت بالاتری دارند و البته پهنای باند موجود برای انتقال اطلاعات نیز بسیار بیشتر از پورت SSD است. همچنین این درایوها می‌توانند دارای سیستم RAID مجتمع باشند که خود می‌تواند افزایش سرعت انتقال اطلاعات را در پی داشته باشد. استفاده از این سری درایوها بیشتر برای سیستم‌های حرفه‌ای، دیتاسنترها و سرورها توجیه‌پذیر است. همچنین با حضور پورت‌های پرسرعت امروزی، شاید کمتر کسی به سراغ این سری از درایوهای اس اس دی بروند.

(Smart Response Technology (SSD

این فناوری از سوی کمپانی اینتل معرفی‌شده و امکان استفاده از یک درایو SSD با حجم کم به‌عنوان یک حافظه Cache سرعت‌بالا برای هارددیسک‌های معمولی را فراهم می‌سازد. این قابلیت از زمان عرضه مادربردهای Z68 معرفی شد و برای استفاده از آن باید یک مادربرد مجهز به SRT، یک هارددیسک و یک درایو SSD داشته باشید. SRT پس از چند بار استفاده از سیستم کم‌کم یاد می‌گیرد که کدام فایل ها را بیشتر از بقیه مورد استفاده قرار می‌دهید و با ذخیره آنها روی درایو SSD، دسترسی به آنها را سریع‌تر می‌سازد. استفاده از SRT زمانی منطقی است که شما در حال حاضر یک هارددیسک بوت روی سیستم دارید و نمی‌خواهید زمانی برای ساخت یک درایو SSD قابل بوت صرف کنید. به‌هرحال این فناوری برای کاربری که قصد دارد یک درایو SSD با ظرفیت 128 یا 256 گیگابایت بخرد چندان مصرفی نداشته باشد؛ زیرا درایوی با چنین ظرفیتی می‌تواند به‌سادگی ویندوز و نرم‌افزارهای جانبی سیستم را شامل شده و دیگر نیازی به هارددیسک به‌عنوان درایو بوت نداشته باشد.

Write Cycles

یکی از معیارهای طول عمر درایوهای SSD برای مقایسه با درایوهای دیگر گزینه Write Cycle است که بیان‌کننده تعداد دفعات پاک کردن و دوباره نوشتن اطلاعات روی یک سلول از حافظه است. درایوهای حرفه‌ای‌تر دارای Write Cycle بالاتری هستند که البته این مقدار بالاتر بیشتر برای استفاده در سرورها و سیستم‌های مرکز داده بیشتر مفید خواهد بود.

TRIM

زمانی که می‌خواهید روی درایو SSD چیزی بنویسید، ابتدا سلول‌های حافظه باید کاملاً خالی شوند و سپس اطلاعات جدید روی آنها نوشته شود. در حالت عادی انجام این کار بدون مشکل انجام می‌شود، اما زمانی که ظرفیت درایو کم‌کم پر شود و اطلاعات قرار باشد به سلول‌هایی منتقل شود که پیش‌تر در آنها اطلاعات قرارگرفته، با کند شدن روبه‌رو خواهیم شد. دستورالعمل TRIM که از سیستم‌عامل ویندوز 7 معرفی شد، وظیفه‌شناسایی سلول‌های حافظه‌ای که باید خالی شوند را برعهده داشته و قبل از آنکه قرار باشد اطلاعات درون آنها قرار بگیرد، آنها را خالی می‌کند تا دیگر مشکل کندی انتقال اطلاعات رخ ندهد. شما می‌توانید با کمک نرم‌افزاری همچون CrystalDiskInfo از فعال یا غیرفعال بودن قابلیت TRIM مطلع شوید.

RAPID Mode

این عبارت در واقع نامی است که سامسونگ برای فناوری SSD RAM-Drive در محصولات خود برگزیده است. RAPID مخفف Realtime Accelerated Processing of I/O DATA است که به استفاده از بخشی از حافظه RAM سیستم در کنار درایو SSD برای سرعت بخشیدن به جریان انتقال اطلاعات اشاره دارد (مشابه همان کاری که حالت SSD Caching در رابط با هارددیسک و درایو SSD انجام می‌دهد). فایل‌هایی که بیشترین میزان استفاده را دارند روی حافظه RAM قرار می‌گیرند و اگر در این حالت از نرم‌افزارهای تست سرعت استفاده کنید، با اعداد و ارقام بسیار بالا روبه‌رو خواهید شد! با این حال یک نکته منفی در اینجا وجود دارد و آن قطع شدن برق است که باعث از بین رفتن تمامی اطلاعات موقت ذخیره‌شده روی حافظه RAM خواهد شد.

Over provisioning

سلول‌های حافظه درایوهای SSD پس از مدت طولانی استفاده کم‌کم از کار افتاده و از دور خارج می‌شوند که در نهایت باعث کاهش حجم درایو خواهد شد. برخی از سازندگان SSD برای جلوگیری از کاهش حجم مقدار حافظه فیزیکی نصب‌شده در درایو را بیش از مقدار ذکرشده روی درایو در نظر می‌گیرند تا به نوعی آینده‌نگری کرده باشند! این مقدار حافظه اضافی برای کاربر قابل‌دسترس نیست. در عوض Firmware و کنترلر زمانی که برخی سلول‌های حافظه از کار می‌افتند، سلول‌های حافظه رزرو را وارد بازی کرده و ظرفیت را ثابت نگه می‌دارند.

خواندن و نوشتن Sequential و 4K

اگر به تست‌های مختلف درایوهای SSD نگاهی داشته باشید، همواره سرعت انتقال اطلاعات در دو حالت Sequential و 4K ذکرشده است. تست خواندن و نوشتن Sequential فایل‌های بزرگی را شامل می‌شود و به ما می‌گوید رفتار و سرعت درایو در مواجهه با فایل‌های حجیم چگونه است. در فایل‌های حجیم، اطلاعات در مسیری مشخص و بدون به‌هم‌ریختگی و پشت سر هم روی درایو ذخیره می‌شوند و به همین خاطر سرعت انجام این کار بالا است. این سرعت همان چیزی است که اکثر سازندگان به‌عنوان حداکثر سرعت قابل‌دستیابی روی درایوهای خود ذکر می‌کنند. در مقابل خواندن و نوشتن تصادفی، دسترسی به بلوک‌های اطلاعات با حجم کم (معمولاً با حجم 4K) روی بخش‌های مختلف حافظه را شامل می‌شوند و همان‌طور که انتظار دارید، سرعت انجام این کار در مقایسه با خواندن و نوشتن Sequential پایین‌تر است. ارقام مربوط به‌سرعت انتقال اطلاعات در برخی نرم‌افزارها به‌صورت «مگابایت در ثانیه» و در برخی موارد به‌صورت «عملیات ورودی و خروجی در ثانیه (IOPS)» بیان می‌شود.

MTBF

عبارت (MTBF (Mean Time Between Failure بیشتر از آنکه برای مقایسه دو درایو از سازندگان مختلف مفید باشد، برای مقایسه دو درایو متفاوت از یک سازنده یکسان مناسب خواهد بود. MTBF در واقع بیان‌کننده نرخ خرابی مورد انتظار از یک درایو است و نشان‌دهنده عمر کاری درایو به شکل مطلق نیست. موسسه JEDEC مجموعه‌ای از تست‌های خواندن و نوشتن برای تعیین MTBF تعیین کرده است، اما نمی‌توان با اطمینان گفت که همه سازندگان درایو‌های SSD از این تست‌های پیروی می‌کنند یا خیر؛ در نتیجه مقدار MTBF نقش تعیین‌کننده برای مقایسه بین دو درایو از سازندگان مختلف نخواهد داشت.

Wear Leveling

این عبارت به تکنیکی مدیریتی در Firmware درایوهای SSD اشاره دارد. به کمک این روش سیستم مدیریتی درایو SSD اطلاعات را بین سلول‌های مختلف حافظه در کل درایو پخش می‌کند تا حجم کاری هر یک از سلول‌های حافظه متعادل باشد و فشار کاری مضاعفی بر سلول‌های حافظه وارد نشود.

مبدل سایز

در حال حاضر اکثر درایوهای SSD با اندازه 2,5 اینچ در ضخامت‌های هفت یا 9,5 میلی‌متر تولید می‌شوند، اما بسیاری از کیس‌های دسکتاپ برای نصب هارددیسک با اندازه 3,5 اینچ در نظر گرفته شده‌اند. یک مبدل که شامل یک قاب فلزی می‌شود این فرصت را فراهم می‌کند تا درایو 2,5 اینچی وی آن بسته‌شده و سپس داخل کیس قرار گیرد. برای نصب درایو SSD در لپ‌تاپ‌ها و الترابوک‌ها نیز مبدلی اختصاصی در نظر گرفته‌شده که اغلب به آن مبدل Z-Height گفته می‌شود. این مبدل شامل یک قاب پلاستیکی است که روی درایو SSD (مدل‌های 2,5 اینچی) قرار می‌گیرد تا این درایو به‌خوبی در محل خود جای گرفته و محکم شود.

نرم‌افزار انتقالی

برخی درایوهای SSD به همراه نرم‌افزاری ارائه می‌شوند که به شما برای انتقال اطلاعات هارددیسک به درایو SSD جدید کمک می‌کنند. ممکن است بگویید این کار نیازی به نرم‌افزار نداشته و به‌سادگی با کپی کردن فایل‌ها می‌توان به انتقال اطلاعات لازم پرداخت. مشکل زمانی رخ می‌دهد که شما بخواهید درایو بوت را به SSD منتقل کرده و سکتورهای بوت را عیناً روی درایو SSD نیز داشته باشید. عملیات کپی درایو حاوی سیستم‌عامل باید خارج از محیط ویندوز صورت گیرد و به همین خاطر یک نرم‌افزار مخصوص برای انجام این کار نیاز خواهد بود. برخی نرم‌افزارهای رایگان همچون EaseUS Disk Copy این کار را به‌سادگی انجام می‌دهند و برخی از سازندگان درایوهای حرفه‌ای نیز یک مبدل اختصاصی SATA به USB برای انجام راحت‌تر عمل انتقال به همراه درایو خود ارائه می‌دهند (این مبدل برای انتقال فایل‌ها از روی لپ‌تاپ نیز مفید واقع می‌شوند). درایوهای حاوی این مبدل معمولاً دارای نشان Laptop Upgrade Kit هستند.