هاردوير

17/07/2013 18:44:59

ماهي أقراص الحالة الصلبة SSD ؟

أقراص الحالة الصلبة SSD هي الجيل الجديد من وسائل التخزين فهي تعمل بصمت وسرعة كبيرة عكس الأقراص الصلبة HDD, شهدت السنوات الأخيرة انخفاضا بسيطاً في أسعار وسائط التخزين الجديدة هذه الأمر الذي جعلها تنتشر بشكل أكبر.
ماهي أقراص الحالة الصلبة ؟ وهل ستستفيد منها حقاً ؟ كل ماتريد معرفته قام فريق عمل الرقميات بإعداده ضمن هذا التقريرعلى طبق من ذهب.

ماهو قرص الحالة الصلبة SSD (Solid State Driver) ؟

قد يصعب التصديق بأن هذه التقنية تم طرحها قديماً منذ فترة بعيدة, فقد وجدت أقراص الحالة الصلبة بعدة أشكال أولها كان مبني على تقنية تصنيع الذاكرة RAM وكانت وسيلة التخزين هذه مرتفعة الثمن بشكل لايصدق وتوفرت في الحواسيب العملاقة Super Computer وفي الحواسب من الفئة العليا ultra high-end.

في تسعينيات القرن الماضي ظهرت وسائل تخزين أقراص الحالة الصلبة SSD بشكل جديد بحيث تم تصنيعها بناء على تقنية ذواكر الفلاش Flash عوضاً عن تقنية الرام ولكنها مازالت مرتفعة الثمن بشكل كبير مما أدى لعدم طرحها في الأسواق.

في بدايات العام 2000 استمرت أسعار ذواكر الفلاش بالإنخفاض تدريجياً وبنهاية العام 2010 بدأت أقراص الحالة الصلبة تشق طريقها إلى أسواق الحواسب من جديد ومايزال المستخدمون يعولون على تطور التكنولوجيا في تخفيض أسعار هذه الأجهزة السريعة.

فماهي أقراص الحالة الصلبة ؟

لنفهم ماهية وسائط التخزين الجديدة هذه يجب أن نلقي الضوء على أقراص التخزين التقليدية HDD hard disk drive وهي وسائل التخزين الأكثر شيوعا هذه الأيام بسبب السعر الرخيص وسعات التخزين الكبيرة التي يوفرها , فالقرص الصلب عبارة عن مجموعة الأقراص المعدنية مزودة برأس للقراءة والكتابة على كل وجه من أوجه هذه الأقراص ويتم تخزين كل المعطيات على سطح الأقراص عن طريق تغيير مغنطة السطح الموجود بحيث يتحول من القيمة 0 إلى 1 حسب قيمة المغنطة.

للأسف فإن هذه الأقراص عانت من مشاكل عديدة أهمها البطىء في الوصول للمعطيات على السطح وتجزئة الملف. فكما هو حال شريط الكاسيت تقريباً فإن عملية البحث تتضمن الوصول من أول الشريط لآخره عوضاً عن الوصول المباشر على مكان المعلومة وبآلية بطيئة مشابهة يتم البحث عن الملف ضمن القرص الصلب بحيث يتوجب على ذراع القراءة والكتابة الوصول للنقطة المراد الوصول إليها وفي حال كان الملف مجزئا على سطح القرص سيتضطر للتحرك بشكل كبير للوصول لنهاية الملف.

لم تجاري الأقراص الصلبة تطور المعالج ولا الذواكر في سرعة الإستجابة للمعلومات الأمر الذي جعل من القرص الصلب عنق الزجاجة في الحاسب لإمتلاكها على قطع ميكانيكية.

 

قرص الحالة الصلبة  SSD من الداخل

من جهة أخرى أقراص الحالة الصلبة لاتملك قطع متحركة ميكانيكية (اسطوانات تدور رؤوس قراءة وكتابة الخ ) وهي تشبه بآلية تخزينها بشكل كبير ذواكر الفلاش فعملية الوصول للمعلومات المخزنة يتم بشكل مباشر بدون الخوض في التأخير الزمني الناتج عن حركة الذراع الميكانيكية.

فأقراص الحالة الصلبة هي أجهزة إلكترونية بالكامل ولاتحوي أي جزء ميكانيكي تتكون من لوحة إلكترونية يتوفر عليها عدة مكونات إلكترونية أهمها ذاكرة الفلاش NAND لتخزين المعطيات وذاكرة تخزين مؤقت cache لتسريع عمليات القراءة والكتابة بالإضافة للمتحكم Controller وهو العقل المدبر يتلقى أوامره و المعلومات المراد تخزينها من نظام التشغيل.

معظم أنواع أقراص الحالة الصلبة المتوفر في الأسواق اليوم هي من النوع NAND وهو نوع من الذواكر الغير متطلب للكهرباء non-volatile memory ليخزن المعطيات كماهو حال الذاكرة رام ram بحيث يتم خسارة كل البيانات المخزنة عليها عند إعادة الإقلاع المفاجىء.

ذاكرة فلاش (NAND Flash Memory)

ذاكرة فلاش هي وسط التخزين الأكثر انتشاراً (اكثر الأشكال الشائعة لها هي الفلاشات التي تعمل على مقبس USB) تتألف ذاكرة الفلاش من النوع nand من ملايين الترانزستورات الصغيرة التي تجمع على هيئة شرائح وتعمل ذاكرة فلاش عن طريق تعريض الترانزستور لفولط معين لمحاولة إدخال الكترون واحد أو أكثر اليه لتتم عملية برمجة الخلية وتخزين البيانات، وعملية ادخال أو اخراج الالكترونات (كتابة/مسح) تستهلك خلايا الذاكرة.

وبالتالي فذاكرة فلاش لها عمر افتراضي مُحدد يُقاس بعدد مرات كتابة/مسح البيانات اليها ومنها. وذاكرة فلاش يتم تطويرها باستمرار وخصوصاً من حيث الحجم (دقة التصنيع) وكلما صغرت دقة التصنيع صغر حجم الترانزستورات وزادت الكثافة التخزينية مما يؤدي لتقليل التكلفة على الشركات وخفض الأسعار للمستهلك ولكن في نفس الوقت تصبح خلايا الذاكرة أقل تحملاً ويقل عدد مرات كتابة/مسح البيانات وبذلك يقل عمرها الافتراضي، كما أن معدل الأخطاء أثناء الكتابة أو القراءة سيكون مرتفعاً.

 

جانب يتعلق بالتعريب

لم يتفق التقنيون العرب بعد على تعريب واحد لوسائط التخزين الجديدة فالبعض قرر اتخاذ اسم سواقة جامدة وبعضهم الآخر اختار المحرك الضوئي وغيرها من الاسماء ولكننا اخترنا تعريب أقراص الحالة الصلبة فعلى الرغم من عدم وجود أي أقراص أو اسطوانات بالمعنى الحرفي فهي تعتمد على الترانزستورات في عمليها لتخزين البيانات لا الأقراص ولكن لتسهيل المعلومة على القارىء سنعتمد اسم أقراص الحالة الصلبة.

 

مقارنة بين أقراص الحالة الصلبة وبين الأقراص الميكانيكية التقليدية :

 

لنلق بعض الضوء على أهم الإختلاقات مابين وسيلتي التخزين التقليدية HDD والحديثة SSD :

زمن الدوران :

لاتمتلك أقراص SSD زمن لدوران الأقراص فالجهاز لايملك أي أدوات تتحرك ميكانيكيا عكس أقراص HDD التي تملك أزمنة دوران من فئة بضع ثوان والذي يعتبر رقم بطيء للغاية مقارنة مع حركة الإلكترونات السريعة والتي تكون سرعتها من فئة النانو أو ميلي ثانية.

زمن الوصول للمعطيات والتأخير الزمني :

أقراص SSD سريعة كالبرق فزمن الوصول للمعلومة المخزنة أسرع بين 80-100 مرة من زمن النفاذ الخاص بأقراص HDD المرتبط بحركة الذراع والتي لايمكن مقارنتها مع سرعة الإلكترونات.

الضجيج :

أقراص SSD صامتة بسبب عدم وجود أجزاء متحركة عكس أقراص HDD والتي تصدر أصواتاً مثل خوار البقر في بعض الاحيان.

الوثوقية :

معظم المشاكل التي تحدث لوسائط التخزين تأتي بشكل أساسي نتيجة المشاكل الميكانيكية فبعد عدد محدد من عشرات آلاف ساعات العمل المخصصة للقرص ستبلى الأدوات والأذرع بفعل الزمن والإحتكاك المستمر وعند المقارنة مع ساعات عمل أقراص SSD سنجد أن أقراص HDD ستفوز هنا فهذه الأقراص لاتملك عدد محدود من عمليات القراءة والكتابة كما هو حال أقراص الحالة الصلبة SSD.

على سبيل المثال قرص إنتل Intel’s X25-M drive يملك سعة تخزينية 20GB لمدة عمل تقارب 5 سنين من عمليات الكتابة بدون أي فشل.

وحقيقة فإن معدل حياة أقراص الحالة الصلبة أكبر من 5 سنوات بسبب عدم حذف وكتابة مايقارب 20غيغابايت يومياً من قبل المستخدم وفي حال إنتهاء حياة الكتابة لخلية ما فإن القطاعات في ذاكرة nand ستصبح قادرة على عملية القراءة فقط الامر الذي يساعد في نقل المعطيات من القطاع التالف إلى آخر قادر على العمل بشكل جيد وفي حال عدم وجود أي قطاع صالح ستبقى الملفات قادرة على عملية القراءة لا الكتابة الأمر الذي يساعد في النسخ الإحتياطي للبيانات.

استهلاك الطاقة :

تستهلك أقراص SSD طاقة أقل من نظيرتها HHD بمقدار 30-60% موفرة قرابة 6-10 واط والتي قد لاتبدو بالمقدار الكبير ولكن على المدى البعيد كماهو حال كرة الثلج ستصبح هذه الكمية لايستهان بحجمها على الإستخدام الكبير.

الصدمات :

تخيل لو وقعت فلاشتك الخاصة على الأرض هل كانت لتعمل بشكل جيد ؟ نفس الشيء يمكن أن تتخيله عند مقارنتنا مابين وقوع قرص SSD و HDD فالثاني قد يتعطل بسبب إنزياح رأس القرأة والكتابة بينما الآخر سيعمل غالباً بدون أي مشاكل.

الكلفة :

تبقى أسعار SSD أغلى بكثير بأضعاف من أقراص HHD ومازلنا ننتظر تطور تكنولوجيا التصنيع كي يساهم هذا التطور في تقليل الأسعار.

نصائح لحماية أقراص SSD !

 

لاتقم بإلغاء التجزئة :

إن عملية إلغاء التجزئة عديمة الجدوى هنا حتى أن لها آثار سلبية تؤثر في تقصير حياة القرص, تهدف عملية إلغاء التجزئة لتقريب الملفات المجزئة على القرص إلى جانب بعضها البعض بحيث تصبح عملية قراءة الملف من القرص الصلب بشكل متسلسل بحيث يتم تقليل حركات ذراع القرص الصلب HDD للتقليل من زمن البحث seek time .

أقراص SSD لاتملك ذراعا ميكانيكياً والوصول للمعطيات يتم بشكل مباشر وبالتالي لايوجد أي فائدة من عملية إلغاء التجزئة.

يعمل نظام ويندوز بشكل تلقائي على عملية إلغاء التجزئة بدون أن يشعر المستخدم بذلك ويتم تعطيل هذه الميزة في حال توفر قرص حالة صلبة بشكل تلقائي.

إيقاف خدمة الفهرسة :

لاتحتاج أقراص SSD إلى عملية الفهرسة فهي تملك وصولاً مباشر وسريعاً للمعطيات وبالتالي لاحاجة لخدمة الفهرسة حيث إن عملية الفهرسة indexing تشمل إنشاء وكتابة فهرس على القرص الصلب لتسريع الوصول للبيانات (عمليات كتابة كثيرة).

التأكيد على دعم نظام التشغيل لميزة TRIM :

تفيد هذه التعليمة بالسماح لنظام التشغيل بالإتصال مع قرص الحالة الصلبة SSD وإخباره بالكتلة التي لم تعد مستخدمة كي يتم حذفها wipe, بفضل هذه التعليمة فإن الأداء سيتحسن بشكل ملحوظ.

معظم نظم التشغيل الحديثة اليوم تدعم هذه الميزة مثل ويندوز 7 ومابعد Mac OS X 10.6.6+ ومابعد وأي نسخة من لينكس مبنية على نواة 2.6.33+.

على الرغم من وجود بعض الهاكات الخاصة بتفعيل هذه التعليمة في نظم تشغيل أقدم مثل Windows XP فإنه لاينصح بتشغيل مثل هذه الأقراص على نظم تشغيل قديمة لتحقيق أفضل أداء ممكن.

أترك مقداراً كافياً من المساحة الحرة في القرص:

يُنصح بالتحقق من مواصفات قرص الحالة الصلبة الذي تم شراؤه فمعظم المصنعين ينصحون بترك مساحة تقدر مابين 10-20% من المساحة الإجمالية حرة وتختلف هذه النسبة بين جهاز وآخر.

هذه المساحة الحرة تساعد خوارزمية leveling الخاصة بإعادة توزيع المعطيات المخزنة على وحدات التخزين (ذواكر nand) للتقليل من قصر عمر الإستعمال والحصول على أفضل أداء ممكن.

الإستخدام الصحيح :

من المهم الإستثمار الصحيح لأقراص الحالة الصلبة فهي أقراص سريعة للغاية وسيعتبر استخدامها لمهام مثل النسخ الإحتياطي أو تخزين الملفات على المدى الطويل هدراً للمال والموارد.

غالباً مايتم إستخدام أقراص الحالة الصلبة في تخزين البرامج وملفات نظام التشغيل كما هي السياسة التي اعتمدتها آبل في أجهزتها الحديثة عبر تقنية Fusion Drive بحيث يتم تخزين الملفات الشخصية قليلة الاستخدام في القرص الصلب HDD وملفات نظام التشغيل والبرامج على القرص السريع.

إستثمر في الرام RAM:

مقارنة مع الذاكرة الرئيسية RAM فإن أقراص الحالة الصلبة SSD أغلى بكثير من الرام فعوضاً عن استخدام قرص SSD بهدف تسريع عمل نظام التشغيل يمكن استخدام تقنية مثل RAM DISK  لتشغيل التطبيقات التي نرغب بتسريعها مثل الألعاب أو الفوتوشوب مثلاً.

هل أقوم بإقتناء أقراص الحالة الصلبة ؟

للإجابة على هذا السؤال سنطرح بعض الأسئلة التي ستحدد الإجابة

- هل أملك الكثير من النقود ؟

- هل أرغب في إقلاع لحظي بحيث لايتجاوز البضع ثواني ؟

- هل أرغب بعمل بعض البرامج والألعاب بسرعة فائقة ؟

- هل أرغب بالحصول على جهاز صامت لايصدر أي ضجيج ويستهلك طاقة أقل؟


مشاركة/حفظ

الكاتب: م. وسيم أبوزينة

مصدر الخبر: خاص الرقميات

عودة عودة إلى هاردوير عودة عودة إلى الصفحة الرئيسية طباعة طباعة إرسال إلى صديق إرسال إلى صديق

التعليقات

  • من قبل محي الدين في 17/07/2013 23:55:19
    الهارد مو متل شريط الكاسيت
    مكتوب "فكما هو حال شريط الكاسيت تقريباً" وهذا خطأ طبعا الهارد ميزتو الوصول المباشر اما الكاسيت لازم يكر الشريط لحتا يوصل لنقطة محددة

أضف تعليق


تصنيفات الموقع