ما تريد معرفته عن SSDS

vex8v8

قرص الحاله الصلبه .

من منا لم يحلُم يوما بامتلاك واحد من هذه الاقراص الجديده التي احدثت ثوره تقنيه في عالم نقل البيانات ,, اقراص الحاله الصلبه موجوده منذ عده سنوات وكانت تستخدم بالفعل في الاغراض العسكريه و العلميه البحته لسرعاتها الفائقه .بدأ استخدام الاقراص في مجال الحاسوب الشخصي وبالاخص في مجال اللاب توب في اواخر عام 2007 .

مكونات اقراص الحاله الصلبه :

synchronous-versus-asynchronous-nand-flash-solid-state-drives-ssd

كل قرص حاله صلبه يتكون من بعض الاجزاء الموجوده , دائما اللوحه المطبوعه و منفذ التوصيل و المتحكم في القرص واخيرا عدد من شرائح الذاكره المعروفه باسم NAND Flash Memory Chips  ….

نبدأ مع واجهه التوصيل .

1/واجهه توصيل S-ATA

هي عباره عن موصل مصنوع من الذهب يقوم بربط القرص بالجهاز الشخصي او اللاب توب بكل  سهوله , وكما نعلم جميعا انه يوجد  جيلين من واجهات التوصيل وهم S-ATA 2  و  S-ATA 3 .

PCBFront

من اهم الفروق الجوهريه بين الجيل الثاني والثالث من واجهات التوصيل S-ATA   هو سرعه نقل البيانات بين الجهاز والقرص , في حاله قرص حاله صلبه يعمل بواجهه توصيل  S-ATA 2  تم نقل البيانات بسرعه 280 ميجابايت \ ثانيه  وفي حاله قرص حاله صلبه يعمل بواجهه توصيل S-ATA 3  تم نقل البيانات بسرعه 550 ميجا بايت \ ثانيه . لفهم فرق السرعات بين واجهتي التوصيل لنأخذ كمثال الاختبار الاتي بين :

                 Sandisk Ultra S-ATA 2 SSD           Vs      Corsair Force GT S-ATA 3 SSD

31-12-2012 03-22-28 م

2/ معالج او متحكم القرص .

Controller1

معالج قرص الحاله الصلبه او المتحكم كما يطلق عليه غالبا هو القلب والروح للقرص ,, هو المحرك الذي عن طريقه يتم سحب المعلومات من القرص و ارسالها الي منفذ التوصيل منها الي باقي اجزاء الحاسب . هو السبب الرئيسي في تفوق قرص الحاله الصلبه بحوالي 5او 6 مرات في معدلات نقل البيانات عن نظيره القرص المعتاد وهو ايضا السر في تفوق اقراص الحاله الصلبه في سرعه الوصول الي البيانات بحوالي 90 مره اسرع من القرص المعتاد.

انواع معالجات اقراص الحاله الصلبه :

في مجال تصنيع معالجات اقراص الحاله الصلبه حاليا يوجد شركتان :

الاولي شركه تدعي Marvell

الشركه الثانيه تدعي SandForce ( تم شراؤها مؤخرا من قبل شركه LSI  ) وهي لها النصيب الاكبر في مجال انتاج معالجات الاقراص .

من اهم ما يميز اقراص الحاله الصلبه التي تعمل بمتحكم SandForce  هو محاوله المتحكم مساواه سرعه قراءه وكتابه البيانات , وهذا ممكن لوصول متحكمات SF الي نسبه كتابه بيانات  1 الي 0.6 وهذا ما فشلت فيه المتحكمات الاخري مما جعل هذه المتحكمات تنجح في الوصول الي نسب قراءه وكتابه بيانات مناسبه .

 31-12-2012 03-30-51 م

Intel 510 SSD S-ATA 3 يعمل  بمتحكم  Intel  و OCZ Vertex SSD  S-ATA 3  يعمل بمتحكم Sand Force

توضح الصوره السابقه مدي تفوق معالجات SandForce  في مجال التحكم في سرعه القراءه والكتابه

معظم شركات تصنيع اقراص الحاله الصلبه  تقوم بتعديل متحكم SandForce  ليلائم القرص الخاص بها ماعدا Samsung  و Intel   .

بالعوده اللي قائمه الشركات التي تقوم بتصنيع متحكمات ومعالجات الاقراص  نجد ثاني اشهر شركه هي العملاقه Marvell  .

لا تعتمد هذه الشركه علي تقنيه ضغط البيانات للحفاظ عليها في تخزين البيانات وتاتي اوائل الشركات التي تستخدم هذه المتحكمات في اقراصها Intel , Samsung  وبعض الشركات الاقل شهره مثل   JMicron , phison

  gjh

3/ شرائح ال NAND Flash Memory

هي عباره عن الوحدات التخزينيه الخاصه بالاقراص كالقرص الممغنط الموجود في الاقراص المعتاده  , في  قرص الحاله الصلبه الذي نراه امامنا وهو Crucial 512 GB SSD  يوجد 16 شريحه NAND  كل واحده تاتي بمساحه تخزينيه 32 جيجا بايت لتكون المساحه الكليه للقرص .

gjh

اقل مساحه يمكن ان تاتي بها شرائح NAND  هي 4 جيجا بايت وان كانت قد وصلت الي 64 جيجابايت لكل شريحه حاليا ولهذا من الطبيعي ان نري اقراص بمساحات تخزينيه 32 , 64 , 128 , 256 , 512 جيجا بايت .

اداء اقراص الحله الصلبه التي لا تعتمد في حفظها للملفات علي الضغط يتأثر بعدد الانويه الموجوده داخل كل شريحه وكان ذلك سببا لتفاوت المواصفات المميزه لكل قرص والذي كان جليا في قرص Intel x25 m 160GB SSD  الذي كان قرص ممتاز علي الرغم من عدم تخطي سرعه الكتابه فيه 160 ميجا بايت / ثانيه .

mEMORY

المساحات التخزينيه لاقراص الحاله الصلبه

: تاتي اقراص الحاله الصلبه بالمساحات الاتيه

32, 64, 128, 256, 512  جيجابايت

ولكن الاقراص التي تعمل بمتحكم Sandforce   تاتي بمساحات 30, 60, 120, 240, 480. وذلك لان متحكمات sandforce  قادره علي تحسين الاداء والعمر الافتراضي للقرص عن طريق الربط بين هذه المكونات باستخدام سوفتوير يشبه البايوس والمراجعه الدوريه للبيانات الخاصه ببرنامج عمل القرص ولذلك نجد نقص حوالي 7 % من مساحه القرص.

 asynchronous-synchronous-nand-flash-memory-ssd-usb-3.0-read-write-speeds-ddr-toggle-mode

 صوره توضح سرعات نقل الشرائح المختلفه المكونه للمساحه التخزينيه لاقراص الحاله الصلبه

4/ ذاكره الكاش والمساحه الاضافيه (Over provising)

في بدايه حياه اقراص الحاله الصلبه كانت من اهم عوامل شراء قرص ولاحظ معظم المستخدمين بطئ عام و انخفاض ملحوظ في اداء القرص عندما يصبح شبه ممتلئء ,, ولكن لحسن الحظ تم ايجاد طريقه لحل تلك المشكله وهو عباره عن اضافه شريحه تسمي DRAM Cache Memory  للاقراص التي لا تعمل بتقنيه الضغط لحفظ البيانات ,, نري هذه الشرائح في اقراص الحاله الصلبه الموجوده حاليا منIntel , Samsung , Crucial  ومع كل الاقراص التي تعمل بمتحكم Marvell .

اما عن متحكمات Sandforce  لا تاتي بذاكره كاش لانها تقوم هي بمعالجه البيانات ومراجعه حوالي 78% منها دون الحاجه الي استخدام ذاكره اضافيه .

ولفهم تلك التقينه دعونا نتعرف اولا علي مصطلح Over provising:

ويعني هذا المصطلح زياده طفيفه في مساحه القرص لزياده سرعه النقل والقراء والكتابه وهي لا تكون مرئيه للمستخدم كالمساحه المتاحه.

وهذا بالظبط ما يحدث مع متحكمات Sand force   حيث تكون قادره علي مراقبه القرص طوال فتره التشغيل وعند حدوث اي خطا في خليه او بلوك ميموري يبدا السوفتوير بمعالجه الامر ويقوم بتحديد الخليه المصابه وتنظيبفها ونقل البيانات الي منطقه سليمه ويتم اعاده هيكله القرص علي النمط الجديده  دون حدوث اي نقص او تغيرات في مساحه القرص .

اما في حاله القرص المعتاد عند حدوث اي خطا نفقد البيانات في منطقه حدوث الخطا وايضا نفقد المساحه في المنطقه ذاتها.

5/ ذواكر NAND  المتزامنه والغير متزامنه .

في بادئ الامر كانت كل الاقراص تاتي بشرائح ذاكره متزامنه  , اما الان فيتم انتاج الاقراص اما بشرائح متزامنه او غيرمتزامنه .

ولفهم الفرق بين النوعين بكل بساطه ان القرص الذي يعمل يشرائح متزامنه يكون اعلي سعرا واقوي في الاداء واسرع في نقل البيانات غير المضغوطه مثل ملفات الموسيقي والصور وملفات الفيديو .اما الذواكر الغير متزامنه تكون مطلوبه اكثر في الاقراص اللتي تستخدم لحفظ البيانات لفترات طويله دون الحاجه الي اخراجها بشكل متكرر .
اما عن كيفيه التعرف عليهم فلايمكن للمحترف او المستخدم العادي ان يجدوا فرقا بين الشريحتين .

1312424624fz0ZfhgN4o_1_1

وايضا كمثال علي تلك الشرائح يوجد قرصين معروفين للغايه وهم :

Corsair Force GT  128GB SSD  ويعمل بشرائح متزامنه اما Corsair Force 128GB SSD فيعمل بشرائح غير متزامنه .

Both

7657_01_virtium_announces_new_storfly_sata_ssds

انواع اقرا ص الحاله الصلبه .

بعد ان تعرفنا علي المكونات الرئيسيه وطريقه عمل القرص ياتي الدور علي معرفه انواع الاقراص المتاحه للمستخدم .

تختلف انواع اقراص الحاله الصلبه علي حسب عامل التشكيل او Form Factor  ولذلك  نجد اختلاف وتنوع كبير في انواع الاقراص الموجوده في الاسواق .

1/ اقراص مقاس 2.5 انش NoteBook SSDs

هو اشهر انواع واشكال اقراص الحاله الصلبه المعروفه لدي كل المستخدمين والذي يناسب اي حاسوب شخصي او لابتوب ,, يوجد مقاس اخر من هذه الاقراص وهو 3.5 انش ولكن معظم مصنعي الاقراص لا يهتمون بانتاج اقراص اكبر حجما واثقل وزنا ويكتفون بارفاق محول او مكان لتركيب القرص وتحويله من مقاس 2.5 انش الي 3.5 انش مع المرفقات مع القرص .

SSD-and-Carriage

Contents

ياتي هذا النوع من الاقراص متاحا بواجهه توصيل S-ATA 2  والتي تتيح سرعات نقل 288 ميجابايت لكل ثانيه و   S-ATA 3   بسرعات نقل 550 ميجا بايت لكل ثانيه اذا كان لديك منفذ توصيل مطابق.

ومن المهم ذكر عدم جدوي شراء قرص بواجهه توصيل S-ATA 3  اذا كان جهازك لايدعم الواجهه.

2/ اقراص M-SATA SSDs   اقراص الحاله الصلبه الميني .

ياتي بابعاد 50 مم طول و30 مم عرض و 45 مم سمك و1/3 من مساحه بطاقه الائتمان الخاصه بك , حاليا نجد اقراص mSATA  في اغلب الاجهزه المحموله لصغر حجمها و سرعتها في اقلاع النسخه .

PCBFront2Runcore-Size

يتم تركيب القرص الصغير في ما يسمي (mPCIE  ) او  mini PCI Express  يكون موجود علي اللوحه الام للحاسوب و وياتي عالبا حتي الان بواجهه توصيل S-ATA 2

gigabyte-to-release-four-new-mSATA-boards

 ومعظم الاقراص تاتي  بمساحه لا تزيد عن 128 جيجا بايت ولكن حاليا شاهدنا بعض الشركات اطقلت اقراص Mini  بمساحه تخزين 480 جيجابايت  وبواجهه توصيل ساتا 3.

mushkin_atlas_msata_1

Mushkin mSSD S-ATA 3 480 GB

3/ PCI-E SSDs

وهو اقوي انواع اقراص الحاله الصلبه الموجوده علي الساحه لسرعاتها الخرافيه , القرص الصلب الغني عن التعريف OCZ Revo Drive 3*2   الذي بسعر تحت ال700 دولار ويصل الي سرعات نقل تصل الي 1.5 جيجابايت في الثانيه ,

3

و حتي الان لم نر غير هذا القرص من OCZ  ومن اي شركه اخري يعمل عبر منفذ البطاقات الرسوميه  و نحن ندخل حديثا الي واجهه توصيل S-ATA 3  التي تضاعف سرعه نقل البيانات نري مثل هذا النوع من الاقراص .

Z-ATTOيصل هذا القرص الي تلك السرعه لانه ينصهر مع اللوحه الام خلال منفد PCI-E  ولا يوقفه عدم توافق بين ساتا 2 او ساتا 3 ولا يعبئ بالbottle necks  الممكن حدوثها طالما ان امكانات حاسوبك الشخصي تسمح باطلاق العنان للقرص .

Revo-At-Work-2

4/ الانظمه مزدوجه الاقراص (Hybrid and Disk caching ).

نصل الي اخر انواع الاقراص الصلبه الموجوده في الاسواق  وهو القرص المزدوج بمعني تركيب قرصين احدهما قرص صلب عادي ليقوم  بدور المساحه التخزينيه والاخر يكون بذاكره كاش ليؤمن السرعات الخرافيه لاقراص الحاله الصلبه  او يكون قرص واحد موجود به كلا التقنيتين وسوف نعرض امثله توضح هذه الانواع فيما يلي :

القرص الهجين OCZ Revo Hybrid  ويتكون من قرص حاله صلبه  PCIE و يتم تركيب عليه HDD   بمساحه 1 تيرا بايت ليعطي السرعه و المساحه التخزينيه في نفس الوقت.

PCBTop2

وايضا القرص الهجين من Seagate    باسم seagate-momentus-xt-750gb-solid-state-hybrid-drive
وهو ايضا يعمل بنفس التقنيه .

 61yN6mrVmHL

facebook-like copy

بعد الانتهاء من التعرف علي انوع اقراص الحاله الصلبه ناتي الي مميزات استخدام اقراص الحاله الصلبه :

ماذا يحدث عند الدخول في جدال او مجرد التفكير في اقتناء قرص حاله صلبه جديد ؟

تاتي  الاجابه سريعه وبلا ادني تفكير ما الذي سوف استفيده من شراء قرص جديد له مساحه صغيره وباهظ الثمن

مثلا اقل مساحه تخزينيه لقرص حاله صلبه هي 64 جيجابايت وبسعر 600 جنيه مصري في حين ان القرص الصلب لمعروف 1 تيرا بايت بحوالي 500 جنيه مصري .

(بالبلدي ايه اللي يخليني اجيب هارد 64 جيجا ب 600 جنيه )

سوف احاول في السطور القادمه تغيير هذا المفهوم الخاطئ .

من اهم مميزات استخدام اقراص الحاله الصلبه ….

1/ سرعه اقلاع نظام التشغيل .

يستغرق قرص الحاله الصلبه المثالي او الاعتيادي حوالي 15 ثانيه لبدء تشغيل الويندوز الخاص بالجهاز اما الاقراص المعتاده فعاده ما يستغرق الامر حوالي دقيقه او دقيقتين حتي يبدا نظام التشغيل كما نعرف جميعا ,, الانسان العادي يقوم بفتح الحاسوب الشخصي حوالي 5 مرات يوميا وباستخدام قرص حاله صلبه سوف يوفر ما يقرب من 5 دقائق  كل يوم وهذا يساوي يوم كامل في السنه في انتظار الحاسوب ليفتح.

 

2/لا توجد به اجزاء متحركه .

كما هو المعروف ان اقراص الحاله الصلبه لا يوجد بها ادني جزء يتحرك اثناء عمليه التشغيل لانه ياتي في هيئه شرائح ذاكره كالتي نراها علي الذواكر العشوائيه او في الفلاشات بعكس القرص الصلب ياتي بطاحونه داخليه تدور بحوالي7200 لفه كل دقيقه  وهذا يساوي 67 ميل في الساعه وهذا يجعل من قرص الحاله الصلبه مميزا.

 31-12-2012 04-53-35 م

3/ درجات الحراره .

من المتفق عليه ان الحركه تولد الاحتكاك والاحتكاك يولد الحراره تخيلوا معي طاحونه مغلقه تدور بسرعه7200 لفه لكل دقيقه بالطبق سوف يتولد منها كميه انبعاثات حراريه  لا بأس بها  اما عن قرص الحاله الصلبه بالتاكيد سوف اقل حراره من نظيره الدوار .

4/ مستوي الضوضاء .

ايضا تنتج عن الاقراص الصلبه بعض الاصوات  عند التشغيل او اغلاق الحاسوب وفي حاله وجوده في لاب توب يكون اكثر ضوضاء,, ولكن هل الفلاشه تصدر اصواتا…؟؟

5/ عمر البطاريه .

منذ ميلاد اول قرص حاله صلبه وتركيبه في لاب توب تم ملاحظه زياده فارقه في عمر البطاريه الخاصه الحاسوب اما مع الاقراص المعتاده فكلنا نعاني من قصر عمر البطاريه .

6/ لا يمكن تخريبه .

تم اجراء تجارب عنيفه علي اقراص الحاله الصلبه مثل قذفه من مباني عاليه وتحويله الي كره هوكي او كره سله وايضا تم تثبيته في جانب صاروح حربي  وكان يعمل بعد كل هذه الاختبارت  مما يثبت استحاله تخرييه.

 Destroy-a-Kingston-SSD-Win-3-000-2

7/ حمايه البيانات حتي بعد انتهاء عمره الافتراضي .

من المعلوم انه عند وصول قرص صلب الي نهايه عمره يتوقف عن العمل نهائيا ولا يمكن الحصول علي اي معلومات كانت موجوده عليه ولكن الامر يختلف مع اقراص الحاله الصلبه لانه بوصوله الي نهايه عمره يتوقف عن كتابه البيانات ولكن البيانات الموجوده عليه قبلا تكون كما هي يمكن الوصول اليها في اي وقت .

8/ لا يتاثر بالعوامل الخارجيه .

اقراص الحاله الصلبه تعمل في اي  وسط محيط وتحت اي ضغط او قوه وقد تم اختبار بعض الاقراص مثل:

 the Corsair Force GT اظهر قدره خارقه في العمل في درجات حراره من -20 الي 90 درجه مئويه وبنسبه رطوبه تصل الي90 % وعلي ارتفاع 10000 قدم ويتحمل قوه 1500 نيوتن .

ولهذه الاسباب يستخدم قرص الحاله الصلبه في حواسيب المقاتلات  النفاثه .

Cold

درجات حراره تحت الصفر

Hot

قدره تحمل في درجات حراره عاليه للغايه

9/ تحسين اداء النظام.

وهو القول الفصل في تلك الحيره بين اقراص الحاله الصلبه والاقراص الصلبه , فمع وجود قرص حاله صلبه في جهازك تكون قادر علي الوصول الي نظام الاقلاع والمعلومات الخاصه بك خلال فتره تصل الي 90 مره اسرع من الاقراص المعتاده . ايضا تحتفظ اقراص الحاله الصلبه بما يشبه ذاكره خاصه يتم تسجيل كل ما يتم تشغيله علي نظام التشغيل و ملاحظه اكثر التطبيقات التي يتم التعامل معها وتُخزن ليكون فتحها اسهل في المره القادمه . يرجع التميز الواضح لهذه الاقراص الي طريقه طلبها للبيانات كالاتي :

في حاله الاقراص الصلبه : يتم طلب المعلومات عند طريق ذراع يتصل بقارئ صغير يدور علي القرص الممغنط المحتوي علي البيانت ويدور بسرعه 7200 لفه كل دقيقه وحين يجد المعلومات المطلوبه يجب ان يلتقطها من القرص ولكن مع مرور الوقت وعدد هائل من التكرار لتلك العمليه يفقد القرص الصلب قدرته علي ايجاد المعلومات المطلوبه في وقت قصير ونجد صعوبه في تخزين المعلومات .

اما في حاله قرص الحاله الصلبه : عند طلب معلومه معينه  يتم البحث عن المعلومه خلال 8 مسارات مختلفه الي المتحكم في القرص وعندما يجد المتحكم المعلومه المطلوبه تظهر خلال 8 قنوات ايضا وهذا بالطبع سوف يزيد من سرعه نقل البيانات.

لتوضيح تلك العمليه بين ايدينا نتائج لاختبار بين :

31-12-2012 05-07-17 م

Samsung 1.5 TB HDD              vs                 Crucial M4 SSD

اتت النتائج مذهله بحق حيث تفوق قرص الحاله الصلبه علي القرص الصلب في اختبار زمن الوصول الي المعلومات بحوالي 668 مره ..!!!!!

الخلاصه :

يمكن القول بان اقراص الحاله الصلبه تعرف ما تفعله قبل ان يتم طلبه…

من الواضح قوه تلك الاقراص الجديده والتي قد حسم الصراح لصالح الSSD  ولكن ما يعيب تلك الاقراص حاليا هو ارتفاع اسعارها والذي يمكن الاستعاضه عنه بالاداء القوي لتلك الاقراص . ..


نختم المقاله بادراج اسماء الشركات التي تنتج اقراص الحاله الصلبه او المتحكمات وشرائح الNAND flash Memory .

اولا :

الشركات المنتجه لاقراص الحاله الصلبه .

SSD Brands

Acts

ADATA

AKASA

Andico

Aram Electronics

Aris Tech

Asan Semicon

Biwind

Buffalo

Clickfree

Corsair

Crucial

EkMemory

Entity

G.Skill

In Win

InnoDisk

KingFast

KingMax

Kingston

Lite-on

Intel

Kingston

MiSD

MK2

MTRON

NOFAN

Mach Extreme

MSI

Mushkin

Myung Information

OCZ

Plextor

Postel

PQI

Ripple

RSnet

Samsung

Sandisk

Saevit Micro

Silicon Power

Seagate

Superspeed

Supertalent

Silverstone

SK Hynix

Team Group

TDK

Toshiba

Transend

Runcore

Windom

Zalman

ثانيا :

الشركات المنتجه لمتحكمات الاقراص .

SSD controllers

Densbits

Indilinx

Intel

JMicron

LAMD

Marvell

Micron

Samsung

SandForce

Toshiba

واخيرا

الشركات المنتجه لشرائح الذاكره NAND

NAND manufacturers

Intel

Micron

Powerchip Technology Corporation

Samsung

SK Hynix

Toshiba

وفي الختام ارجو ان اكون قد قدمت معلومه مفيده .