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 :
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 .
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
2/ معالج او متحكم القرص .
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 .
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
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 .
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 .
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.
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 .
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 .
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 .
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 .
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
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 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 ,
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 .
يصل 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 .
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.
وايضا القرص الهجين من Seagate باسم seagate-momentus-xt-750gb-solid-state-hybrid-drive
وهو ايضا يعمل بنفس التقنيه .
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.
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.
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 .
درجات حراره تحت الصفر
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 :
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 .