محبوبترینها
نمایش جنگ دینامیت شو در تهران [از بیوگرافی میلاد صالح پور تا خرید بلیط]
9 روش جرم گیری ماشین لباسشویی سامسونگ برای از بین بردن بوی بد
ساندویچ پانل: بهترین گزینه برای ساخت و ساز سریع
خرید بیمه، استعلام و مقایسه انواع بیمه درمان ✅?
پروازهای مشهد به دبی چه زمانی ارزان می‌شوند؟
تجربه غذاهای فرانسوی در قلب پاریس بهترین رستوران‌ها و کافه‌ها
دلایل زنگ زدن فلزات و روش های جلوگیری از آن
خرید بلیط چارتر هواپیمایی ماهان _ ماهان گشت
سیگنال در ترید چیست؟ بررسی انواع سیگنال در ترید
بهترین هدیه تولد برای متولدین زمستان: هدیه‌های کاربردی برای روزهای سرد
در خرید پارچه برزنتی به چه نکاتی باید توجه کنیم؟
صفحه اول
آرشیو مطالب
ورود/عضویت
هواشناسی
قیمت طلا سکه و ارز
قیمت خودرو
مطالب در سایت شما
تبادل لینک
ارتباط با ما
مطالب سایت سرگرمی سبک زندگی سینما و تلویزیون فرهنگ و هنر پزشکی و سلامت اجتماع و خانواده تصویری دین و اندیشه ورزش اقتصادی سیاسی حوادث علم و فناوری سایتهای دانلود گوناگون
مطالب سایت سرگرمی سبک زندگی سینما و تلویزیون فرهنگ و هنر پزشکی و سلامت اجتماع و خانواده تصویری دین و اندیشه ورزش اقتصادی سیاسی حوادث علم و فناوری سایتهای دانلود گوناگون
آمار وبسایت
تعداد کل بازدیدها :
1829221655
بررسی جایگاه و ساختار درایوهای حالت جامد - ماهنامه شبکه
واضح آرشیو وب فارسی:ماهنامه شبکه: این مطلب یکی از مجموعه مقالات پرونده ویژه «به دوران پساهارددیسک خوش آمدید» است. برای دریافت کل پرونده ویژه می توانید به این لینک مراجعه کنید. تحولی شگرف با درایوهای حالت جامد SSDها که به دلیل فقدان هرگونه قطعه مکانیکی و استفاده از تراشه های سیلیکونی به درایو جامد نیز معروفند، نسل جدیدی از ذخیره سازها هستند که در کامپیوترهای شخصی استفاده می شوند. دیسک های جامد در مقایسه با هارددیسک های مکانیکی سرعت خواندن، نوشتن و عمر مفید بیشتری دارند. اگرچه این ابزار ذخیره ساز در سال های آغازین حیات خود بسیار گران بودند؛ با گذشت زمان و ورود تکنولوژی های جدید ساخت تراشه ها، قیمتشان نیز سیر نزولی مقبولی را طی کرد. امروزه کاربران می توانند دیسک های جامد را با هزینه مناسبی تهیه کرده و جایگزین هارددیسک کامپیوتر کنند. مطلب پیشنهادی پنج ابزار رایگان مدیریت پارتیشن ها ساختار SSDها بر پایه حافظه های سیلیکونی بنا شده و به همین دلیل سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات روی سلول های آن بسیار زیاد است. هر درایو جامد از سه بخش اصلی کنترلر، تراشه های ذخیره ساز و حافظه کش تشکیل شده است. کنترلر یا پردازشگر، بر چگونگی عملیات خواندن، نوشتن، حذف و بازنویسی اطلاعات، مدیریت دقیقی را اعمال می کند. پس از پردازش، تمامی اطلاعات آدرس دهی شده و به صورت مرتب روی سلول های تراشه های NAND ذخیره می شوند. حافظه کش در این میان نقش کلیدی دارد؛ چراکه با ذخیره موقت اطلاعات، سرعت دسترسی و پردازش دستورالعمل های مورد نیاز کنترلر را افزایش می دهد و باعث افزایش بازدهی نهایی SSD می شود. حتی در برخی از مدل ها، سلول های تک لایه SLC نیز در حکم حافظه کش ایفای نقش می کنند و در کنار کش اصلی، سرعت دسترسی به داده ها به ویژه اطلاعات مورد نیاز پردازنده کامپیوتر را بهبود می بخشند. دیسک های جامد با ساختار حافظه های NAND یکی از بهترین پیشرفت های صنعت آی تی در جهان است که در سال های اخیر، میلیون ها کاربر را از خدمات و مزایای خود منتفع کرده است. این ابزار ذخیره سازی مدرن با وجود برخی از مشکلات، بهترین راهکار پرسرعت را برای کاربران کامپیوترهای دسکتاپ و قابل حمل به ارمغان آورده است. جدای از کارایی، هنوز هم قیمت زیاد، بزرگ ترین چالش در برابر روی آوردن گروهی کاربران به سمت SSDها است. حتی فناوری تولید تراشه های ذخیره ساز سه بعدی نیز نتوانسته است قیمت مصرف کننده این ابزار را کاهش دهد. با این اوصاف، استفاده ترکیبی از درایو جامد و هارددیسک مکانیکی، گزینه مناسبی است که سرعت و ظرفیت بالای آرشیو اطلاعات را توأمان در اختیار کاربران قرار می دهد. علاوه بر این، کاهش لیتوگرافی ساخت تراشه های ذخیره ساز NAND نیز به چالش جدیدی تبدیل شده است. تحقیقات نشان می دهد که تراشه هایی که با نودهای 40 نانومتر تولید شده اند، سرعت بیشتری دارند؛ این در حالی است که فلش های NAND ساخته شده با لیتوگرافی 20 نانومتر، سرعت و بازدهی کمتری دارند. این آمار مبین این حقیقت است که کاهش لیتوگرافی و به تبع آن افزایش تعداد ترانزیستورها، نتوانسته است بازدهی نهایی SSDها را بهبود بخشد و به نظر می رسد که برگ برنده کاهش لیتوگرافی در تولید تراشه های NAND کارایی خود را از دست داده است. مشکلات دیسک های جامد هیچ کس منکر این نیست که «درایوهای جامد بهترین جایگزین برای هارددیسک های مکانیکی هستند.» اما بدون تردید این نوع قضاوت با ملاحظاتی نیز همراه است. اگر شما به تازگی یکی از SSDهای پرسرعت را برای استفاده در کامپیوترتان خریده اید، متوجه سرعت زیاد خواندن و نوشتن اطلاعات شده اید و از هزینه ای که کرده اید، خوشحالید. اما بهتر است بدانید به مرور زمان و با افزایش حجم اطلاعات ذخیره شده در درایو جامد، سرعت خواندن و به خصوص نوشتن اطلاعات SSD کاهش می یابد. همان طور که اشاره شد، در دیسک های جامد سرعت خواندن و نوشتن در مقایسه با هارددیسک ها بسیار بیشتر است؛ اما یکی از معضلات درایوهای جامد سرعت کم بازنویسی بر روی سلول های حافظه حاوی اطلاعات است. قبل از انجام بازنویسی، نیاز است تا فضای مورد نیاز برای این عملیات ایجاد شود. شاید در تئوری بتوان داده های سطح یک صفحه را حذف کرد؛ ولی ممکن است این عمل تأثیر مخربی روی داده های سلول های کناری ایجاد کند. در SSD ها، صفحات به صورت یک جا خوانده و نوشته می شوند؛ این در حالی است که برای ایجاد فضای لازم برای نوشتن، ناچارند به جای یک صفحه، بلاکی را که صفحه مدنظر در آن قرار دارد، حذف کنند. پس بهترین راه ممکن، حذف اطلاعات یک بلاک تراشه NAND به صورت یک جا است. کنترلر دیسک های جامد برای بازنویسی اطلاعات جدید در صفحه هایی که حاوی اطلاعات قدیمی است، تنها یک راه در پیش رو دارد؛ ابتدا باید داده های جدید به حافظه منتقل شود تا بلاک مدنظر را کاملاً پاک کند، سپس اطلاعات جدید روی بلاک قدیمی پاکسازی شده نوشته و صفحات را به روزرسانی کند. این درست است که عملیات یادشده در کسری از ثانیه انجام می شود؛ اما به مرور زمان که فضای خالی از اطلاعات پر می شود، چرخه بازنویسی نیز زمان بیشتری را طلب می کند و سرعت درایو جامد را کاهش می دهد. زباله روبی (Garbage Collection) ویژگی جدیدی است که برای کمک به چرخه بازنویسی داده ها در SSDها به کار گرفته شده و در پس زمینه سیستم عامل فعال است تا بلاک های خالی را شناسایی و در مواقع نیاز از آن ها استفاده کند. این قابلیت در مواقع بیکاری سیستم عامل با یافتن بلاک های خالی و پر کردن آن ها از صفحات متفرقه، یک بلاک رابه کلی خالی و علامت گذاری می کند تا برای نوشتن اطلاعات آماده باشد. قابلیت Trim نیز یکی دیگر از راهکارهای جلوگیری از کاهش سرعت در SSDها است. با این دستور سیستم عامل سیگنال هایی را به درایو جامد ارسال کرده و بلاک علامت گذاری شده ای را که اطلاعات خاصی در آن وجود دارد، از بازنویسی معاف می کند. این مهم حجم عملیات بازنویسی و جابه جایی را کاهش داده و علاوه بر کم کردن مصرف انرژی، عمر درایو جامد را نیز افزایش می دهد. نکته قابل تأمل اینکه عمر مفید دیسک های جامد با ساختار تراشه های NAND ، با تعداد چرخه نوشتن اطلاعات ارتباط مستقیم دارد و هرچه دفعات نوشتن اطلاعات بر روی SSD بیشتر شود، عمر مفید آن نیز کاهش می یابد. کنترلر، بخش حیاتی درایو جامد است کنترلر در بیشتر دستگاه های الکترونیکی و دیجیتالی وجود دارد و بر چگونگی کارکرد بخش های دیگر دستگاه نظارت می کند. در برخی از مدل های هارددیسک مکانیکی نیز گاهی از دو کنترلر اصلی و فرعی استفاده می شود و این به دلیل وجود موتور چرخنده، هد و سایر المان های الکترونیکی هارددیسک است. دیسک های جامد نیز از یک کنترلر هوشمند و پیشرفته برای مدیریت دقیق رفت وبرگشت داده ها بهره می گیرند که البته ساختاری پیچیده تر دارد. بیش از 60 درصد سرعت درایو SSD به کیفیت و الگوریتم های استفاده شده در کنترلر آن وابسته است و 40 درصد باقی مانده نیز به کیفیت تراشه های ذخیره ساز NAND مربوط می شود. به کارگیری حجمی از حافظه DDR3 به عنوان حافظه نهان در SSDها مرسوم است و مدیریت آن نیز بر عهده کنترلر است. متأسفانه اطلاعات بیشتری از ساختار و نحوه عملکرد کنترلرها در دست نیست؛ زیرا سازندگان برای حفظ سهم بازار فروش تمایلی به افشای اطلاعات این پردازشگر های پیشرفته ندارند. این در حالی است که روند ساخت فلش های NAND با نانومترهای کوچک تر نیز به چالش بزرگی تبدیل شده است و اکنون حافظه های یادشده که با فناوری ۲۰ نانومتری به تولید رسیده اند، در مقایسه با نمونه هایی که با فناوری ۴۰ نانومتری تولید شده اند، سرعت و قدرت کمتری دارند؛ اما ظرفیت در نمونه های ۲۰ نانومتری افزایش یافته است. به این ترتیب می توان امیدوار بود که دیسک های جامدی با ظرفیت بیش از یک ترابایت و قیمت مناسب در اختیار کاربران خانگی قرار گیرد. درایوهای جامد به گونه ای طراحی شده اند که بیت به بیت اطلاعات ذخیره شده در سلول های NAND، توسط کنترلر بررسی و بازبینی می شود. برای اینکه داده ای بر روی سلول های NAND ذخیره شود، نیاز است تا تمامی بیت های بلاک مدنظر از وضعیت یک به وضعیت صفر تغییر یابد و در عمل امکان نوشتن اطلاعات جدید بر روی داده های قدیمی وجود ندارد. این محدودیتی است که وظیفه کنترلر را سنگین تر می کند؛ زیرا کنترلر ناچار است سلول های آزاد و بدون داده را پیدا کند و در اختیار داده های جدید قرار دهد. کنترلرهای عرضه شده توسط سازندگان معتبر از چند الگوریتم و تکنیک برای افزایش بازدهی و عمر مفید درایوهای حالت جامد بهره می گیرند: • Wear Leveling: به ماژول های سیلیکونی اجازه می دهد تا اطلاعات جدید را در کمترین بخش (صفحات) تراشه بنویسند. • Over Provisioning: با اختصاص دائمی بخشی از ظرفیت آزاد موجود دیسک جامد (بلوک هایی با ارزش صفر) برای کاهش عملیات جست وجوی فضای خالی، طول عمر و بازدهی نهایی SSD افزایش می یابد. • External Data Buffering: با افزودن چیپ حافظه DDR3، تعداد دفعات مراجعه کنترلر به سلول های NAND کاهش می یابد. بافرهای داده ممکن است به صورت آنبرد در داخل کنترلر (پردازشگر درایو جامد) نیز به کار گرفته شوند. • ECC: این قابلیت به درایو جامد اجازه می دهد تا خطای ایجادشده را تصحیح یا رفع کند. این ویژگی سال ها است که در حافظه های RAM حرفه ای نیز به کار گرفته می شود. • DSP: این الگوریتم با پیش بینی امکان وقوع خطا، به مکانیزم تصحیح خطای داخلی درایو جامد (ECC) کمک می کند. نشت بیت ها به سلول های مجاور یکی از خطاهایی است که ممکن است در درایوهای جامد و در هنگام بازنویسی اطلاعات جدید رخ دهد. • Write Amplification: تقویت نوشتن داده با کاهش تعداد دفعات جست وجو برای یافتن بلوک های خالی، چرخه نوشتن و پاک کردن تراشه های NAND را افزایش می دهد. • Internal NAND Management: مدیریت داخلی و گسترده تراشه های ذخیره ساز NAND توسط کنترلر برای جلوگیری از تکرار چرخه یافتن بلوک های قابل نوشتن. در حال حاضر چند شرکت بزرگ به تولید انحصاری کنترلر برای درایوهای حالت جامد مشغولند. سامسونگ، سندفورس، سیلیکون موشن، ایندی لینکز، اینتل، لینک مدیا و فیسون از سازندگان خوشنام کنترلر برای SSDها هستند. به جز دو شرکت سامسونگ و اینتل که از کنترلرهای بومی برای SSDهای تولیدشده خود استفاده می کنند، کنترلرهای دیگر سازندگان در محصولاتی با برند های OCZ، کروشال، کینگستون، کورسیر، سن دیسک، سیلیکون پاور، پلکستور، جل و ترنسند استفاده می شوند. ساختار و محدودیت های حافظه های NAND شرکت «توشیبا» در سال 1989 معماری این حافظه ها را معرفی کرد و 11 سال بعد به عنوان انتخابی در ذخیره سازی صنعتی اطلاعات، از آن استفاده شد. این تراشه های سیلیکونی غیرفرار برای نگهداری اطلاعات نیازی به منبع برق مداوم ندارند و به همین دلیل گزینه مناسبی برای ذخیره سازی اطلاعات بر روی حافظه های FDD و SSD هستند. تراشه های NAND در مقایسه با نوع قدیمی تر NOR، اندازه کوچک تر، ذخیره سازی بیت های بیشتر و به ازای هر بیت داده قیمت پایین تر دارند. سیلکون های NAND این امکان را فراهم کرده اند تا گیگابایت ها اطلاعات بر روی تراشه کوچکی، ذخیره و نگهداری شود. این نوع حافظه ها با ساختار ترانزیستورها در یک سلول با گیت شناور (Float Gate) طراحی شده اند. در این نوع ذخیره سازها، سلول ها کوچک ترین واحد برای عملیات خواندن و نوشتن هستند که تجمع تعدادی از آن ها صفحه (Page) را ایجاد می کند. مجموعه ای از صفحات، بلاک ها را تشکیل داده و تعدادی از بلاک ها نیز روی ویفر سیلیکونی جای می گیرد و شکل نهایی تراشه حافظه را شکل می دهند. یک بلاک می تواند حجم اطلاعاتی بین ۲۵۶ کیلوبایت تا چهار مگابایت را ذخیره کند. تراشه کنترلر مدیریت که به پردازشگر نیز معروف است، تمام چرخه خواندن، نوشتن و تأمین توان برای سلول های سیلیکون NAND را انجام می دهد. اگر داده ها در یک ردیف و مرتب ذخیره شده باشند، اندازه بلوک های ایجادشده بزرگ تر و سرعت دسترسی به اطلاعات افزایش می یابد. تراشه های ذخیره ساز NAND به سه روش زیر تولید می شوند: 1. سیلیکون های SLC، سرنام Single Level Cell، بهترین و کارآمدترین معماری و کلاس تراشه های NAND هستند. این ذخیره سازها هر بیت اطلاعات را در سلولی ذخیره کرده و قادرند تا 100 هزار سیکل پاک کردن یا نوشتن را در هر سلول حافظه تحمل کنند. از این روی بیشترین استقامت را از خود نشان می دهند. همچنین کمترین تراکم را با نرخ ذخیره سازی یک بیت در هر سلول با دو حالت صفر و یک داشته و در قیاس با فناوری های دیگر عمر بیشتری دارند. مصرف انرژی کمتر، سرعت نوشتن بیشتر و قیمت بالاتر، از ویژگی های حافظه های SLC به شمار می روند. SSDهای مجهز به این نوع حافظه ها برای خواندن و نوشتن اطلاعات به 25 و 250 میکروثانیه زمان نیاز دارند که کمترین زمان تأخیر در میان حافظه های NAND را به خود اختصاص داده اند. 2. نوع دوم تراشه های eMLC، سرنام Enterprise MLC، نسخه پرسرعت تر خانواده MLC است و برای استفاده در شرکت های بزرگ و تجاری طراحی شده اند. این نمونه از چرخه پاک کردن یا نوشتن اطلاعات تا 30 هزار سیکل در هر سلول برخوردارند و به لحاظ قیمت و بازدهی، حد فاصل دو مدل SLC و MLC هستند. از همین روی، در SSDهایی به کار گرفته می شوند که قادر به هزینه برای دیسک های SLC در تعداد بالا نیستند و ترجیح می دهند با هزینه کمتر، از دیسک های جامد با ساختار تراشه های eMLC استفاده کنند. 3. نوع سوم حافظه های ذخیره ساز MLC، سرنام Multi-Level Cell، است که بازدهی متوسطی را ارائه می کنند. هزینه تولید این نوع ذخیره ساز سه برابر کمتر از نوع SLC است و به همین دلیل در دیسک های جامد گروه مصرف کنندگان به کار گرفته می شوند. با وجود امکان ذخیره سازی دو بیت داده در هر سلول MLC، از چرخه پاک کردن یا نوشتن برابر با 10 هزار سیکل در هر سلول برخوردارند که نشان دهنده عمر مفید کمتر آن در مقایسه با تراشه های SLC است. سلول های این نوع حافظه دارای دو بیت و دربرگیرنده چهار حالت 00، 01، 10 و 11 بوده و طراح برای جبران کارایی، از سیستم تصحیح خطا در فریمور SSD با این ساختار استفاده می کند. هزینه کمتر تولید باعث شده است تا SSDهایی با تراشه های MLC، گزینه مناسبی برای کاربران نیمه حرفه ای باشد. زمان تأخیر این نوع حافظه ها در خواندن 50 و در نوشتن 900 میکروثانیه است. 4. تراشه های TLC، سرنام Three Level Cell، نوع چهارم ذخیره سازهای فناوری NAND هستند. اولین بار شرکت سامسونگ از آن استفاده کرد. این مدل پایین ترین هزینه تولید و بازدهی را در قیاس با سه مدل دیگر به خود اختصاص داده و بیشترین چرخه پاک کردن و نوشتن آن پنج هزار سیکل در هر سلول است. سرعت خواندن و نوشتن آن کمتر از مدل MLC بوده و با قابلیت ذخیره سه بیت و هشت حالت اطلاعات در هر سلول، کمترین طول عمر، سرعت خواندن و نوشتن و قیمت را در میان SSDهای بازار به خود اختصاص داده است. زمان تأخیر این حافظه ها در عملیات خواندن 100 و در نوشتن 1500 میکروثانیه است. SSDهایی با تراشه های TLC هزینه تولید کمتری دارند و برای مصرف کنندگان عمومی کامپیوترهای دسکتاپ و لپ تاپ ها گزینه مناسبی هستند؛ اما استفاده از این ساختار در کامپیوترهای سرور و مراکزی با اطلاعات حساس به هیچ وجه توصیه نمی شود. با اینکه این نوع حافظه ها انقلابی در صنعت ذخیره سازی اطلاعات به وجود آورده اند، با محدودیت هایی روبه رو هستند. تعداد دفعات خواندن و نوشتن و پاک کردن اطلاعات در این نوع حافظه چرخه معینی دارد و پس از آن، استفاده از تراشه های NAND امکان ناپذیر می شود. همچنین برای حذف داده ها، کنترلر ناچار است بلاکی را حذف کند که باعث افزایش زمان تأخیر خواهد شد. در سال های اخیر این محدودیت تا حدودی با فناوری «نشانه گذاری» رفع شده است و زمانی که کاربر دستور حذف اطلاعات را صادر می کند، داده های مدنظر علامت گذاری و به شکل منطقی حذف می شوند. اما این اطلاعات زمانی که داده های جدیدی برای نوشتن ایجاد می شوند، از روی بلوک ها حذف شده و دیگر قابل بازیابی نخواهند بود. حافظه های NAND امکان بازنویسی مستقیم داده ها را ندارند و به همین دلیل از فناوری Garbage Collection استفاده می کنند. برای نوشتن اطلاعات جدید، داده های قبلی باید پاک شود تا اجازه نوشتن مجدد صادر شود. در نتیجه باید بلاکی که اطلاعاتش علامت گذاری شده است، مجدد خوانده شده تا اطلاعات معتبر آن بر روی بلاک آزاد دیگری کپی شود؛ سپس صفحه های دارای اطلاعات غیرمعتبر آزاد شده و امکان نوشتن اطلاعات جدید بر روی آن ها میسر شود. این کار باعث می شود بلاک حاوی اطلاعات نامعتبر آزاد و برای نوشتن اطلاعات بعدی آماده شود. حافظه های NAND هم اکنون در تلفن های هوشمند، دوربین های دیجیتال، تبلت ها و بسیاری از دستگاه های هوشمند به کار گرفته می شوند. در حال حاضر شرکت های اینتل، میکرون، پاورچیپ، سامسونگ، اسکای هاینیکس و توشیبا، بزرگ ترین سازندگان تراشه های NAND در جهان هستند. ============================== شاید به این مقالات هم علاقمند باشید: سرعت، امنیت، ظرافت؛ مسئــله ایــن اسـت! تراشه های سیلیکونی و حراست از صفر و یک ها وسترن دیجیتال رسما شرکت سن دیسک را خرید ماهنامه شبکه ۱۸۰ با پرونده ویژه درایوهای SSD منتشر شد اینتل دو درایو SSD جدید معرفی کرد 9 ابزار جانبی USB-C برای سهولت بخشیدن به کارها جدیدترین ذخیره ساز سینولوژی خوش قیمت اینتل تولید عمده SSD جدید 800 گیگابایتی را آغاز کرد سونی دیسک جامد سری SLW-M را معرفی کرد بزرگ ترین SSD جهان با ظرفیت 13 ترابایت معرفی شد نگاهی به هارددیسک چهار ترابایتی بیرونی شرکت LaCie هارددیسک ها به زودی راهی موزه ها می شوند
دوشنبه ، ۳۱خرداد۱۳۹۵
[مشاهده متن کامل خبر]
این صفحه را در گوگل محبوب کنید
[ارسال شده از: ماهنامه شبکه]
[مشاهده در: www.shabakeh-mag.com]
[تعداد بازديد از اين مطلب: 101]
-
گوناگون
پربازدیدترینها