الأحد، 11 مايو، 2014

مقدمة عن أقراص SSD

السلام عليكم و رحمة الله





أقراص (SSD(solid state drive أو بالعربية "القرص الصلب الثابت" هي تكنولوجيا قديمة جدا ظهرت عمليا في سنوات 1980، على عكس الأقراص الصلبة الممغنطة HDD فإن أقراص SSD تقوم بتخزين البيانات إلكترونيا في شرائح سيليكونية، و تبقى تحتفظ بالمعلومات المخزنة فيها حتى لو لم تكن موصولة بالكهرباء.
من مميزات هذه الأقراص أنها خفيفة الوزن، قليلة الحرارة و لا تصدر أي ضجيج على عكس أقراص HDD التي تحتوي بداخلها محركا مما يؤدي نوعا ما إلى سماع ضجيج، أضف إلى ذلك سرعة نقل البيانات عند الأولى بالإضافة إلى قلة إستهلاك الكهرباء، أما من ناحية الأحجام فسابقا أقراص SSD كانت تأتي بأحجام صغيرة كـ 64GB و  120GB و بأسعار تعتبر على الأقل 5 أضعاف قرينتها، أما الآن و معا تطور تقنيات التخزين فإن أقراص SSD تأتي قريبا بكل الأحجام، -256GB-500GB-800GB-1TB-128GB وحتى 4TB مثل ما أعلنت عنه شركة Sandisk.
تقنيات التخزين:
أقراص SSD تستعمل رقاقات مبنية على تكنولوجيا NANO للتخزين، حيث تقوم بتخزين 1 بت في كل خلية مما يعطي حالتين: الصفر في حالة التخزين و الواحد في حالة الحذف، هذا جعل من عملية إنتاج أقراص SSD مرتفعة الثمن و قليلة المساحة، أما الآن فإنه مع ظهور تقنية Multi level cell أو بالعربية "تعدد الطبقات في الخلية"، حيث يقصد به هنا تخزين أكثر من بت واحد في الخلية مما يعطي مساحة أكبر للتخزين و لكن هذه التقنية تأتي مع سلبيات من بينها أن السرعة و الأداء سيقلان كلما زادت عدد البيتات المخزنة في الخلية الواحدة، السلبية الأخرى ستكون في صعوبة التحقق من الأخطاء نظرا لحالة عدد البتات في الخلية، مثلا لو تم تخزين 2 بت في الخلية الواحد فإنه ستكون هناك 4 حالات كالآتي: 00-01-10-11، أي بالشكل العام ستكون: عدد البتات 2 ، هذا سيزيد من وجود أخطاء أثناء الكتابة لهذا سيكون تطوير خوارزميات تصحيح الأخطاء أعقد مما سيأثر على أداء القرص.
القائمة التالية توضح أهم الفروقات بين حجم التخزين في كل خلية:
Single level cell SLC: يتم تخزين بت واحد في كل خلية، تعتبر أقراص الSSD المبنية بهذه الطريقة الأغلى و الأسرع في الأداء، عادة تكون موجهة للشركات كون السرعة أهم من شيء آخر.
Multi level cell MLC: يتم تخزين بتين في كل خلية، هذه الأقراص تكون أرخص بكثير عن المصنوعة بتقنية SLC لكنها أبطأ نوعا ما.
Triple level cell TLC: يتم تخزين ثلاث بتات في كل خلية، تعتبر هذه الأقراص هي الأرخص من نوعها و هي موجهة للمستهلك العادي، للأسف سرعتها هي الأبطأ مقارنة بـ MLC و SLC لكن يبقى SSD أسرع من HDD.
دورة P/E:
بما أن الخلايا يتم شحنها في كل مرة عند الحذف و الكتابة فإن هذا من شأنه أن يضر بها بعد عدد معين من الشحن، يعرف هذا بدورة الكتابة و الحذف أو بـ programming/erasing cycle، أقراص SSD المبنية بتقنية SLC تأتي بأطول عمر، بعدها تقنية MLC، أخيرا تقنية TLC.
الخلايا التي تعتمد على تقنية SLC يمكنها التحمل حتى 100000 مرة كتابة، أي أنه يمكن الكتابة و الحذف من الخلية حتى 100000 مرة، بعدها الخلية تصبح غير قابلة للتخزين، بالنسبة لتقنية MLC فإن قدرة التحمل تكون حتى 10000 مرة، أما TLC فقدرة التحمل تكون 5000 مرة في أحسن الأحوال.
أكيد هذا سيدفعك إلى السؤال عن عمر قرص SSD خاصة إن كنت من أصحاب النسخ و الحذف، فريق hardware.info قام بعمل محاكاة عمر SSD و ذلك بالكتابة و الحذف فيه عدة مرات مع مقارنة الهاش بهاش الملف الأصلي، إن تغير الهاش فذلك يعني أن الخلايا بدأت بالتدمر، يمكنك رأيت النتائج في الصفحة رقم 10 مباشرة من هنا .
أما لو أردتم معرفة كم سيدوم قرص SSD بتقنية تخزين TLC فإنه سيبقى على الأقل 23 سنة بمعدل كتابة و حذف على القرص بحجم 30GB، أما بعد فالقرص فإنه سيكون غير صالح بعد 29 سنة.
غالبيتنا لا يقومون بتسجيل 30GB يوميا، لهذا شراء قرص SSD  بتقنية TLC سيكون آمنا و أرخص من شراء قرص SSD بتقنية MLC أو حتى SLC.