حافظه‌ SSD چیست و چگونه کار می‌کند؟ – راهنمای جامع

این روزها هر کسی که به دنبال خرید یک رایانه‌ی جدید یا ارتقای رایانه‌ی قدیمی خود باشد، قطعا می‌خواهد به جای هارد دیسک‌های سابق، یک حافظه‌ی SSD تهیه کند. در واقع خریدن حافظه‌ی HDD به جای SSD یکی از بهترین کارهایی است که می‌توان در هنگام ارتقای یک رایانه انجام داد. ولی این حافظه‌ها چگونه باعث بهبود عملکرد رایانه‌ی ما می‌شوند و چرا باید به خرید آن‌ها فکر کنیم؟

در این مطلب با حافظه‌های SSD و نحوه‌ی کار کردن آن‌ها آشنا شده و خواهید فهمید که برای ما چه مزیتی به همراه دارند. همچنین با یکی از بزرگترین مشکلات SSD نیز آشنا خواهید شد. امیدواریم که این مطلب شما را در انتخاب بهتر بین HDD و SSD یاری کند.

آشنایی با عملکرد حافظه‌ها در رایانه

برای این که با عملکرد حافظه‌های SSD و فواید آن‌ها آشنا شوید، باید ابتدا نحوه‌ی عملکرد حافظه در رایانه را درک کنید. معماری حافظه در رایانه به سه بخش اساسی تقسیم شده است:

1. کش (Cache)
2. حافظه (Memory)
3. درایو داده‌ها

هر کدام از این موارد مسئولیت مهمی را بر عهده دارند که این مسئولیت شیوه‌ی عملکرد آن‌ها را رقم می‌زند.

کش، داخلی‌ترین واحد حافظه است. در هنگام انجام هر محاسباتی، رایانه‌ی شما از کش به عنوان حافظه‌ی دم دستی استفاده می‌کند. مسیر الکتریکی به کش کوتاه‌ترین مسیر است که باعث می‌شود دسترسی به آن تقریبا در لحظه و بلادرنگ انجام شود. با این حال این حافظه بسیار کوچک است، از همین رو اطلاعات داخلی آن به طور مداوم در حال بازنویسی هستند.

حافظه در واقع نقش واسط را بازی می‌کند. این نوع حافظه به نام RAM ‏(Random Access Memory) یا «حافظه با دسترسی تصادفی» شناخته می‌شود. حافظه بخشی است که رایانه اطلاعات نرم‌افزارها و پردازش‌های در حال اجرا را در آن نگه‌داری می‌کند. دسترسی به RAM از کش به مقدار بسیار کمی آهسته‌تر است.

درایو داده‌ها محلی است که اطلاعات به طور دائم در آن نگه‌داری می‌شوند. اینجا بخشی است که شما نرم‌افزارها، فایل‌های تنظیمات خاص، اسناد، فایل‌های موسیقی، فیلم‌ها و هر چیز دیگری را نگه‌داری می‌کنید. هنگامی که می‌خواهید به یک فایل دسترسی داشته باشید یا یک نرم‌افزار را اجرا کنید، رایانه باید اطلاعات آن را از درایو داده‌ها خوانده و در حافظه‌ی RAM وارد کند.

نکته‌ی مهمی که باید به آن توجه کنید این است که بین این سه مورد، تفاوت سرعت بسیار زیادی وجود دارد. در حالی که سرعت کش و RAM بر اساس نانوثانیه محاسبه می‌گردد، هارد دیسک‌های معمولی بر اساس میلی‌ثانیه کار می‌کنند. به عبارتی دیگر، درایو داده‌ها تگنای سیستم به شمار می‌رود، یعنی هر چقدر هم که همه اجزای رایانه سریع باشند، با این حال یک رایانه تنها می‌تواند در حدی سریع باشد که درایو داده‌ها بتواند از پس آن بر بیاید.

حافظه‌های SSD از اینجا وارد قضیه می‌شوند. در حالی که هارد دیسک‌های سنتی بسیار کندتر از کش و RAM هستند، حافظه‌های SSD بسیار سریعتر عمل می‌کنند. چنین حافظه‌ای باعث کاهش زمان مورد نیاز برای بارگیری برنامه‌ها و پردازش‌ها شده و باعث می‌شود رایانه‌ی شما بسیار سریعتر از قبل عمل کند.

درایو‌های حالت جامد چگونه عمل می‌کنند؟

حافظه‌های SSD یا «Solid-State Drives» که از نظر لغوی به معنای «درایوهای حالت جامد» هستند، هدفی یکسان با درایو‌های هارد دیسک یا همان HDD ‏(Hard Disk Drives) دارند؛ هر دوی این حافظه‌ها برای نگه‌داری طولانی مدت اطلاعات تهیه شده‌اند. تفاوت این دو در این است که حافظه‌های SSD از نوعی حافظه به نام «حافظه‌ی فلش» (Flash Memory) استفاده می‌کنند که تقریبا همانند حافظه‌ی RAM است. تفاوت اساسی بین SSD و RAM در مانایی داده‌ها است؛ بر خلاف RAM که پس از هر بار قطع جریان برق اطلاعاتش را از دست می‌دهد، اطلاعات داخل SSD برای همیشه در جای خود باقی خواهند ماند.

اگر یک هارد دیسک معمولی را باز کنید، تعدادی دیسک مغناطیسی به همراه یک سوزن مشاهده خواهید کرد که عمل خواندن داده‌ها را انجام می‌دهد. به عبارتی دیگر این هارد‌ها بسیار شبیه به رکورد پلیرها یا گرامافون‌ها عمل می‌کنند. قبل از این که سوزن موجود بتواند اطلاعات را بخواند، دیسک‌ها باید چرخیده و در محل صحیح قرار بگیرند.

حافظه‌های SSD از جدولی از سلول‌های برقی استفاده می‌نمایند تا امکان خواندن و نوشتن داده‌ها را با سرعت بالایی فراهم کنند. این جداول به بخش‌هایی به نام «صفحه» یا «pages» تقسیم شده‌اند که اطلاعات در آن‌ها ذخیره می‌شود. مجموعه‌ای از صفحات تشکیل «بلوک» می‌دهند.

دلیل این که به حافظه‌های SSD «حالت جامد» می‌گویند این است که هیچ عضوی از آن در حال حرکت نیست و همه‌چی ثابت و در سر جای خود قرار دارد.

شاید برایتان سوال شده باشد که دانستن ثابت بودن حافظه‌ی SSD چه کمکی به کاربر می‌کند؟ دلیل اهمیت این قضیه این است که حافظه‌های SSD تنها می‌توانند داده‌ها را در صفحات خالی هر بلوک بنویسند. در هارد دیسک‌ها امکان نوشتن داده‌ها در هر جایی از دیسک در هر لحظه فراهم بود که این مساله باعث سهولت در بازنویسی (overwrite) داده‌ها می‌شد. در حافظه‌ی SSD داده‌های صفحات را نمی‌توان مستقیما بازنویسی کرد و تنها می‌توان داده‌ها را در فضای خالی صفحات هر بلوک نوشت.

پس حذف داده‌ها در این حافظه‌ها چگونه انجام می‌شود؟ زمانی که تعداد کافی صفحه‌ی خالی در هر بلوک وجود داشته باشد، حافظه‌ی SSD تمام اطلاعات موجود در بلوک را وارد RAM کرده، تمام بلوک را حذف نموده و سپس اطلاعات را مجددا از RAM وارد بلوک می‌کند و صفحات استفاده نشده را خالی می‌گذارد. توجه داشته باشید که حذف کردن اطلاعات از حافظه‌ی SSD صرفا به معنای حذف دائمی آن‌ها نیست.

این مساله به این معنا است که حافظه‌های SSD با گذر زمان آهسته‌تر می‌شوند.

هنگامی که یک حافظه‌ی SSD جدید تهیه می‌کنید، تمام بلوک‌های آن را صفحات خالی تشکیل داده‌اند. در این شرایط زمانی که اقدام به نوشتن داده‌ی جدیدی در آن نمایید، این حافظه می‌تواند فورا با سرعتی شگفت‌انگیز این کار را برای شما انجام دهد. با این حال با گذر زمان اطلاعات بیشتری در آن نوشته خواهند شد و صفحات خالی بیشتری پر می‌شوند که این قضیه باعث به وجود آمدن صفحات خالی کوچک و پراکنده در سراسر بلوک‌ها می‌شود.

از آنجایی که یک حافظه‌ی SSD امکان بازنویسی مجدد داده‌های موجود در یک صفحه را ندارد، از این پس هرگاه بخواهید داده‌ی جدیدی در آن بریزید، SSD باید مراحل زیر را انجام دهد:

1. بلوکی را پیدا کند که صفحات استفاده نشده‌ی کافی داشته باشد.
2. صفحات مورد نیاز بلوک را شناسایی و ثبت کند.
3. تمام صفحات آن بلوک را خالی کند.
4. صفحات مورد نیاز را در بلوک خالی شده بازنویسی کند.
5. صفحات باقیمانده را با اطلاعات جدید پر کند.

به طور خلاصه، پس از این که تمام صفحات خالی یک حافظه‌ی SSD را پر کنید، این حافظه برای نوشتن هر داده‌ی جدیدی باید مراحل بالا را تکرار کند. بیشتر حافظه‌های فلش با این روش کار می‌کنند.

البته اشتباه نکنید، با وجود تمام این موارد، هنوز هم حافظه‌های SSD بسیار سریعتر از هارد دیسک‌های سنتی هستند و افزایش سرعتی که از این حافظه‌ها حاصل می‌شود، به طور کامل ارزش قیمت بالای آن‌ها نسبت به هارد دیسک‌ها را دارد.

مشکل بزرگ حافظه‌های SSD

حالا که می‌دانیم حافظه‌های SSD چگونه کار می‌کنند، می‌توانیم به سادگی متوجه مشکل بزرگ آن‌ها شویم. حافظه‌های فلش تنها می‌توانند به دفعات محدودی داده در خود بنویسند و پس از آن ذره ذره به مرگ خود خواهند رسید.

فیلم آموزش آشنایی با سخت افزار کامپیوتر و مونتاژ و اسمبل کیس + گواهینامه در فرادرس

کلیک کنید

این که چرا چنین اتفاقی می‌افتد مساله‌ای بسیار علمی است، ولی به طور ساده شده می‌توان این چنین تعریف کرد: در هنگام استفاده از یک حافظه‌ی SSD، جریان الکتریکی موجود در هر سلول داده‌ای آن باید به طور دوره‌ای ریست شود. متاسفانه با هر بار ریست شدن آن، مقاومت الکتریکی موجود در هر سلول افزایش می‌یابد که باعث افزایش ولتاژ مورد نیاز برای نوشتن اطلاعات در هر سلول می‌گردد. با مرور زمان ولتاژ مورد نیاز به قدری زیاد می‌شود که نوشتن در آن سلول غیر ممکن خواهد شد.

به همین دلیل، تنها می‌توان به دفعات محدودی اقدام به نوشتن در سلول‌های داده‌ای SSD کرد. البته این بدین معنا نیست که حافظه‌های SSD نمی‌توانند عمر طولانی مدتی داشته باشند.

اگر مطلب بالا برای شما مفید بوده است، احتمالاً آموزش‌هایی که در ادامه آمده‌اند نیز برایتان کاربردی خواهند بود.

• آموزش ذخیره و بازیابی اطلاعات
• مروری کوتاه بر تاریخچه‌ ذخیره‌سازی اطلاعات از دیروز تا امروز
• پنهان کردن درایوهای هارد دیسک در ویندوز
• ابزار مدیریت پارتیشن‌ها در ویندوز و آموزش استفاده از آن — راهنمای جامع
• پارتیشن‌بندی هارد دیسک چیست — راهنمایی از صفر تا صد

^^