این روزها اگر کامپیوتری تازه خریده باشید یا کامپیوتر قدیمی خود را ارتقا داده باشید، حتما نام درایو حالت‌جامد (SSD) را شنیده‌اید و آن را خریداری کرده‌اید. درواقع تعویض HDD به SSD یکی از بهترین راهکارهای افزایش کارایی کامپیوتر است.

اما چرا و چگونه حافظه SSD به یک فناوری موفق تبدیل شده است؟

در این مقاله، به بررسی این موضوع که SSD دقیقا چه چیزی است و چگونه کار می‌کند و اینکه چرا این‌قدر مفید است و البته نکات ضعفی که باید راجع به این قطعه بدانید، خواهیم پرداخت. بنابراین برای آشنا شدن با این فناوری جدید تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.

توصیفی کلی از کامپیوترها و حافظه‌ها

برای اینکه به بررسی SSD بپردازیم ابتدا باید ببینم که حافظه کامپیوتری چیست. حافظه کامپیوتری به سه جنبه عمومی تقسیم می‌شود:

• کش cache
• مموری memory
• دیتا درایو data drive

هر سه دسته بالا ویژگی خاصی دارند که با آن کار ذخیره‌سازی و نگه‌داری را انجام می‌دهند.

کش درونی‌ترین حافظه کامپیوتری است. وقتی کامپیوتری در حال انجام کار و اجرا هست، پردازنده از کش برای نگه‌داری و محافظت داده‌های محاسبه‌شده و پردازش‌شده استفاده می‌کند. مسیرهای الکتریکی دسترسی به کش بسیار کوتاه هستند، به‌طوری‌که عملا بازخوانی و ذخیره در آن را فوری و آنی می‌کنند. کش بسیار قطعه کوچکی است، بنابراین داده‌ها به‌طور مداوم در آن ضبط می‌شوند.

مموری حالت میانه حافظه است. احتمال شما با نام رم (RAM) آن را می‌شناسید. رم قسمتی از کامپیوتر است که در آن داده‌های مرتبط با برنامه‌ها و نرم‌افزارها که در حال اجرا هستند، ذخیره می‌شود. دسترسی به رم نسبت به دسترسی به کش زمان‌بر است که البته این مقداری ناچیز به شمار می‌رود.

دیتا درایو آن قسمتی است که هر چیز دیگری برای اجرا و نمایش دادن در آن ذخیره می‌شود. این قسمتی است که تمام برنامه‌ها، فایل‌های پیکربندی، پرونده‌ها، موزیک، فیلم‌ها و هر چیز دیگری که ذخیره می‌کنید، در آن قرار می‌گیرد. زمانی که می‌خواهید به هر بخش مشخصی از درایو خود دسترسی و بازخوانی داشته باشید، کامپیوتر به بخش مشخص آن رفته و به رم انتقال می‌دهد.

نکته بسیار مهمی که باید بدانید این است که سرعت این سه بخش بسیار متفاوت است. کش و رم تقریبا به‌صورت آنی عمل می‌کنند و هیچ زمانی برای خواندن آن سپری نمی‌شود، اما کامپیوتر برای دسترسی به دیتا درایو در حد میلی‌ثانیه زمان سپری می‌کند.

در یک‌کلام دیتا درایو مانند ورودی عمل می‌کند. مهم نیست که دیگر بخش‌ها چقدر سریع فعالیت کنند اما کامپیوتر برای ذخیره کردن با سرعت دیتا درایو عمل خواهد کرد.

این بخشی است که SSD وارد ماجرا می‌شود. درحالی‌که HDD سنتی به‌اندازه مشخصی از کش و رم کندتر عمل می‌کند، SSD حتی می‌تواند سریع‌تر باشد. این امر می‌تواند زمان بسیاری را کاهش دهد که برای ذخیره و خواندن اطلاعات سپری می‌شد. به همین دلیل SSD سرعت کار کامپیوتر شما را به‌مراتب بیشتر خواهد کرد.

درایو حالت‌جامد چگونه کار می‌کند؟

عمل SSD دقیقا مانند HDD است. هر دو این قطعات داده و اطلاعات را برای زمانی طولانی ذخیره می‌کنند. SSD از سیستمی استفاده می‌کند که حافظه فلش نام دارد که بسیار شبیه حافظه رم است، با این تفاوت که رم تنها برای زمانی کوتاه و در هنگام اجرا، داده‌ها و اطلاعات را ذخیره می‌کند، اما SSD حتی اگر برق به آن نرسد اطلاعات و داده‌ها را نگه‌داری می‌کند.

اگر یک HDD را باز کنید، قطعه‌ای مغناطیسی به همراه یک سوزن (مانند یک صفحه گرام) برای خواندن اطلاعات خواهید دید. قطعه مغناطیسی با چرخیدن مکان سوزن را به قسمتی که باید خوانده شوند، هدایت می‌کند.

از طرف دیگر SSD یک شبکه از سلول‌های الکتریکی است که داده‌ها را ارسال و دریافت می‌کند. این شبکه به قسمت دیگر که “صفحه” نامیده می‌شود، تقسیم می‌گردد. این صفحه‌ها قسمتی هستند که داده‌ها در آن ذخیره می‌شوند. این صفحه‌ها به هم متصل می‌شوند و بلوک‌هایی را تشکیل می‌دهند.

دلیل نام‌گذاری این حافظه (درایو حالت‌ جامد) جدا نشدن و محکم بودن آن است.

SSD تنها در صفحه‌ای از بلوک داده‌ها را ذخیره می‌کند که خالی باشد. در HDD داده‌ها در هر قسمتی می‌توانند ذخیره شوند و به همین دلیل “ذخیره مجدد” داده‌ها در این نوع درایوها راحت بود. SSD نمی‌تواند داده‌ها را در هر بلوکی “ذخیره مجدد” کند؛ این قطعه تنها می‌تواند در فضای خالی ذخیره کند.

پس چگونه SSD داده‌ها را حذف می‌کند؟ وقتی تعداد صفحه‌های “استفاده‌ نشده” در بلوکی افزایش می‌یابد، SSD به بلوک دستور می‌دهد که داده‌ها را از مموری حذف کند و دستور دوباره ذخیره در بلوک را می‌دهد، این عمل در حالی است که صفحه‌های خالی کنار هم باقی می‌مانند. توجه شود که حذف کردن در این مرحله به معنای حذف کامل داده‌ها نیست. این عمل بدان معناست که SSD به‌مرور زمان کندتر می‌شود.

وقتی یک SSD تازه داشته باشید، این قطعه تعدادی بلوک با صفحه‌های خالی را دارد. وقتی شما داده‌ای را ذخیره کنید به صفحه‌ای خالی در بلوک می‌رود با گذشت زمان و ذخیره بیشتر اطلاعات، صفحه‌های بیشتری پرشده و صفحه‌های “استفاده‌نشده” به‌صورت پراکنده در قسمت‌های مختلف بلوک باقی می‌ماند.

ازآنجاکه SSD نمی‌تواند به‌راحتی در هر قسمتی ذخیره مجدد کند، هرزمانی که اطلاعاتی را بخواهید در آن ذخیره کنید مراحل زیر را طی خواهد کرد:

1. بلوکی به تعداد کافی صفحه “استفاده‌نشده” پیدا کند.
2. ضبط کند که کدام صفحه‌ها در آن بلوک لازم هستند.
3. تمامی صفحه‌های دیگر در آن بلوک را خالی کند.
4. صفحه‌های لازم را در بلوکی تازه ذخیره مجدد کند.
5. باقی‌مانده صفحه‌ها را با اطلاعات جدید پر کند.

بنابراین در یک‌کلام زمانی که تمامی بلوک‌های خالی را در SSD تمام کردید برای هر بار ذخیره جدید اطلاعات مراحل بالا باید طی شود. این روندی است که بیشتر حافظه‌های فلش استفاده می‌کنند.

البته با تمام این‌ها، درایو حالت‌جامد به‌مراتب سریع‌تر از درایو هارد دیسک است و مراحل بالا در مقایسه با سرعت HDD بازهم برتری دارند.

نقاط ضعف درایو حالت‌ جامد

حال که چگونگی کار و عملیات این درایو را دانستیم، به یکی از مهم‌ترین نقاط ضعف آن نیز باید توجه کنیم: حافظه فلش تعداد محدودی قابلیت ذخیره‌سازی دارد و البته بعد از آن خواهد سوخت.

توجیه‌های علمی زیادی دارد که چرا این اتفاق رخ می‌دهد، اما همین دلیل کافی است که بگوییم: هر SSD که استفاده شود، بار الکتریکی موجود در هر سلول داده آن باید دوره‌ای جایگزین شود. متاسفانه مقاومت الکتریکی هر سلول با هر دوره جایگزینی افزایش می‌یابد که این اتفاق ولتاژ موردنیاز برای ذخیره کردن در آن را افزایش می‌دهد. درنهایت ولتاژ موردنیاز برای ذخیره‌سازی به آن اندازه زیاد خواهد شد که ذخیره داده در آن غیرممکن می‌شود و اصطلاحا SSD می‌سوزد.

اینکه SSD بعد از تعداد مشخصی ذخیره اطلاعات می‌سوزد، بدان معنا نیست که مدت‌زمان خیلی زیادی عمر نخواهد کرد. طول عمر عمومی این حافظه در مقایسه با حافظه‌های قدیمی برابر یا حتی بیشتر است.