title iconكيف تعمل وحدات تخزين SSD، وما هو القادم بعدها؟

لفهم أسباب وكيفية اختلاف SSD عن الأقراص الميكانيكية، نحن بحاجة للحديث قليلًا عن الأقراص الصلبة، حيث أنّ القرص الصلب يخزن البيانات على سلسلة من الأقراص المغناطيسية المدورة ويُطلق عليها اسم الأسطوانة، حيث يوجد أداة للتحريك مع رؤوس القراءة والكتابة، وهذه الأداة توقف رأس القراءة، أو الكتابة على الموضع الصحيح من القرص لقراءة أو كتابة البيانات.

فرؤوس الأقراص عليها محاذاة مساحة من القرص من أجل كتابة أو قراءة البيانات (والقرص يدور بشكل مستمر)، وقد يحتاج القراءة من عدة مواقع لتفعيل برنامج أو تحميل ملف، مما يعني أنّه قد تضطر لانتظار دوران الأسطوانات في الموقع الصحيح عدة مرات قبل استكمال الأمر، وفي حال كان القرص في حالة سكون أو استهلاك للطاقة قد يستغرق الأمر عدة ثوان لبدء دورانه ليصل إلى طاقته الكاملة ويشرع بالعمل.

من البداية، كان واضحًا أنّه لا يوجد مجال للمقارنة بين سرعة الأقراص الصلبة وسرعة وحدة المعالجة المركزية (CPU)، حيث يتم قياس الكمون في الأقراص الصلبة (HDDs) بالميلي ثانية مقارنةً مع وحدة المعالجة المركزية النموذجية المقاسة بالنانو ثانية، وقد قدمت صناعة الأقراص الصلبة أسطوانات أصغر، وذواكر مؤقتة على القرص، وسرعة في الدوران، ولكن لايزال هناك الكثير من الأقراص السريعة جدًا، ويمكنها الدوران بسرعة فائقة تصل إلى 10,000 دورة بالدقيقة، وهي أسرع مجموعة أقراص دورانية على الإطلاق. بُنيت من أجل السوق الاستهلاكية، وقد تم تطويرها من قبل شركة ويسترن ديجيتال.

بما تختلف وحدات التخزين SSD؟

سُميّت أقراص الحالة الصلبة Solid State drive أو SSD اختصارًا بهذا الاسم؛ لأنّها لا تعتمد على الأجزاء المتحركة أو الأقراص الدورانية، وبدلًا من ذلك تحفظ البيانات على مجموعة من ذواكر NAND المصنوعة من ترانزستورات البوابة العائمة على عكس تصاميم الترانزستورات المستخدمة في ذاكرة الوصول العشوائية الديناميكية (DRAM).

يُظهر الرسم البياني أدناه تصميمًا بسيطًا لذاكرة الخلية، حيث يتم تخزين الإلكترونات في البوابة العائمة، وتُقرأ “0” في حال كانت مشحونةً أو “1” عكس ذلك. على عكس الطريقة التي نفكر بها عادةً من الصفر أو الواحد، حيث أنّه في ذواكر NAND الصفر يعني أنّه تمَّ تخزين البيانات في الخلية، ويتم تنظيم ذواكر NAND ضمن شبكة، ويطلق على مخطط الشبكة بأكمله اسم الكتلة، بينما نسمي الصفوف المفردة التي تشكلها الشبكة بالصفحة، وأحجام الصفحات الشائعة هي 4K ،K2 ،K8، أو K16 مع 128 إلى 256 صفحة لكل كتلة، ولذلك يختلف عادةً حجم الكتلة بين 256 كيلوبايت و 4 ميغابايت.

وذاكرة NAND أسرع من القرص الصلب، بينما زمن الوصول في ذاكرة NAND في الكتابة أبطأ بكثير من زمن الوصول في القراءة، وهي لا تزال تتفوق على وسائط الدوران التقليدية.

ما هي الفروقات الجوهرية التي تدفعك إلى الانتقال إلى أقراص SSD ؟

لفترةٍ كبيرة نسبياً في عمر الحواسيب الشخصية، كانت السلطة والهيمنة الكاملة لأقراص التخزين من فئة HDD، الأكثر انتشاراً وتوسعاً، وحتى هذه اللحظة، فإن الانتشار يظل حصراً على أقراص HDD. إلا إنه ومنذ عدة سنوات، ظهر في الساحة مُنافس جديد لهذه الفئة من الأقراص، وتحديداً منذ بدايات عام 2000. ولتوفر كلا الاختيارين في الأسواق في وقتنا الحالي، كان واجب علينا تعريف قرائنا الأعزاء بماهية الفروق بين كلا الفئتين، في مُحاولة لتسهيل الاختيار عليكم لبنائكم أجهزتكم الشخصية أو شراء الحواسيب المحمولة.

التعريف بالفئتين

إن أهمية أقراص التخزين في وقتنا الحالي هي بمثابة أهمية الماء بالنسبة للبشر، فهي تقوم بتخزين كل الملفات والبيانات التي نقوم باستخدامها دائماً إضافة إلى كونها عضواً أساسياً في عمليات إقلاع أنظمة التشغيل سواءً كانت Windows او Mac OS أو غيرها من أنظمة التشغيل المُتعددة. كما أنها تمتلك خاصية read/write والتي تُمكنك من الكتابة وحفظ الملفات عليها وقراءة ورؤية ما فيها.

نبدأ سوياً مع فئة الأقراص الأقدم في المجال وهي أقراص HDD أو ما تُعرف ب “Hard Disk Drive” والتي يعود أصلها إلى عام 1956 حيث قامت الشركة العريقة في مجال صناعة الحواسيب IBM بصُنع قرص صلب بحجم 3.5 ميجابايت حينها وكان بحجم ثلاجتين تقريباً -وهي السعة التي بالكاد تستطيع تخزين مقطع موسيقي بمتوسط جودة 128kbps في وقتنا الحالي- وقد كان يُستخدم فقط من قبل الحكومة أو المصانع، وتم إحالته إلى المعاش خلال عام 1969.

تطورت بعدها صناعة الأقراص الصلبة، ففي ثمانينيات القرن الماضي صدر أول الأقراص الصلبة التي أتت بحجم 5.25 بوصة، وبعد ذلك صدرت نسخ بحجم 3.5 بوصة في فئة الحواسيب المكتبية وأخرى بحجم 2.5 بوصة للحواسيب المحمولة. تغير الشكل كثيراً على مدار السنوات من Serial إلى IDE إلى SCSI وأخيراً إلى SATA، ولكن على كلٍ فجميعهم يقوم بنفس العمل، وهو توصيل القرص الصلب باللوحة الام لتتمكن من مُعالجة بياناتك الخاصة.

أما بالحديث عن هذه الأيام، فإن أقراص HDD بأحجام 3.5 و 2.5 بوصة تستخدم واجهة SATA في أغلب الأحيان. وقد نمت السعات كثيراً عن ذي قبل حيث انتقلت من الميجابايت إلى الجيجابايت حتى وصلت إلى التيرابايت (1024 جيجابايت) في وقتنا الحالي. حتى أنك تستطيع إيجاد إصدارات من أقراص HDD من فئة 3.5 بوصة بسعة 10 تيرابايت، فيما تصل الأقراص بحجم 2.5 بوصة إلى حد أقصى هو 3 تيرابايت.

تعمل أقراص HDD من خلال إبرة تدور حول عدة أسطوانات مما يجعل العملية بشكل عام “ميكانيكية” وهو ما له بعض العيوب والتي سنذكرها فيما بعد.

أما بالحديث عن الفئة الاحدث في هذه الصناعة وهي SSD أو ما تُعرف ب “Solid State Drive”، فقد بدأ ظهورها فعلياً مع ظهور الحواسيب المحمولة في الساحة مؤخراً في عام 2000. وفي 2007 استخدم OLPC XO-1 قرص SSD بسعة واحد جيجابايت، فيما استخدمت سلسلة Asus Eee PC 700 أقراص SSD بسعة 2 جيجابايت. كانت رقائق SSD في فئة Eee-PC الاقتصادية و XO-1 مُثبتة بشكل دائم باللوحة الأم.

ننتقل الآن بعد أن انتهينا من تعريف كلا الفئتين إلى الجزئية الأهم في مقالتنا اليوم والتي تُساعدكم حقاً في تحديد أيهما ستقومون بالشراء. ننتقل إلى المميزات والعيوب في كلا الوحدتين.

المميزات والعيوب

لكل فئة من الفئتين عيوب ومُميزات، بالطبع جميعنا نعلم أيهما الأفضل على الإطلاق ولكن سأحاول قدر المُستطاع التزام الحيادية كي يكون الخيار أمراً يخصكم وليس بتأثير من جانبي.

السعر

بالتأكيد عند الحديث عن شراء أي سلعة نبدأ أولاً بالتفكير في السعر وتحديد الميزانية المُخصصة لشراء هذه السلعة، وبالحديث هنا عن وحدات التخزين فقد يكون أول ما نُفكر به هو حجم وحدة التخزين مُقارنة بالسعر، ومن هذه النظرة لعدد الجيجابايت الموجودة في الوحدة، فإن فئة HDD تتفوق في هذه الفقرة. ذلك لأنها تحمل سعراً أقل بكثير مُقابل الجيجابايت على عكس فئة SSD.

فعلى سبيل المثال، إذا أردت شراء وحدة تخزين بحجم 1 تيرابايت من فئة HDD، ستحتاج إلى دفع حوالي 60 إلى 75 دولار فقط، ولكن إذا أردت شراء نفس السعة “إذا وجدتها” من فئة SSD فستحتاج ما يصل إلى 150 دولار. بحسبة بسيطة نجد أن سعر الجيجابايت الواحدة في فئة HDD يُعادل 7 سنتات، فيما يُعادل ثمن الجيجابايت الواحدة في فئة SSD 14 سنتاً وهو الضعف تقريباً. يُعد هذا بالتأكيد بسبب أقدمية HDD وكثرة انتشارها وهو ما ستظل عليه لفترة ليست بالقصيرة حسب التوقعات.

السعات المُتوفرة

عندما نتحدث عن السعات المُتوفرة من كل فئة نرى ان فئة HDD تُحرز تقدماً ملحوظاً للغاية، ذلك لأن فئاتها المُتوفرة أصبحت تصل إلى ما يزيد عن 10 تيرابايت، فيما تظل حدود فئة SSD عند حجم 4 تيرابايت، وإذا وجدته فأنت بالفعل محظوظ للغاية لأنه غاية في الندرة وسعره مُرتفع جداً. ولك ان تتخيل أن السعة الأكثر انتشاراً من فئة HDD حالياً هي 1 تيرابايت، وفي بعض الأحيان تكون سعة 500 جيجابايت لمن لم يقوموا بتحديث أجهزتهم منذ فترة، إلا أن سعة 500 جيجابايت من HDD تُعادل تقريباً سعر سعة 128 جيجابايت من فئة SSD.

على كلٍ، فإن في وقتنا الحالي لم تعد السعات الضخمة – بالرغم من زيادة انتشارها حالياً عما سبق – غاية في الأهمية بالنسبة للمُستخدمين العاديين، حيث يُمكنهم مُشاركة ملفاتهم والاحتفاظ بها بسهولة من خلال استخدام الخدمات السحابية، إلا أنها بالطبع تظل ذات أهمية بسبب انتشار أدوات التصوير عالية الجودة وإرتفاع أحجام الألعاب بسبب زيادة جودتها، فكلها أشياء مُتوازية مع بعضها البعض.

السرعة

ننتقل الآن لمنطقة تفوق فئة SSD فعلياً على فئة HDD وهي سرعة الأداء وسلاسته. فببساطة إذا قمت بتثبيت نظام تشغيل على هارد SSD سيقوم جهازك بالإقلاع في ثوانٍ معدودة، على عكس HDD والذي قد يصل لدقيقة في بعض الأحيان، إضافة إلى ثبات سرعة فئة SSD إن لم تكن تزيد مع الاستخدام على عكس HDD والذي تقل سرعته مع الاستخدام. كما تُوفر فئة SSD سرعة هائلة في نقل الملفات على عكس فئة HDD التي دائماً ما تكون عائقاً في عملية نقل الملفات.

التجزئة

تمتلك فئة HDD سطح دوار لتسجيل الملفات، مما يُعطي القدرة على التعامل بشكل أفضل مع الملفات التي يتم رصها بانتظام في قطع مُتلاصقة، لذلك؛ وبهذه الطريقة، تستطيع وحدة التخزين بدأ القراءة وانهائها في حركة مستمرة واحدة. وعندما يمتلئ الهارد، تتبعثر الملفات الكبيرة حول طبقات القرص. وهو ام يُعرف بالتجزئة أو fragmentation. ولكن، ومع تحسن إمكانيات القراءة والكتابة، فإن في حقيقة الأمر يُمكن لأقراص HDD أن يتم تجزئتها، ولكن لا يحدث نفس الشيء في أقراص SSD حيث لا تهتم بمكان تخزين البيانات على الشريحة، ذلك لأنها لا تعمل بقوة ميكانيكية. وهو ما يجعل من أقراص SSD أكثر سرعة في إدارة الملفات كبيرة الحجم.

قوة التحمل

كونها لا تمتلك أجزاء متحركة مثل أقراص HDD، فإن أقراص SSD تكون أكثر أماناً من مُنافستها لتحفظ ملفاتك في حالة الاصطدام أو الاهتزاز أو غيرها. تقوم أغلب الأقراص الداعمة للقراءة والكتابة بإيقافهم عندما يكون النظام مُغلقاً، ولكن الملفات تتطاير في أنحاء القرص أثناء العمليات، بجانب أيضاً أن عملية تخزين الملفات وتثبيتها لها حدود، لذا، ففي حالة الاستخدام العنيف للأجهزة، عليك ب SSD.

التوفر

عندما ننتقل للحديث عن التوفر، فيُمكنك ببساطة أن تحكم بنفسك من خلال النظر إلى قوائم منتجات الشركات الأكبر في تصنيع الأقراص الصلبة مثل Samsung و Seagate و Western Digital وغيرهم، وسترى بنفسك أن أقراص HDD الموجودة في كل شركة أكبر من عدد أقراص SSD الموجودة بها. أما بالحديث عن الأجهزة المُغلقة والمُجهزة، فلا يمكننا القول بأن أقراص HDD ستختفي تماماً على الأقل خلال ثلاثة إلى خمسة أعوام. بالتأكيد أقراص SSD تنمو بسرعة في السوق، إلا أن الحظ الأكبر لا يزال لدى أقراص HDD.

القراءة، الكتابة، والمسح

أحد الصعوبات الوظيفية لوحدات التخزين هو أن يمكن قراءة وكتابة البيانات بسرعة كبيرة إلى قرص فارغ؛ لأنّ الكتابة فوق البيانات بطيئة كثيرًا، فعندما تقرأ وحدة التخزين البيانات على مستوى الصفحة (أيّ الصفوف الفردية داخل شبكة الذاكرة NAND) يمكنها الكتابة على مستواها، بافتراض أنّ الخلايا المحيطة فارغة، وكما أنّه من الممكن محو البيانات على مستوى الكتلة، وذلك لأن فعل محو ذاكرة NAND يتطلب كميةً كبيرةً من الجهد، ويساعد محو البيانات على مستوى الكتلة في التخفيف من حدة هذه المشكلة.

والطريقة الوحيدة لتحديث صفحة في وحدة التخزين هو نسخ محتوى الكتلة بأكمله إلى الذاكرة أو محو الكتلة، ومن ثم كتابة محتويات الكتلة القديمة وتحديث الصفحة. في حال كان القرص ممتلئًا ولا يوجد صفحة فارغة متوفرة، يتوجب على وحدة التخزين المسح الضوئي للكتل، ووضع علامة على القسم المحذوف والتي لم تحذف بعد ومسحها، ومن ثم نسخ المحتوى إلى الموقع الذي تم محوه للتو، وهذا هو السبب الذي يجعل وحدة التخزين أبطأ.

فاذا كنت قد استخدمت وحدة التخزين، فإنّه من المرجح أنّك قد سمعت عن ما يسمى “بمجموعة البيانات عديمة النفع”، حيث أنّ هذه المجموعة هي عملية خلفية تسمح للقرص بتقليل أثر تنفيذ البرنامج، والقيام بدورة الحذف عن طريق تنفيذ مهام معينة في الخلفية.

عندما تقوم بحذف ملف من نظام التشغيل من على القرص الصلب. لا يتم حذف الملف فورًا، وبدلًا من ذلك يقوم نظام التشغيل بإعلام القرص الصلب بإمكانية الكتابة فوق المساحة الحرة للقرص، حيث تم تخزين تلك البيانات في المرة التالية التي يحتاج فيها لإجراء عملية الكتابة.

وحده التحكم SSD

ينبغي أن يكون واضحًا الآن أنّ وحدة التخزين تتطلب آليات تحكم أكثر تطورًا من الأقراص الصلبة، وتستخدم بعض الأقراص خوارزميات ضغط البيانات لتقليل إجمالي عدد الكتابات، وتحسين عمر الأقراص.

ما بعد SSD

تقدم الذواكر تحسينات هائلة على الاقراص الصلبة، ومن المتوقع أن تستمر القدرات المحركة والسعر لكل غيغابايت في الارتفاع والانخفاض على التوالي، ولكن هناك فرصةً ضئيلةً أن تواكب وحدات التخزين الأقراص الصلبة في سعرها لكل غيغابايت.

لكن في الوقت الراهن، لا تزال ذواكر Optane جديدة ومكلفة للغاية لمجاراة ذواكر NAND، ولكن هذا يمكن أن يتغير في المستقبل.

 
 
 
 
 
 

title iconمواضيع اخرى ضمن  المقالات و الدراسات

Siemens 3WL air circuit breakers (ACBs)

فيما يلي فيديو يشرح قاطع 3WL وهو طبعا طراز قديم من شركة سيمنس ...

التعريف بالقواطع الهوائية ACB

هي هذا المقال سوف تتعرف وبشكل مختصر على القاطع الهوائي مميزاته وأين يستخدم وستحتاج لمزيد من المعلومات لكي تستطيع اختيار القاطع أو التعامل معه

أفضل محاكي ببجي للكمبيوتر 2020:

نقوم بالحديث بالتفصيل عن أفضل محاكي أندرويد لتشغيل لعبة ببجى المجانية التى تساعدك على تشغيل لعبة ببجى موبايل على شاشة الكمبيوتر بدون دفع أى رسوم ، تابع وتعرف على كل المعلومات ومتطلبات تشغيل المحاكيات أولاً لمعرفة المحاكى المناسب لجهاز الكمبيوتر الخاص بك ثم إبدأ بعد ذلك فى التحميل والتثبيت وتشغيل ببجى على شاشة جهاز PC .

هل لازال التعدين مجديا؟؟

بالتأكيد ومما لا شك فيه أن الكثير من المتابعين في الوطن العربي بل وفي العالم في الفترة الحالية يعلمون ما هو تعدين العملات الرقمية Mining أو التعدين إختصاراً، وماهية العملات الرقمية Bit Coins / CryptoCurrency والتي أصبحت في فترة من الفترات حديث الكثيرين في العالم التقني

معرض ومؤتمر "الصحة العربي" 2020: الإنتقال من الرعاية الصحية الطبية إلى الوقائية

الوقاية من الأمراض والكشف عنها ووقف انتشار الإصابات الناجمة عنها كفيروس كورونا، تحديات رئيسية تمت مناقشتها في دبي، خلال الدورة ال 45 لمعرض الصحة العربي والذي حضره 55 ألف مشارك من 159 دولة. السؤال هو: كيف يتنكن الذكاء الاصطناعي من تغيير قطاع الرعاية الصحية؟

تاريخ موجز عن الـ blockchain

العديدَ من التقنياتِ التي ننظرُ إليها الآن على أنَّها تقنيَّاتٌ مَفروغٌ من وجودِها كانتْ في الحقيقةِ ثورةً ضخمةً في الوقتِ الذي اكتُشِفتْ فيه، ففي الماضي مثلاً؛ عندما كانَ الشخصُ يغادرُ مكتبَه أو بيتَه كانَ من الصعبِ الوصولُ إليه والتحدثُ معَه

كل ما تريد معرفته عن بطاريات الهواتف الذكية

تعتبر بطاريات الهواتف الذكية من أهم أجزاء الجوالات الخاصة بنا، وهناك عدة أسئلة تتعلق بالبطارية تحير الجميع مثل: كم ستعمل البطارية في مدة الشحن الواحدة؟ وكم تستغرق عملية الشحن؟ وما الفرق بين أنواع بطاريات الهاتف المتواجدة؟

جيف بيزوس

جيف بيزوس رجل أعمال أمريكي. وهو المؤسس، الرئيس، المدير التنفيذي ورئيس مجلس إدارة شركة أمازون دوت كوم.

المزيد
 

title icon اكثر الاخبار قراءة

عانى عدد من مستخدمي هواتف بكسل وبعض الهواتف الأخرى العاملة بنظام أندرويد باي 9، من تشغيل خاصية موفر الطاقة بشكل تلقائي والبطارية في حالة شحن شبه كامل ... المزيد
أعلنت فيسبوك أنها تطور أنظمة جديدة تعتمد على الذكاء الاصطناعي لحماية مستخدمي موقعها من استلام الرسائل التي تحوي صورا قد تستفز مشاعرهم أو تسيء لهم. ... المزيد
رصد باحث أمني مؤخراً تعليمات برمجية في صفحات CSS على شبكة الأنترنت، قد تؤدي إلى تعطل مفاجئ لهواتف الأيفون أو أجهزة الآيباد ثم إعادة تشغيل الأجهزة من جديد. ... المزيد
أعلن قسم الخدمات المالية التابع لشركة BMW عن عقده شراكة مع شركة البلوكشين الناشئة “Bloom” في محاولة لتبسيط رحلة عملائها وتجربة المستخدم. ... المزيد
استعرضت شركة Huawei مؤخرا حاسبا شخصيا مميزا، من المنتظر أن يصبح المنافس الرئيسي لأجهزة "MacBook Pro" التي تنتجها آبل. وزودت الشركة حاسبها الجديد "MateBook X Pro" بنظام تشغيل "Windows 10"، ومعالج إنتل "Core i5 8250U" من الجيل الثامن ... المزيد
أعلنت شركة فيسبوك في اتجاه مختلف تمامًا عن مجال عملها، عن وظيفة على شبكتها تطلب فيها المؤهلين لمنصب مدير سياسات حقوق الإنسان من التقديم، كوّن الشركة ترغب في تحسين سياستها وعملها لتعزيز دور حقوق الإنسان ... المزيد
انخفضت القيمة السوقية لسوق العملات الرقمية من 205 مليار دولار إلى 199 مليار دولار، حيث انخفض سعر البتكوين إلى ما دون مستوى 6500 دولار مرة أخرى. ... المزيد
أعلنت شركة Xiaomi الصينية عن نيتها إطلاق هاتفين منافسين في الأسواق العالمية. ومن المنتظر أن يأتي الهاتف الأول "Redmi Note 6" بهيكل معدني أنيق، وشاشة بمقاس 6.18 بوصة بدقة عرض "2246х1080" بيكسل ... المزيد
استعرضت شركة Qualcomm للصناعات التقنية مؤخرا أحدث ساعاتها الذكية بمواصفات منافسة وغير مسبوقة. وزودت ساعة "Snapdragon Wear 3100" الجديدة بأحدث التقنيات المتطورة، كمعالج "A7" رباعي النوى ... المزيد
يسعى تطبيق المراسلة الشهير"الواتس آب" إلى توفير ميزة جديدة لمستخدميه، سبق أن لاقت استحسانا في تطبيقات أخرى مثل يوتوب وتويتر. ... المزيد