التخزين ذو الحالة الصلبة

الموسوعة الحرة

تُعدّ تقنية التخزين ذات الحالة الصلبة ( SSS ) تقنية تخزين حاسوبية غير متطايرة لا تحتوي على أجزاء متحركة، بل تعتمد فقط على الدوائر الإلكترونية . ويختلف هذا التصميم عن تقنية التخزين الكهروميكانيكي المغناطيسي الشائعة الاستخدام ، والتي تعتمد على وسائط متحركة مطلية بمادة مغناطيسية . [ 1 ] [ 2 ] وبشكل عام، تتميز تقنية SSS بسرعتها العالية، ولكنها أغلى ثمناً لكل وحدة تخزين. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

تستخدم أجهزة SSS عادةً ذاكرة فلاش ، لكن بعضها يستخدم ذاكرة وصول عشوائي (RAM) مدعومة ببطارية . وتأتي هذه الأجهزة بأنواع وأشكال وأحجام تخزين وخيارات توصيل متنوعة لتلبية متطلبات التطبيقات للعديد من أنظمة وأجهزة الكمبيوتر. [ 4 ]

ملخص

تاريخيًا، استُخدمت تقنية التخزين الثانوي في أنظمة الحاسوب للاستفادة من الخصائص المغناطيسية للطلاءات السطحية المُطبقة على الأقراص الدوارة (في محركات الأقراص الصلبة والمرنة ) أو شرائح الأغشية البلاستيكية المتحركة خطيًا (في محركات الأشرطة ). يتيح ربط هذه الوسائط المغناطيسية برؤوس القراءة/الكتابة كتابة البيانات عن طريق مغنطة أجزاء صغيرة من الطلاء المغناطيسي الحديدي بشكل منفصل ، وقراءتها لاحقًا من خلال رصد تغيرات المغنطة. ولكي تتم قراءة البيانات أو كتابتها، يجب أن تمر أجزاء محددة من الوسائط المغناطيسية أسفل رؤوس القراءة/الكتابة التي تتدفق بالقرب من سطح الوسائط؛ ونتيجة لذلك، تفرض عملية قراءة البيانات أو كتابتها تأخيرات لازمة لتحديد موضع الوسائط المغناطيسية والرؤوس، وتختلف هذه التأخيرات باختلاف التقنية المستخدمة. [ 6 ]

رسم توضيحي لظاهرة تضخيم الكتابة في أجهزة التخزين القائمة على ذاكرة الفلاش

بمرور الوقت، ساهم التقدم في سرعة وحدة المعالجة المركزية (CPU) في دفع عجلة الابتكار في تكنولوجيا التخزين الثانوي. [ 7 ] ومن هذه الابتكارات ذاكرة الفلاش ، وهي وسيط تخزين غير متطاير يمكن مسحه وإعادة برمجته كهربائياً.

تستخدم وحدات التخزين ذات الحالة الصلبة عادةً ذاكرة فلاش من نوع NAND ، والتي يمكن الوصول إليها على شكل أجزاء أصغر من السعة الكاملة للجهاز. ويكون الحد الأدنى لحجم الجزء (الصفحة) لعملية القراءة أصغر بكثير من الحد الأدنى لحجم الجزء (الكتلة) لعملية الكتابة/المسح، مما ينتج عنه ظاهرة غير مرغوب فيها تُسمى تضخيم الكتابة ، والتي تحد من أداء الكتابة العشوائية وعمر الكتابة لجهاز التخزين القائم على ذاكرة الفلاش.

تستخدم بعض أجهزة التخزين ذات الحالة الصلبة ذاكرة وصول عشوائي ( RAM) متطايرة وبطارية تحفظ محتويات الذاكرة دون انقطاع التيار الكهربائي طالما استمرت البطارية في تزويدها بالطاقة. لا تعاني وحدات التخزين القائمة على ذاكرة الفلاش من قيود البطارية، لكن وحدات التخزين المدعومة بذاكرة الوصول العشوائي أسرع ولا تتأثر بتضخيم الكتابة. [ 3 ] [ 8 ] [ 9 ]

نتيجةً لعدم احتوائها على أجزاء ميكانيكية متحركة، لا تتطلب وحدات التخزين ذات الحالة الصلبة أي تأخير في الوصول إلى البيانات كما هو الحال في أجهزة التخزين الكهروميكانيكية. وهذا يتيح معدلات عمليات إدخال/إخراج أعلى بكثير . إضافةً إلى ذلك، تستهلك وحدات التخزين ذات الحالة الصلبة طاقة أقل، وتتمتع بمقاومة أفضل للصدمات، وتنتج حرارة أقل، ولا تُصدر أي اهتزازات.

بالمقارنة مع الأجهزة الكهروميكانيكية، تميل الأجهزة ذات الحالة الصلبة إلى أن تكون أكثر تكلفة لنفس السعة، وعادةً ما تكون غير متوفرة بالسعات الأكبر المتاحة للأجهزة الكهروميكانيكية.

كذلك، تعاني الأجهزة التي تعتمد على ذاكرة الفلاش من تآكل الذاكرة ، مما يقلل من عمرها الافتراضي نتيجةً لقيود ذاكرة الفلاش التي تفرض عددًا محدودًا من دورات البرمجة والمسح المستخدمة لكتابة البيانات. ولهذا السبب، تُستخدم وحدات التخزين ذات الحالة الصلبة (SSD) بكثرة في محركات الأقراص الهجينة ، حيث تعمل كذاكرة تخزين مؤقتة للبيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر، بدلاً من أن تكون بديلاً كاملاً عن وحدات التخزين الثانوية التقليدية. [ 4 ] [ 5 ] [ 10 ]

أنواع الأجهزة

محرك أقراص الحالة الصلبة (SSD)، وهو عبارة عن جهاز بحجم فتحة 2.5 بوصة يستخدم واجهة Serial ATA (SATA).
المكونات الداخلية لبطاقة SD ، والتي تُظهر ذاكرة الفلاش والدوائر المتكاملة للتحكم.

توفر محركات الأقراص الصلبة (SSD) مساحة تخزين ثانوية للأنظمة المعقدة نسبيًا، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر الشخصية ، والأنظمة المدمجة ، والأجهزة المحمولة ، والخوادم الكبيرة ، ووحدات التخزين المتصلة بالشبكة (NAS). ولتلبية هذا النطاق الواسع من الاستخدامات، تُصنع محركات الأقراص الصلبة (SSD) بميزات وسعات وواجهات وأحجام وتصاميم مادية متنوعة. [ 4 ]

تتوفر وحدات التخزين ذات الحالة الصلبة أيضًا كوسائط قابلة للإزالة . بطاقة الذاكرة ، مثل MMC و SD ، مصممة لتناسب منفذًا خاصًا بها. أما ذاكرة الفلاش USB فتتصل عبر منفذ USB ولا تتقيد بالشكل والحجم كما هو الحال مع البطاقة. [ 2 ] [ 11 ]

بشكل عام، تستخدم محركات الأقراص الصلبة SSD واجهة سريعة نسبيًا مثل Serial ATA (SATA) أو PCI Express (PCIe) مقترنة بواجهة جهاز منطقية مثل AHCI أو NVM Express (NVMe). أما الأجهزة القابلة للإزالة فتستخدم واجهات أبسط وأبطأ مثل واجهة SD أحادية البت أو SPI . [ 12 ] [ 13 ]

انظر أيضاً

  • ذاكرة الأسطوانة – جهاز تخزين بيانات مغناطيسي يُستخدم كذاكرة العمل الرئيسية في العديد من أجهزة الكمبيوتر القديمة 
  • i-RAM – جهاز تخزين ذو حالة صلبة قائم على ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) من إنتاج شركة جيجابايت، ويعمل كقرص صلب SATA 
  • التخزين الضخم – أجهزة تخزين الكمبيوتر ذات السعة العالية 
  • التخزين المغناطيسي – مفهوم تخزين البيانات على وسيط ممغنط باستخدام أنماط مختلفة من المغنطة 
  • محرك ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) - وهو عبارة عن كتلة من ذاكرة الوصول العشوائي التي يتعامل معها نظام التشغيل كما لو كانت وحدة تخزين ثانوية. 
  • ذاكرة الوصول التسلسلي - فئة من أجهزة تخزين البيانات التي تقرأ البيانات المخزنة بالتسلسل 
  • موازنة التآكل – تقنية لإطالة عمر خدمة بعض أنواع وسائط تخزين الكمبيوتر القابلة للمسح، مثل ذاكرة الفلاش 

مراجع

  1. ↑ "ما هي تقنية التخزين ذات الحالة الصلبة (SSS)؟" . techopedia.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يوليو 2015 .
  2. 1 2 "التخزين الاحتياطي: البصري والحالة الصلبة" . jhigh.co.uk . 30 أغسطس 2011. تم الاطلاع عليه في 11 يوليو 2015 .
  3. 1 2 راوس، مارغريت؛ بوزي، بريان. "تعريف التخزين ذي الحالة الصلبة" . تيك تارجت . تم الاسترجاع في 11 يوليو 2015 .
  4. 1 2 3 4 مايكل سينجر (7 يناير 2013). "وحدات التخزين ذات الحالة الصلبة تستحوذ على مراكز البيانات - ببطء" . readwrite.com . مؤرشف من الأصل في 9 يناير 2013. تم الاطلاع عليه في 11 يوليو 2015 .
  5. 1 2 جوناثان كوربيت (4 أكتوبر 2010). "أجهزة التخزين ذات الحالة الصلبة وطبقة الكتل" . LWN.net . تم الاطلاع عليه في 11 يوليو 2015 .
  6. ↑ "Red Hat Enterprise Linux 3: مقدمة في إدارة النظام، الفصل 5. إدارة التخزين" . Red Hat . 2 نوفمبر 2013. مؤرشف من الأصل في 21 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 11 يوليو 2015 .
  7. ↑ "تسريع التطبيقات المالية باستخدام التخزين ذي الحالة الصلبة" (ملف PDF) . شركة LSI . نوفمبر 2011. الصفحات 1-2 . تم الاطلاع عليه في 11 يوليو 2015 . 
  8. ↑ كريس إيفانز (نوفمبر 2014). "أساسيات التخزين الفلاشي: كيف يعمل التخزين ذو الحالة الصلبة" . computerweekly.com . تم الاطلاع عليه في 11 يوليو 2015 .
  9. ^ شياو يو هو؛ إيفانجيلوس إليفثيريو؛ روبرت هاس؛ إلياس إلياديس؛ رومان بليتكا (2009). “اكتب تحليل التضخيم في محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة المستندة إلى الفلاش”. سيتيسيركس 10.1.1.154.8668 . 
  10. ↑ جويل سانتو دومينغو (17 فبراير 2015). "محركات الأقراص الصلبة SSD مقابل محركات الأقراص الصلبة HDD: ما الفرق؟" . pcmag.com . تم الاطلاع عليه في 11 يوليو 2015 .
  11. ↑ "أجهزة التخزين ذات الحالة الصلبة" . igcseict.info . 25 أبريل 2015. تم الاطلاع عليه في 11 يوليو 2015 .
  12. ↑ كريس هوفمان (19 سبتمبر 2014). "eMMC مقابل SSD: ليست جميع وحدات التخزين ذات الحالة الصلبة متساوية" . howtogeek.com . مؤرشف من الأصل في 14 يوليو 2015. تم الاطلاع عليه في 11 يوليو 2015 .
  13. ↑ "محرك الأقراص ذو الحالة الصلبة PCIe: ما هو وكيف يمكنك استخدامه" . computerweekly.com . يونيو 2010. تم الاطلاع عليه في 11 يوليو 2015 .