با افزایش حجم و پیشرفت فن آوری حافظه های فلش، هزینه ی تولید و عرضه حافظه های SSD به صرفه تر شده است و دیگر نمیتوان از مزیت های زیاد حافظه های SSD در مقابل هارد دیسک های سنتی چشم پوشی کرد. ما امروزه با انواع مختلفی از حافظه های SSD و نیز اصطلاحات جدید مواجه هستیم که در اینجا به توضیح آنها و بیان مزیت ها و تفاوتهای آنها می پردازیم.
Firmware در حافظه های SSD
تمامی درایوهای SSD دارای نرم افزار کوچک اما حیاتی هستند که Firmware نامیده می‌شود. SSD یک قطعه سخت افزاری است که در نبود این نرم افزار، کوچک‌ترین ایده‌ای برای نحوه کار کردن ندارد. بنابراین Firmware روح درایوهای SSD است. Firmware در حافظه درایوهای SSD قرار دارد و توسط تراشه کنترلر اجرا و پردازش می‌شود.
درست همانند هر نرم افزاری دیگری از جمله سیستم عامل ، Firmware نیز نمی‌تواند بی‌نقص و عالی باشد. معمولاً Firmware درایوهای SSD بی‌وقفه تحت توسعه و بهبود هستند و از سوی کارخانه سازنده، بروزرسانی‌هایی برای آنها منتشر می‌شود. با اینکه شاید تغییرات صورت گرفته در Firmwareهای جدید به هیچ عنوان مشهود نباشند، اما بسیار حیاتی و ضرورتی است که Firmware مربوط به درایو حافظه های SSD را همیشه بروز نگه دارید و از آخرین نگارش موجود استفاده کنید.
بروزرسانی‌های Firmware می‌توانند به افزایش طول عمر درایو، رفع باگ‌ها و مشکلات، رفع مشکلات نا‌سازگاری و حتی قابلیت‌های جدیدی منجر شود. معمولاً سازندگان درایوهای SSD، بروزرسانی‌های Firmware را در سه دسته بندی مختلف قرار می‌دهند.
با هدف ساده کردن فرایند ارتقای Firmware، تقریباً تمامی سازندگان درایوهای SSD، بسته‌های نرم افزاری مدیریتی (Tool Box) دارند که در داخل خود سیستم عامل قابل اجرا هستند. پیشنهاد می‌شود پیش از بروزرسانی Firmware، از محتویات SSD پشتیبان بگیرید هرچند احتمال خرابی فایل‌ها بسیار ناچیز است. در نهایت توصیه می‌شود که همواره Firmware درایوهای SSD را برای در دسترس بودن نسخه جدید‌تر، بررسی کنید.
تراشه کنترلر حافظه های SSD
منظور از تراشه کنترلر در حالت کلی پردازنده‌ای است که وظیفه اجرای دستورات Firmware را بر عهده دارد که شامل مدیریت و کنترل حافظه‌های NAND و اجرای دستورات ورودی و خروجی می‌باشد که در نتیجه اهمیت بسیار زیادی در عملکرد یک SSD ایفا می‌کند.
در حال حاضر کمپانی‌های همچون JMicron، Marvell، SandForce، Intel و Indilinx در ساخت کنترلر فعالیت دارند. مهم‌ترین وظایف یک کنترلر به صورت کلی به شرح زیر می‌باشد:
– انجام و مدیریت عملیاتی مهمی چون Wear Leveling و Garbage Collection
– تصحیح خطاهای احتمالی به وجود آمده در داده‌ها
– مدیریت و اجرای دستورات ورودی و خروجی (دستورات ورودی شامل نوشتن و دستورات خروجی شامل خواندن داده از حافظه‌های NAND می‌شوند)
– انجام عملیات رمز گذاری بر روی داده‌ها بر ارتقای سطح امنیت اطلاعات
علاوه بر موارد بالا نوع حافظه‌های NAND و نوع رابط ورودی/خروجی نیز توسط کنترلر تعیین می‌شوند.
در تمام SSDها یک کنترلر از طریق تعدادی کانال ارتباطی به طور همزمان به چندین چیپ حافظه NAND متصل می‌باشد که همین ویژگی کلیدی سرعت بالای SSD را در انجام عملیات خواندن و نوشتن رقم می‌زند. در اینجا باید به این نکته توجه داشت که هر چیپ حافظه NAND به تنهایی دارای سرعت خواندن و نوشتن پایینی است ولی این مشکل زمانی که به طور مثال از ۸ و یا ۱۶ چیپ به طور همزمان برای خواندن و نوشتن یک یا چند داده استفاده می‌شود به طور کامل برطرف می‌شود. در‌واقع کنترلر، نحوه عملکرد و ارائه ویژگی‌های مختلف SSD را تعیین می‌کند.
وجود کنترل به قدری اهمیت دارد که برخی از سازندگان درایوهای SSD تصمیم به خریدن کمپانی‌های سازنده‌ی کنترلر گرفته‌اند تا بیش از پیش کنترلرها را برای درایوهای خودشان بهینه کنند. بد نیست بدانید دو درایو SSD از سازندگان مختلف که از کنترلر و حافظه‌های مشابه با ظرفیت مشابه بهره می‌برند، تقریباً کارآیی نزدیک به هم دارند. البته نسخه Firmware و برخی فاکتورهای دیگر نیز می‌تواند در کارآیی درایو موثر باشد.
NAND Flash در حافظه های SSD
عبارت NAND به دروازه‌های ورودی و خروجی منطقی در ساختار حافظه برای انتقال اطلاعات اشاره دارد. تراشه‌های حافظه‌ی مورد استفاده در درایوهای SSD از نوع حافظه‌های فلش NAND هستند که یک کنترلر مدیریت آنها را بر عهده دارد. این حافظه برای نگه داشتن اطلاعات در خود نیازی به جریان مداوم برق ندارد و در صورت قطع برق، اطلاعات را در خود نگه خواهد داشت. سازنده‌ی درایو SSD لزوماً همان سازنده‌ی حافظه‌های NAND مورد استفاده در درایو نیست (برای مثال در درایوADATA SP920SS ، از حافظه‌های NAND ساخت شرکت Micron استفاده‌شده است). همچنین در زمان خرید نیازی نیست که توجهی ویژه به سازنده‌ی حافظه NAND مورد استفاده در درایو داشته باشید، زیرا حافظه‌های NAND مورد استفاده با فناوری‌های مختلفی تولید می‌شوند و نوع فناوری مورد استفاده است که در کارآیی تاثیر خواهد داشت.
انواع تکنولوژی های MLC ، SLC و TLC در حافظه های SSD
این سه عبارت بیان‌کننده‌ی سه مدل اصلی حافظه‌های NAND به‌کار گرفته شده در درایوهای SSD هستند. توجه داشته باشید که دو مدل MLC یا Multi Level Cell و SLC یا Single Level Cell بیشترین میزان استفاده را دارند. حافظه‌های MLC اغلب قیمت پایین‌تری داشته و در اکثر درایوهای امروزی برای سیستم‌های دسکتاپ و لپ‌تاپ مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر سلول حافظه در MLC دارای دو بیت است و می‌تواند دربرگیرنده‌ی چهار حالت مختلف باشد. سلول حافظه در مدل SLC تنها یک بیت در اختیار دارد و دو حالت صفر یا یک را شامل می‌شود. این حافظه‌ها قیمت بالاتری دارند و در مدت‌زمان طولانی ثبات‌شان بیشتر است. به همین خاطر برای جبران ضعف حافظه‌های MLC در بروز خطا، یک سیستم تصحیح خطا در Firmware درایوهای مجهز به این نوع حافظه در نظر گرفته می‌شود تا در صورت لزوم وارد عمل شود. همچنین میزان Write Cycle یک حافظه MLC پایین‌تر از یک حافظه SLC است. اخیراً نسخه‌ای از حافظه‌های MLC با عنوان eMLC یا Enterprise MLC نیز ارائه شده است که در مقایسه با حافظه‌های MLC ثبات بیشتری دارند و بیشتر برای امور تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. حافظه‌ی TLC که اولین بار توسط سامسونگ در درایوهای سری 840 Series به کار گرفته شده قدمت کمتری دارد، اما کم‌کم دیگر سازندگان درایوهای SSD را نیز به خود جلب کرده است. TLC مخفف عبارت Triple Level Cell است و با داشتن سه بیت برای هر سلول حافظه، می‌تواند هشت حالت مختلف را در برگیرد. افزایش دانسیته‌ی ذخیره‌سازی باعث کاهش هزینه‌ی تولید این سری از حافظه‌ها شده، اما در عین حال باعث شده تا سازندگان مجبور به استفاده از سیستم‌های تصحیح خطای پیچیده‌تری باشند. این حافظه‌ها به ولتاژ متغیر پیچیده‌تری نیاز دارند و به نظر می‌رسد سلول‌های حافظه‌ی TLC زودتر از دیگر مدل‌های حافظه دچار خرابی می‌شوند. حافظه‌های TLC بیشتر برای مصرف‌کنندگان عادی و کسانی که با اطلاعات حیاتی سروکار ندارند توصیه می‌شود.
SSD Caching
این امکان وجود دارد که بتوان از درایو SSD به‌عنوان حافظه‌ی موقت Cache استفاده کرد. در این حالت اطلاعاتی که بیشترین میزان استفاده را دارند در این درایو ذخیره می‌شوند تا دسترسی به آنها سریع‌تر باشد (فناوری SRT اینتل یکی از روش‌های SSD Caching است). این روش در برخی از اولترابوک‌های مجهز به سیستم عامل ویندوز نیز به‌کار گرفته شده است و برخی از مادربردها نیز با داشتن پورت‌هایی همچون mSATA و M.2 از این فناوری پشتیبانی می‌کنند. در این روش در واقع از درایو اس‌اس‌دی به عنوان حافظه‌ی موقت یا همان حافظه‌ی کش استفاده می‌شود و یک هارد معمولی یا همان HDD به عنوان حافظه‌ی ذخیره‌سازی فایل‌های آرشیوی در نظر گرفته می‌شود.
SATA
در حال حاضر پورت SATA یا Serial ATA به پورت استاندارد برای انتقال اطلاعات در کامپیوترهای دسکتاپ و لپ‌تاپ تبدیل شده است و اکثر هارددیسک‌ها، درایو SSD و درایوهای نوری از این پورت بهره می‌برند. در کنار پورت SATA اتصال برق با طرحی مشابه با پورت SATA(اما با اندازه‌ی بزرگ‌تر) قرارگرفته که محل اتصال کابل برق است. در کامپیوترهای دسکتاپ این اتصالات به‌وسیله کابل به مادربرد وصل می‌شوند، اما در اکثر لپ‌تاپ‌ها اتصالات روی برد لحیم شده و درایو مستقیماً به برد وصل می‌شود. استاندارد سوم SATA جدیدترین استاندارد معرفی شده در این زمینه است که از حداکثر سرعت انتقال اطلاعات شش گیگابیت در ثانیه پشتیبانی می‌کند. برای دستیابی به این سرعت، هم درایو مورد استفاده و هم مادربرد باید از این استاندارد پشتیبانی کنند. در حال حاضر تمامی مادربردها و درایوهای SSD جدید با اندازه 2,5 اینچ همگی از استاندارد SATA III پیروی می‌کنند.