أصبحت محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة ( SSD^(SSDs) ) بسرعة التخزين المفضل على الكمبيوتر لأنظمة التشغيل والتطبيقات. ستجدها في أحدث أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف والأجهزة اللوحية وحتى وحدات التحكم.

بفضل الأداء الممتاز والمتانة الممتازة ، تُحدث محركات الأقراص هذه تناثرًا حقيقيًا ، ولكن ما هو محرك أقراص الحالة الثابتة ( SSD ) بالضبط ؟ 

كيف تعمل محركات الأقراص ^{(Hard Disk Drives)}الثابتة^(HDDs) التقليدية

لفهم ما يجعل محركات أقراص الحالة الثابتة^(SSDs) مختلفة ، نحتاج إلى إعادة عقارب الساعة إلى الوراء لفترة وجيزة وإلقاء نظرة على محركات الأقراص الثابتة^{(Hard Disk Drives)} التقليدية ( HDDs ). كان محرك الأقراص^(HDD) الثابتة هو النوع القياسي لمحرك الأقراص الذي تجده فعليًا في جميع أجهزة الكمبيوتر حتى وقت قريب.

داخل محرك الأقراص^(HDD) الثابتة ، ستجد قرصًا دوارًا واحدًا أو أكثر يسمى "الأطباق". كل طبق مقسم إلى مسارات وقطاعات. تصنع الأطباق عادة من الألمنيوم أو الزجاج وهي مطلية بمادة مغناطيسية.

يحتوي سطح الطبق على بلايين من المناطق الفردية التي يمثل كل منها جزءًا واحدًا من البيانات. يمكن أن تكون المنطقة ممغنطة أو غير ممغنطة ، تمثل واحدًا أو صفرًا.

بينما تتحرك الأطباق الدوارة بآلاف الثورات في الدقيقة ، تطفو رؤوس القراءة والكتابة الصغيرة المرتبطة بأذرع متأرجحة بعرض شعرة فوق الطبق للقراءة من محرك الأقراص أو الكتابة إليه.

محركات^(Hard) الأقراص الثابتة عبارة عن أجهزة معقدة بشكل لا يصدق وتحتوي على العديد من الأجزاء المتحركة الصغيرة والدقيقة والهشة. إنها أعجوبة حديثة أنهم يعملون جيدًا كما يفعلون. 

كيف يعمل محرك الحالة الصلبة (SSD)

تشترك محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة مع أجهزة أشباه الموصلات مثل وحدات المعالجة المركزية^(CPUs) وذاكرة الوصول العشوائي^(RAM) أكثر من محركات الأقراص الثابتة. تعمل كل من SSDs^(SSDs) و HDDs كأجهزة تخزين ، لكن محركات SSD^(SSDs) تعمل بطريقة مختلفة تمامًا.

داخل SSD^(SSD) نموذجي ، ستجد فقط شرائح الكمبيوتر. هناك شريحة تحكم SSD ، والتي تدير كيفية ومكان تخزين البيانات ، ولكن الجزء الأكبر من SSD يتكون من شرائح ذاكرة فلاش.

ذاكرة فلاش^(Flash) هي ذاكرة "غير متطايرة". لا تستمر الذاكرة المتطايرة^(Volatile) ، مثل ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، عند انقطاع التيار الكهربائي - تختفي البيانات المخزنة هناك. ^(RAM)على النقيض من ذلك ، مع الذاكرة غير المتطايرة (مثل محركات أقراص الحالة الصلبة^(SSDs) أو محركات أقراص USB ) ، تستمر بياناتك حتى عند إيقاف تشغيل الطاقة. هذا هو السبب في أن محركات أقراص USB المصغرة يشار إليها أيضًا باسم "محركات أقراص فلاش"!

تستخدم محركات أقراص الحالة الصلبة^(SSDs) الحديثة (ومعظم محركات أقراص USB المحمولة وبطاقات الذاكرة) نوعًا من ذاكرة الفلاش يسمى ذاكرة فلاش NAND . تمت تسميته على اسم أحد أنواع البوابات المنطقية التي يمكنك صنعها في رقاقة صغيرة. داخل ذاكرة NAND ، توجد "خلايا" يمكنها الاحتفاظ بمستويات مختلفة من الشحنات الكهربائية. بقياس مستوى الشحن في خلية ذاكرة ، يمكنك معرفة ما إذا كانت تمثل واحدًا أم صفرًا. لتغيير محتويات خلية ، ما عليك سوى تغيير مستوى الشحن بداخلها.

هناك العديد من الاختلافات المختلفة في التكنولوجيا داخل عالم ذاكرة NAND . على سبيل المثال ، ربما تكون قد شاهدت بعض محركات أقراص الحالة الصلبة Samsung SSD^{(Samsung SSDs)} المسمى " V-NAND " أو NAND "الرأسية "^{(” NAND)} . هنا يتم تكديس خلايا الذاكرة عموديًا ، مما يسمح بسعة تخزين أكبر في نفس البصمة المصنوعة من السيليكون. 3D NAND من Intel هي أيضًا نفس التقنية تقريبًا. 

أنواع محركات أقراص الحالة الصلبة والواجهات

تأتي محركات الأقراص^(SSDs) ذات الحالة الثابتة في مجموعة متنوعة من عوامل الشكل وأنواع ذاكرة فلاش NAND . يحدد هذا الحد الأقصى لأداء SSD بالإضافة إلى سعره.

أنواع ذاكرة الفلاش

تختلف جميع وحدات فلاش NAND فيما يتعلق بكثافة البيانات والأداء. ستتذكر من مناقشتنا أعلاه أن محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة^(SSDs) تخزن البيانات على شكل شحنات كهربائية داخل خلايا الذاكرة. 

إذا كانت الخلية تخزن جزءًا واحدًا فقط من البيانات ، فإنها تسمى SLC أو ذاكرة الخلية أحادية المستوى^{(single-level cell memory)} . تخزن ذاكرة MLC^(MLC) (خلية متعددة المستويات ) وذاكرة TLC (خلية ثلاثية المستوى) بتين وثلاثة بتات من البيانات لكل خلية ، على التوالي. تأخذ ذاكرة QLC^(QLC) (خلية رباعية المستوى) أربعة بت لكل خلية.

كلما زاد عدد أجزاء البيانات التي يمكنك تخزينها في خلية واحدة ، كلما كان محرك أقراص الحالة الثابتة أرخص سعرًا ، أو زادت البيانات التي يمكنك تخزينها في نفس المساحة. تبدو هذه فكرة رائعة ، ولكن بفضل كيفية عمل محركات الأقراص^(SSDs) ذات الحالة الثابتة ، تموت محركات الأقراص بسرعة أكبر عند استخدام طريقة تخزين متعددة بت. ذاكرة SLC^(SLC) هي النوع الأفضل أداءً والأكثر متانة من NAND مع عمر طويل. ومع ذلك ، فهي أيضًا الأغلى تكلفة حتى الآن ولا توجد إلا في محركات الأقراص المتطورة.

على هذا النحو ، تستخدم معظم محركات أقراص الحالة الثابتة للمستهلكين MLC ^(SSDs)أو^(MLC) TLC وتستخدم^(TLC) طرقًا خاصة لإطالة عمرها الافتراضي قدر الإمكان. سنغطي مشكلة ارتداء SSD لاحقًا في هذه المقالة تحت عيوب التكنولوجيا.

عوامل شكل SSD

تأتي محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة^(SSDs) في عوامل شكل مختلفة. "عامل الشكل" هو ببساطة الشكل المادي للجهاز ومعيار الاتصال الذي يتوافق معه. نظرًا لأن محركات الأقراص الثابتة SSD^(SSDs) تم تصميمها في البداية لتحل محل محركات الأقراص الثابتة^(HDDs) ، فإن الأجهزة الأولى المخصصة لأجهزة الكمبيوتر المكتبية للمستهلكين كانت مخصصة للفتحة حيث كانت محركات الأقراص الثابتة من قبل.

هذا هو المكان الذي يظهر فيه تصميم SATA SSD مقاس 2.5 بوصة^{( 2.5-inch SATA SSD)} . يمكنك ببساطة إخراج محرك الأقراص الثابتة الحالي للكمبيوتر المحمول مقاس 2.5 بوصة وتوصيل أحد محركات أقراص الحالة الصلبة^(SSDs) هذه .

لا يحتاج SSD الموجود داخل هذا الغلاف إلى كل تلك المساحة ، ولكنه كان منطقيًا تمامًا نظرًا لأن أجهزة الكمبيوتر المحمولة ومعظم أجهزة الكمبيوتر المكتبية الحديثة تحتوي بالفعل على فتحات محرك مقاس 2.5 بوصة وموصلات SATA على اللوحات الأم. يمكنك أيضًا شراء محولات تتيح لك وضع محرك أقراص مقاس 2.5 بوصة في حاوية مقاس 3.5 بوصة لجهاز سطح المكتب.

بصرف النظر عن شغل مساحة غير ضرورية ، اقتصرت محركات الأقراص مقاس 2.5 بوصة على 600 MB/s نظرًا لأن هذا هو الحد الأقصى لواجهة SATA 3 .

معيار mSATA (mini-SATA) يحل مشكلة المساحة. كان mSATA فعليًا بنفس الشكل والحجم والموصل مثل معيار بطاقة PCI Express Mini ، لكن نوعي البطاقات غير متوافقين كهربائيًا.

تم الآن استبدال معيار M SATA بمعيار M.2. يمكن أن تكون محركات أقراص M.2 SSD من نوع ^{(M.2 SSDs)}SATA أو PCIe ، اعتمادًا على البطاقة ومجموعة اللوحة الأم.

يمكن أيضًا أن تكون بطاقات M.2 على الوجهين مع وجود مكونات على كلا الجانبين ، وتختلف في الطول. من المهم دائمًا التأكد من أن اللوحة الأم لجهاز الكمبيوتر الخاص بك متوافقة مع M.2 SSD الذي تريد استخدامه معها!

تستخدم محركات أقراص NVMe SSD معيار ^{(NVMe SSDs)}الذاكرة^{(Memory Express)} غير المتطايرة ، وهو كيف يمكن للكمبيوتر الوصول إلى ذاكرة SSD باستخدام ^(SSD)PCIe الأكثر استخدامًا لبطاقات الرسومات. تتمتع PCIe^(PCIe) بنطاق ترددي أكبر بكثير من SATA ، مما يسمح لذاكرة ^(SATA)SSD السريعة بالوصول إلى إمكاناتها الكاملة.

مزايا محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة

هناك العديد من الأسباب التي تجعل محركات الأقراص^(SSDs) ذات الحالة الثابتة تصبح بسرعة المعيار في تكنولوجيا التخزين. في حين أن بعض مشاكل التسنين المبكرة أبقتهم بعيدًا عن عالم الكمبيوتر السائد لفترة من الوقت ، إلا أنهم الآن في المرحلة التي يمكننا أن نوصي بها لأي شخص. حتى أحدث أجهزة ألعاب الفيديو^{(latest video game consoles)} تستخدم الآن SSD . فيما يلي نقاط القوة الرئيسية التي قادت محركات أقراص الحالة الثابتة^(SSDs) نحو شعبيتها الحالية.

محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة سريعة

أسرع محرك أقراص صلبة ميكانيكيًا على مستوى العالم ، Seagate Mach.2 Exos 2X14 ، يمكنه الوصول إلى معدلات نقل مستدامة تبلغ 524 MB/s . يعد هذا تقريبًا بنفس سرعة محرك أقراص SATA 3 SSD ، ولكن محرك الأقراص الميكانيكي النموذجي الذي ستجده في أجهزة الكمبيوتر هذه الأيام يمكن أن يحقق ما بين 100 MB/s و 250 MB/s إذا كنت تبحث عن أعلى مستويات السوق .

توفر محركات الأقراص الثابتة M.2 PCIe SSD^{(M.2 PCIe SSDs)} النموذجية ، مثل تلك الموجودة في أجهزة الكمبيوتر المحمولة متوسطة المدى ، من 2.5 إلى 3.5 GB/s . تقترب أحدث محركات أقراص الحالة الصلبة M.2 PCIe^{(M.2 PCIe SSDs)} من 8 GB/s ، وهو مقدار محير من البيانات. عادةً ما تكون سرعات الكتابة المتسلسلة^(Sequential) أبطأ قليلاً من سرعات القراءة ، لكن البيانات تطير بوتيرة هائلة في كلا الاتجاهين.

لا يتعلق الأمر بسرعات النقل فقط. تحتاج محركات الأقراص الثابتة الميكانيكية إلى وقت لتدوير الأطباق وتحريك رؤوس المحركات في مكانها. يُعرف العثور على المكان الصحيح على طبق لطلب البيانات باسم "البحث عن الوقت". بالنسبة لمحركات أقراص الحالة الثابتة^(SSDs) ، يكون رقم وقت الاستجابة هذا صفرًا فعليًا. 

يمكن لـ SSD^(SSD) قراءة البيانات على الفور من أي مكان داخل خلايا الذاكرة الخاصة به وحتى القيام بذلك بشكل متوازٍ. بغض النظر عن الطريقة التي تقسمها إلى شرائح ، فإن محركات الأقراص^(SSDs) ذات الحالة الثابتة في عالم أداء مختلف حتى عن أفضل محركات الأقراص الثابتة الميكانيكية ، بغض النظر عن الطريقة التي تقطعها بها.

عند ترقية محرك الأقراص الثابتة بجهاز الكمبيوتر إلى محرك ^(HDD)أقراص^(SSD) ذي حالة صلبة ، فإنك تواجه أوقات تشغيل أسرع واستجابة سريعة للنظام. ببساطة^(Simply) لأن وحدة المعالجة المركزية^(CPU) لديك لا تنتظر أبدًا البيانات من محركات أقراص التخزين لديك. إنها طريقة رائعة لمنح نظام Windows القديم حياة جديدة.

محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة متينة

تتميز محركات أقراص الحالة الثابتة SSD^(SSDs) بأنها متينة مثل أي مكون آخر ذي حالة صلبة مثل وحدة المعالجة المركزية^(CPU) أو ذاكرة الوصول العشوائي^(RAM) التي لا تحتوي على أجزاء متحركة. ما لم تتسبب زيادة الطاقة في تدميرها ، يجب أن تعمل إلى أجل غير مسمى أو على الأقل طالما ظل الكمبيوتر مفيدًا لك. ذاكرة الفلاش^(Flash) مقاومة أيضًا للضرر الناتج عن الصدمات ، على عكس محركات الأقراص الثابتة التي يمكن تدميرها بسهولة في حالة سقوطها ، خاصةً أثناء دوران الأطباق.

هذه المتانة تجعلها مثالية لأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، ولهذا السبب تمتلك أجهزة Ultrabooks مثل Apple MacBook Air و i Mac وأعضاء آخرين من عائلة أجهزة كمبيوتر Mac محركات أقراص صلبة^(SSDs) مدمجة عالية الأداء .

لا تشير " المتانة^(Durability) " في هذه الحالة إلى ظاهرة ارتداء SSD ، والتي نغطيها ضمن قائمة العيوب أدناه.^(SSD)

لا تعاني أقراص SSD من التجزئة^{(Suffer From Fragmentation)}

تجزئة البيانات^(Data) مشكلة حقيقية على محركات الأقراص الصلبة^(HDDs) . يحدث ذلك عندما تتم كتابة بيانات جديدة في أول مساحة متوفرة على محرك الأقراص. لذلك قد يكون لملف معين أو مجموعة من الملفات ذات الصلة بيانات مبعثرة في جميع أنحاء منطقة الطبق الفعلية لمحرك الأقراص.

هذا يدمر سرعات القراءة المتسلسلة ويضيف الكثير من وقت البحث لأن رؤوس محركات الأقراص تطير في كل مكان للعثور على جميع أجزاء الملف. لا تعاني أقراص SSD ، بسبب طبيعتها ، من التجزئة. ^(SSDs)ليس الأمر أن الملفات ليست مجزأة. الأمر فقط لا يهم لأنه لا توجد أجزاء متحركة ولا البحث عن وقت للحديث عنها. 

يؤدي إلغاء التجزئة إلى وضع تآكل غير ضروري على محرك الأقراص. إذا كنت تريد معرفة المزيد عن تجزئة SSD ، فاقرأ هل يجب عليك إلغاء تجزئة SSD؟^{(Should You Defrag an SSD?)}

محركات أقراص الحالة الثابتة (SSD) هادئة

محركات الأقراص الصلبة صاخبة! همهمة المحرك ، وأزيز القرص ، وأصوات النقر لرؤوس المحرك تتحرك ذهابًا وإيابًا - كان هذا هو ضجيج الخلفية لمستخدمي الكمبيوتر على مدى عقود.

^(SSDs)في المقابل ، لا تصدر محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة أي ضوضاء على الإطلاق . قد تبدو هذه ميزة تافهة ، لكن مكونات الكمبيوتر المزعجة مزعجة. في بعض حالات الاستخدام ، مثل أجهزة الكمبيوتر المستخدمة لتسجيل الصوت ، تكون مستويات الصوت بالغة الأهمية. كانت هناك محركات أقراص ثابتة باهظة الثمن مع حوامل وتصميمات خاصة حاولت الحد من ضوضاء محركات الأقراص الثابتة ، ولكن مع محركات ^(HDD)أقراص الحالة الثابتة^(SSDs) ، تم حل المشكلة تمامًا.

هذا هو السبب في أنه يمكننا الآن الحصول على جهاز كمبيوتر مثل Apple M1 MacBook Air ، والذي لا يحتوي على مراوح ولا محرك أقراص ثابت ميكانيكي. الكمبيوتر بأكمله في حالة صلبة وبالتالي لا يصدر ضوضاء على الإطلاق!

SSD صغيرة الحجم وذات كفاءة في استهلاك الطاقة

تشغل أقراص SSD مساحة أقل من محركات الأقراص الثابتة^(HDDs) ، وتحتاج إلى طاقة أقل بكثير للعمل. هذا يعني أنه يمكن أن يكون لدينا أجهزة كمبيوتر وأجهزة لوحية وهواتف ذكية وأجهزة إلكترونية أخرى أصغر حجمًا وأقل سمكًا والتي تتطلب محركات أقراص تخزين سريعة ومستمرة.

يمكن أن تتحول محركات الأقراص^(SSD) ذات الحالة الثابتة إلى وضع السكون بالكامل تقريبًا عندما لا تكون قيد الاستخدام ، وعلى عكس محركات الأقراص الثابتة^(HDDs) ، يمكنها التبديل إلى وضع الأداء العالي على الفور تقريبًا. بشكل عام^(Taken) ، يعتبر استهلاك طاقة SSD مهمًا بشكل خاص للحصول على عمر بطارية أفضل من أجهزة الكمبيوتر المحمولة وغيرها من الأدوات التي تستخدمها. تحتاج الأجهزة الكهروميكانيكية ببساطة إلى طاقة أكثر من الأجهزة الصلبة لتعمل.

يمكن لمحركات أقراص الحالة الثابتة (SSD) تقليص أحجام التثبيت

يمكن لمحركات الأقراص الثابتة SSD^(SSDs) أن تقلل من أحجام التثبيت لبعض التطبيقات ، وخاصة ألعاب الفيديو^{(video games)} . عندما تعتمد التطبيقات على تدفق البيانات إلى الذاكرة بسرعة ، يمكن للمطورين نسخ المعلومات في مواقع متعددة على قرص محرك الأقراص^(HDD) الثابتة. هذا يقلل من أوقات البحث لأن رؤوس محركات الأقراص تكون دائمًا قريبة من نسخة من البيانات التي تحتاجها. إنها خدعة ذكية ، لكنها تأتي على حساب مساحة التخزين.

لا تحتاج التطبيقات المصممة لمحركات أقراص الحالة الثابتة إلى القيام بذلك على الإطلاق. ^(SSDs)نظرًا لأن SSD ليس له زمن انتقال فعليًا ويمكنه قراءة البيانات من أي مكان على محرك الأقراص على الفور ، يجب أن تكون نسخة واحدة فقط من البيانات موجودة.

لقد أظهرت وحدات التحكم مثل PlayStation 5 بالفعل مدى قدرة محركات أقراص الحالة الثابتة ( SSD^(SSDs) ) على تقليص أحجام التثبيت ، خاصةً مع الضغط ، مما يقودنا إلى الميزة التالية.

يمكن تسريع محركات أقراص الحالة الصلبة

إذا كنت تعتقد أن محركات الأقراص^(SSDs) ذات الحالة الثابتة كانت بالفعل سريعة جدًا ، فيمكنك تسريع محركات الأقراص هذه للحصول على بعض أرقام الأداء عالية السرعة حقًا. كل ذلك بفضل تقنية الضغط. يتم تخزين البيانات على SSD في شكل مضغوط بشدة. عندما يتم طلب المعلومات ، يتم فك ضغطها في الوقت الفعلي ، مما يضخم بشكل فعال سرعات نقل البيانات الأولية لمحرك الأقراص ذي الحالة الصلبة^(SSD) .

المصيد الوحيد هو أنك بحاجة إلى معالج قوي لفك الضغط ، لكن محركات أقراص الحالة الثابتة^(SSDs) لا تتضمن حاليًا مثل هذا المعالج. اتضح أن وحدات معالجة الرسومات^(GPUs) ممتازة في القيام بهذا النوع من العمل ، لذلك باستخدام واجهات برمجة التطبيقات^(APIs) البرمجية ( واجهة برمجة التطبيقات^{(Application Programmer Interface)} ) مثل Microsoft DirectStorage و Nvidia's RTX IO ، يمكن للأجيال الحديثة من GPU تسريع ليس فقط الرسومات ثلاثية الأبعاد ولكن أيضًا أداء SSD .

عيوب محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة

تتمتع محركات أقراص الحالة الثابتة ( SSD^(SSDs) ) بالعديد من السمات المرغوبة ، لكن التكنولوجيا ليست مثالية. بعض جوانب ملكية SSD ليست ممتعة تمامًا كما نرغب.

محركات أقراص الحالة الصلبة أكثر تكلفة

لقد انخفض سعر محركات الأقراص الصلبة^(HDD) كثيرًا وزادت كمية البيانات التي يمكنها تخزينها لمستويات مجنونة من الكثافة. والنتيجة أن غيغا بايت من بيانات الأقراص الصلبة^(HDD) تكلف أقل بكثير حتى من أرخص فلاش NAND.

انخفضت أسعار محركات أقراص ^(SSD)الحالة الصلبة^(SSDs) بشكل حاد خلال السنوات القليلة الماضية ، لكن الناس لا يزالون يستخدمون بشكل عام محركات أقراص صلبة صغيرة نسبيًا في نطاق 256 جيجابايت إلى 512 جيجابايت. محركات الأقراص الثابتة SSD^(SSDs) مخصصة للتطبيقات وأنظمة التشغيل ، بينما لا تزال محركات الأقراص الصلبة^(HDDs) تحتوي على مساحة تخزين كبيرة لملفات الوسائط أو التطبيقات التي لا تستفيد من سرعات SSD .

والخبر السار هو أنه ، مثل جميع تقنيات أشباه الموصلات ، من المرجح أن تظهر كثافة الترانزستور وعمليات التصنيع اتجاهاً أسيًا يؤدي إلى انخفاض التكلفة وكميات أكبر من المساحة. في الوقت الحالي ، تتطلب معظم الميزانيات مزيجًا من تخزين SSD و HDD .

يمكن أن تبلى محركات أقراص الحالة الصلبة

على الرغم من أن محركات الأقراص^(SSDs) ذات الحالة الثابتة متينة للغاية ويمكن أن تتحمل عقوبات أكثر من محركات الأقراص الثابتة^(HDDs) ، إلا أنها تعاني من التآكل في حين تتمتع أيضًا بعمر تشغيلي أطول. يحدث تآكل SSD لأن كتابة ^(SSD)SSD^(SSDs) إلى خلايا الذاكرة أمر مدمر. في كل مرة يتم فيها كتابة جزء صغير على خلية ذاكرة SSD ، فإنه يفقد قدرته على الاحتفاظ بشحنة قليلة فقط.

بمرور الوقت ، تؤدي عمليات الكتابة المتكررة إلى الخلية إلى تعطيلها. يمكن لمحركات أقراص الحالة الصلبة SLC^{(SLC SSDs)} التعامل مع عمليات الكتابة الأكثر تكرارًا قبل قلي خلية معينة ، ولكن خلايا MLC و TLC و QLC تكون أكثر عرضة للخطر بهذا الترتيب. يمكن أن تموت محركات أقراص الحالة الصلبة^(SSDs) الخاصة بالمستهلكين بشكل مقلق قريبًا ، ولكن محركات الأقراص لديها اليوم استراتيجيات مثل تسوية التآكل والتوفير المفرط لتمديد تحمل الكتابة لـ SSD .

يعد ارتداء SSD^(SSD) موضوعًا معقدًا ، لذا ألق نظرة على كل ما تحتاج لمعرفته حول ارتداء SSD^{(Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear)} لإجراء مناقشة متعمقة.

يمكن أن تحتوي محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة على تعفن سريع للبت

جميع أشكال تخزين البيانات تستسلم في النهاية لتعفن البتات. ^{(bit rot.)}يحدث هذا عندما يتدهور وسيط التخزين لدرجة أنه لم يعد بإمكانه الاحتفاظ بالبيانات في شكل قابل للقراءة.

تتعفن الوسائط المختلفة لأسباب مختلفة ، ولكن يمكن تخزين محركات الأقراص الثابتة لعقود دون أن يتسبب تعفن البتات في حدوث مشكلة. من ناحية أخرى ، من المحتمل أن تفقد محركات الأقراص الثابتة بياناتها بعد بضع سنوات فقط من التخزين . ^(SSDs)يحدث هذا بسبب تدهور الطبقة العازلة التي تحافظ على الشحن في كل خلية ذاكرة. إذا تسرب المبلغ ، فإن الخلية فارغة ولا تحتوي على بيانات!

يبدو أن تعفن البتات يحدث بسرعة أكبر إذا تم الاحتفاظ بمحركات الأقراص^(SSDs) ذات الحالة الثابتة في بيئة شديدة الحرارة ، ولكن في كلتا الحالتين ، ربما لا تكون الخيار الأفضل لتخزين البيانات في درج في مكان ما.

استعادة بيانات SSD أمر صعب^{(SSD Data Recovery Is Hard)} المستحيل

هناك صناعة متطورة مبنية على فن استعادة البيانات من محركات الأقراص الصلبة الميكانيكية. إذا كان لديك ما يكفي من المال لإنفاقه ، فيمكنك حتى استعادة البيانات من محركات الأقراص التي تم تحطيمها ، حيث يقوم أحد المتخصصين فعليًا بإعادة بناء محرك الأقراص من الأجزاء.

على مستوى عادي ، يمكنك استعادة البيانات التي تم حذفها عن طريق الخطأ لأن محركات الأقراص الصلبة^(HDDs) لا تحذف البيانات المادية عند حذفها في Windows أو نظام تشغيل آخر. بدلاً من ذلك ، يتم تمييز تلك المنطقة من محرك الأقراص ببساطة ليتم الكتابة فوقها. طالما أن الكتابة لم تحدث بعد ، يمكنك استعادتها باستخدام برنامج خاص.

تجعل محركات الأقراص الثابتة SSD^(SSDs) من المستحيل تقريبًا استعادة أي شيء في حالة تلف محرك الأقراص أو حذف الملفات. في حالة تلف^{(HDD is damaged)} محرك الأقراص الثابتة بسبب ارتفاع التيار الكهربائي ، فلا يزال بإمكانك إعادة بنائه باستخدام إلكترونيات جديدة لمحرك الأقراص ، ولكن نظرًا لأن محرك الأقراص ذي الحالة الصلبة^(SSD) كهربائي بالكامل ، فقد يتم تقليص كل الذاكرة.

كما أنه لا يساعد في امتلاك محركات الأقراص^(SSDs) ذات الحالة الثابتة وحدات تحكم متطورة تقوم بالكثير من الأشياء باستخدام أنظمة تشغيل البيانات المادية التي لا يعرفون عنها شيئًا. على سبيل المثال ، يحذف أمر TRIM الذي تستخدمه محركات أقراص SATA SSD^{(SATA SSDs)} بشكل استباقي خلايا الذاكرة التي تم وضع علامة عليها للحذف لتسريع عملية كتابة البيانات الجديدة. لذلك لن تعمل خدعة الحذف عليهم!

المستقبل هو دولة صلبة

على الرغم من أن محركات الأقراص^(SSDs) ذات الحالة الثابتة ليست مثالية ، إلا أنها تمثل قفزة في أداء محرك أقراص التخزين بحيث تبدو هيمنتها النهائية على سوق التخزين أمرًا لا مفر منه. بمرور الوقت ، نتوقع أن ينخفض ​​سعر حتى محركات أقراص الحالة الصلبة SLC^{(SLC SSDs)} ، بينما ستصبح أنواع محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة الأقل متانة أكثر ذكاءً عندما يتعلق الأمر بالحد من التآكل  .^(SSD)

كان لتقنية محرك الأقراص الثابتة^(Hard) أيضًا نصيبها العادل من المشكلات في الأيام الأولى ، ولكن لدينا شعور بأنه سيتم حل المشكلات التي لا تزال  محركات الأقراص الثابتة SSD تواجهها في وقت قياسي.^(SSDs)

What Is a Solid State Drive (SSD)? Plus, the Pros and Cons

Solid State Drives (SSDs) are quickly becoming the preferred computer storage for operating systems and apps. You’ll find them in the latest laptops, phones, tablets, and even consoles.

With excellent performance and durability, these drives are making a real splash, but what exactly is an SSD? 

How Traditional Hard Disk Drives (HDDs) Work

To grasp what makes SSDs different, we need to briefly turn back the clock and look at traditional Hard Disk Drives (HDDs). An HDD was the standard type of drive you’d find in virtually all computers until recently.

Inside the HDD, you’ll find one or more spinning disks called “platters.” Each platter is divided into tracks and sectors. The platters are usually made from either aluminum or glass and are coated with magnetic material.

The platter’s surface contains billions of individual areas that each represent a single bit of data. The area can be magnetized or demagnetized, representing a one or a zero.

As the spinning platters move at thousands of revolutions per minute, tiny read-write heads attached to swinging arms float a hair’s breadth above the platter reading from or writing to the drive.

Hard disk drives are incredibly complicated devices with many tiny, precise, and fragile moving parts. It’s a modern marvel that they work as well as they do. 

How a Solid State Drive (SSD) Works

SSDs have more in common with semiconductor devices like CPUs and RAM than hard disk drives. SSDs and HDDs both act as storage devices, but SSDs work in a very different way.

Inside a typical SSD, you’ll find only computer chips. There’s the SSD’s controller chip, which manages how and where data is stored, but the bulk of an SSD consists of flash memory chips.

Flash memory is “non-volatile” memory. Volatile memory, like RAM, does not persist when power is turned off—the data stored there disappears. By contrast, with non-volatile memory (like SSDs or USB drives), your data persists even when the power is turned off. This is why USB thumb drives are also referred to as “flash drives”!

Modern SSDs (and most USB flash drives and memory cards) use a type of flash memory called NAND flash memory. It’s named after one of the types of logic gates you can make in a microchip. Within NAND memory, there are “cells” that can hold different electrical charge levels. By measuring the charge level in a memory cell, you can tell whether it represents a one or a zero. To change the contents of a cell, you simply alter the level of charge inside it.

There are many different variations in the technology within the world of NAND memory. For example, you may have seen some Samsung SSDs labeled “V-NAND” or “vertical” NAND. Here the memory cells are stacked vertically, allowing for more storage capacity in the same silicon footprint. Intel’s 3D NAND is also more or less the same technology. 

Types of SSDs and Interfaces

SSDs come in a variety of form factors and NAND flash memory types. This determines the maximum performance of an SSD as well as its price.

Flash Memory Types

All NAND flash isn’t the same for data density and performance. You’ll recall from our discussion above that SSDs store data as electrical charges inside memory cells. 

If a cell only stores a single bit of data, it’s called SLC or single-level cell memory. MLC (multi-level cell) and TLC (triple-level cell) memory store two and three bits of data per cell, respectively. QLC (quad-level cell) memory takes it to four bits per cell.

The more bits of data you can store in a single cell, the cheaper your SSD can be, or the more data you can stuff into the same space. This sounds like a great idea, but thanks to how SSDs operate, drives die more quickly when using a multi-bit storage method. SLC memory is the best-performing and most durable type of NAND with a long lifespan. However, it’s also the most expensive by far and only found in high-end drives.

As such, most consumer SSDs use MLC or TLC and employ special methods to extend their useful lifespans as much as possible. We’ll cover the issue of SSD wear a little later in this article under the disadvantages of the technology.

SSD Form Factors

SSDs come in various form factors. A “form factor” is simply the physical shape of the device and what connection standard it conforms to. Because SSDs were initially designed to replace HDDs, the first devices meant for consumer desktops were intended to slot in where hard drives were before.

This is where the 2.5-inch SATA SSD design comes into the picture. You can simply take out your current 2.5-inch laptop hard drive and plug one of these SSDs in.

The SSD inside this casing doesn’t need all that room, but it made perfect sense since laptops and most modern desktops already have 2.5-inch drive bays and SATA connectors on their motherboards. You can also purchase adapters that let you place a 2.5-inch drive into a desktop’s 3.5-inch bay.

Apart from taking up unnecessary space, these 2.5-inch drives were limited to 600 MB/s since that’s the limit of the SATA 3 interface.

The mSATA (mini-SATA) standard solves the space issue. mSATA was physically the same shape, size, and connector as the PCI Express Mini card standard, but the two types of cards are electrically incompatible.

The mSATA standard has now been replaced by the M.2 standard. M.2 SSDs can be SATA or PCIe, depending on the card and the motherboard combination.

M.2 cards can also be double-sided with components on both sides, and they vary in length. It’s always important to make sure that your computer’s motherboard is compatible with the M.2 SSD you want to use with it!

NVMe SSDs use the Non-Volatile Memory Express standard, which is how the computer can access SSD memory using the PCIe that’s more commonly used for graphics cards. PCIe has much more bandwidth than SATA, allowing fast SSD memory to reach its full potential.

The Advantages of SSDs

There are many reasons why SSDs are rapidly becoming the standard in storage technology. While some early teething troubles kept them out of the mainstream computer world for a while, they are now at the point where we can recommend them to anyone. Even the latest video game consoles now use SSD. Here are the key strengths that have led SSDs towards their current popularity.

SSDs Are Fast

The fastest mechanical hard drive globally, the Seagate Mach.2 Exos 2X14, can reach sustained transfer rates of 524 MB/s. That’s very nearly as fast as a SATA 3 SSD, but the typical mechanical drive you’ll find in computers these days can achieve somewhere between 100 MB/s and 250 MB/s if you’re looking at the high-end of the market.

Typical M.2 PCIe SSDs, such as those found in mid-range laptops, offer 2.5 to 3.5 GB/s. The latest M.2 PCIe SSDs are getting close to 8 GB/s, which is a mind-boggling amount of data. Sequential write speeds are usually a little slower than read speeds, but data is flying at a tremendous pace in both directions.

It’s not just about transfer speeds, either. Mechanical hard drives need time spinning up platters and moving drive heads into place. Finding the right spot on the platter for a data request is known as “seek time”. For SSDs, that latency number is effectively zero. 

SSD can instantly read data from any location within its memory cells and even do it in parallel. No matter which way you slice it, SSDs are in a different performance universe than even the best mechanical hard drives, no matter which way you slice it.

When upgrading a computer’s HDD to an SSD, you experience much faster boot times and very snappy system responsiveness. Simply because your CPU never has to wait for data from your storage drives. It’s a fantastic way to give an old Windows system new life.

SSDs Are Durable

SSDs are about as durable as any other solid-state component such as a CPU or RAM with no moving parts. Unless a power surge destroys them, they should run indefinitely or at least as long as the computer remains useful to you. Flash memory is also very resistant to impact damage, unlike hard drives that are easily destroyed if they fall, especially while the platters are spinning.

This durability makes them perfect for laptops, and it’s why ultrabooks such as the Apple MacBook Air, iMac, and other members of the Mac computer family have high-performance integrated SSDs.

“Durability” in this case doesn’t refer to the phenomenon of SSD wear, which we’re covering under the list of disadvantages below.

SSDs Don’t Suffer From Fragmentation

Data fragmentations are a real problem on HDDs. It happens when new data is written to the first available space on the drive. So a given file or set of related files might have their data scattered all over the physical platter area of the drive.

This destroys sequential read speeds and adds a ton of seek time because the drive heads are flying all over the place to find all the parts of a file. SSDs, due to their very nature, don’t suffer from fragmentation. It’s not that files aren’t fragmented. It’s just that it doesn’t matter because there are no moving parts and no seek time to speak of. 

Defragmenting just puts unnecessary wear on the drive. If you want to know a little more about SSD fragmentation, read Should You Defrag an SSD?

SSDs are Quiet

Hard drives are noisy! The hum of the motor, the whoosh of the disk, the clicking sounds of the drive heads moving back and forth — that’s been the background noise for computer users over the decades.

SSDs, in contrast, make no noise at all. This might seem like a trivial advantage, but noisy computer components are annoying. In some use cases, such as computers used for sound recording, sound levels are critical. There have been expensive hard drives with special mountings and designs that have tried to curb HDD noise, but with SSDs, the problem is completely solved.

This is why we can now have a computer like the Apple M1 MacBook Air, which has no fans and no mechanical hard drive. The entire computer is solid-state and therefore makes no noise whatsoever!

SSD are Small and Power Efficient

SSDs take up way less room than HDDs, and they need much less power to work. That means we can have smaller and thinner computers, tablets, smartphones, and other electronic devices that require fast non-volatile storage drives.

SSDs can go almost entirely to sleep when not in use, and, unlike HDDs, they can switch to high-performance mode almost instantly. Taken as a whole, SSD power consumption is especially important to get better battery life from mobile computers and other gadgets that use them. Electromechanical devices simply need more energy than solid-state devices to operate.

SSDs Can Shrink Installation Sizes

SSDs can reduce the installation sizes of some applications, especially video games. When applications rely on data streaming into memory rapidly, the developers may duplicate information in multiple locations on the HDD platter. This cuts down on seek times because the drive heads are always close to a copy of the data it needs. It’s a clever trick, but it comes at the expense of storage space.

Applications designed for SSDs don’t need to do this at all. Since the SSD has virtually no latency and can read data from anywhere on the drive immediately, only one copy of the data must be present.

Consoles like the PlayStation 5 have already shown how much SSDs can shrink install sizes, especially combined with compression, which brings us to the next advantage.

SSDs Can Be Accelerated

If you thought that SSDs were already plenty fast, you could speed up these drives for some truly high-speed performance numbers. It’s all thanks to compression technology. The data is stored on the SSD in a heavily-compressed form. When the information is requested, it’s decompressed in real-time, effectively amplifying the raw data transfer speeds of the SSD.

The only catch is that you need a powerful processor to decompress, but SSDs currently don’t include such a processor. It turns out that GPUs are excellent at doing this type of work, so using software APIs (Application Programmer Interface) such as Microsoft’s DirectStorage and Nvidia’s RTX IO, recent generations of GPU can accelerate not just 3D graphics but SSD performance as well.

The Disadvantages of SSDs

SSDs have many desirable attributes, but the technology isn’t perfect. Some aspects of SSD ownership aren’t quite as pleasant as we’d like.

SSDs are More Expensive

HDDs have come down in price so much and have increased the amount of data they can store to insane levels of density. The result is that a gigabyte of HDD data costs much less than even the cheapest NAND flash.

SSD prices have fallen precipitously over the last few years, but folks are generally still using relatively small SSDs in the 256GB to 512GB range. SSDs are reserved for applications and operating systems, while HDDs still have mass storage for media files or applications that don’t benefit from SSD speeds.

The good news is that, like all semiconductor technology, transistor density and manufacturing processes are likely to show an exponential trend leading to lower cost and more significant amounts of space. For now, most budgets call for a mix of SSD and HDD storage.

SSDs Can Wear Out

While SSDs are very durable and can stand up to more punishment than HDDs, while also having longer operational lives, they suffer from wear. SSD wear happens because SSDs write to memory cells is destructive. Every time a bit is written to an SSD memory cell, it loses its ability to hold a charge just a little.

Over time, repeated writes to a cell make it inoperable. SLC SSDs can handle the most repeated writes before frying a given cell, but MLC, TLC, and QLC cells are more vulnerable, in that order. Early consumer SSDs could die alarmingly soon, but today drives have strategies such as wear leveling and overprovisioning to extend the write endurance of the SSD.

SSD wear is a complex topic, so have a look at Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear for an in-depth discussion.

SSDs Can Have Rapid Bit Rot

All forms of data storage eventually succumb to bit rot. This happens when the storage medium degrades so much that it can no longer hold the data in a readable form.

Different media get bit rot for various reasons, but hard drives can be stored for decades without bit rot being a problem. SSDs, on the other hand, can potentially lose their data after only a few years of storage. This happens due to the degradation of the insulating layer that keeps the charge in each memory cell. If the amount leaks out, the cell is empty and contains no data!

It seems that bit rot happens more quickly if SSDs are kept in an environment that’s too hot, but either way, they probably aren’t the best choice for storing data in a drawer somewhere.

SSD Data Recovery Is Hard to Impossible

There’s a sophisticated industry built around the art of recovering data from mechanical hard drives. If you have enough money to spend, you can even recover data from drives that have been smashed up, as a specialist literally rebuilds the drive from pieces.

On a more mundane level, you can recover data that’s been accidentally deleted because HDDs don’t delete the physical data when you delete them in Windows or another operating system. Instead, that area of the drive is simply marked to be overwritten. As long as the overwriting hasn’t happened yet, you can recover it using special software.

SSDs make it almost impossible to recover anything if the drive is damaged or files are deleted. If an HDD is damaged by an electrical surge, you can still rebuild it with new drive electronics, but since an SSD is entirely electrical, all of the memory could be fried.

It also doesn’t help that SSDs have sophisticated controllers that do a lot of things with physical data operating systems they don’t know about. For example, the TRIM command used by SATA SSDs pre-emptively deletes memory cells that have been marked for deletion to speed up the process of writing new data. So the undelete trick won’t work on them!

The Future Is Solid-State

While SSDs aren’t perfect, they represent such a leap in storage drive performance that their eventual dominance of the storage market seems inevitable. Over time we expect even SLC SSDs to come down in price, while less durable SSD types will become even smarter when it comes to limiting wear. 

Hard drive technology also had its fair share of problems in the early days, but we have a feeling whatever issues SSDs still have will be solved in record time. 

Related posts

• MBR vs GPT: ما التنسيق الأفضل لمحرك أقراص SSD؟

• ما هو أفضل تنسيق لمحركات الأقراص الصلبة الخارجية؟ إيجابيات وسلبيات كل منها

• هل يجب عليك إلغاء تجزئة SSD؟

• ماذا تفعل عندما لا يظهر محرك USB الخاص بك

• محرك أقراص CD / DVD مفقود في Windows؟

• تصحيح: لا يمكن الاتصال بخطأ في شبكة Steam

• تصحيح: Adblock لا يعمل على Crunchyroll

• لماذا يتسبب Ntoskrnl.Exe في ارتفاع وحدة المعالجة المركزية وكيفية إصلاحها

• كيفية إصلاح خطأ "تعذر العثور على عنوان IP للخادم" في Google Chrome

• 6 إصلاحات عندما لا يستجيب تطبيق Spotify أو لا يفتح

• Google Drive لا يعمل على Chromebook؟ 11 طرق لإصلاح

• ما هو DirectX ولماذا هو مهم؟

• كيفية الإصلاح عند عدم ظهور SSD

• 10 أفكار لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها عندما لا يعمل Amazon Fire Stick

• كيفية إصلاح مفاتيح لوحة مفاتيح Windows التي تتوقف عن العمل

• ملفات Google Drive مفقودة أم غير مرئية؟ إليك كيفية العثور عليهم

• إصلاح المهمة المجدولة لن يتم تشغيلها لملف BAT

• لا يمكن قراءة بطاقة SD؟ إليك كيفية إصلاحه

• الصلبة State Drive vs Hard Disk Drive - مقارنة

• 9 إصلاحات عندما لا تعمل دردشة Xbox Party