تفاوت انواع هارد های موجود بر روی لپ تاپ‎های استوک موجود در بازار

انتخاب بهترین لبتاپ با بودجه محدود نیازمند آشنایی کامل با تمام قسمت های لبتاپ می باشد. یکی از قسمت های که در هنگام خرید لبتاپ استوک باید بسیار به آن توجه کرد هارد لبتاپ می باشد. در گذشته که فقط هارد HDD  موجود بود و خبری از نمونه های دیگر مانند SSD, sata, … نبود، انتخاب بر اساس دو معیار بود اول شرکت سازنده هارد و دوم میزان حجم هارد. با گذشت زمان و پیدایش انواع هارد های دیگر معیارهای  انتخاب تغییر کرد و به تبع آن انتخاب نیز دشوارتر شد . سایت بانه 90 در این جا قصد دارد ویژگی های انواع هارد ها و همچنین تفاوت های آن ها را برای شما همراهان گرامی بیان کند به امید اینکه بتوانیم در انتخاب بهتر و بهینه تر شما را یاری کنیم.

هارد HDD :

HDD مخفف کلمه Hard Disk Drive میباشد که میتوان گفت این تکنولوژی حدود 60 سال قدمت  دارد . هارد های HDD که عموما مصارف خانگی و حتی اداری دارند و بسیاری از لب تاپ ها و کامپیوترهای خانگی همچنان بر پایه این نوع هارد ها ساخته می شوند. در این تکنولوژی اطلاعات بر روی پلتر ذخیره می شود و با کمک بازوی متحرک یا هد Read/Writre، اطلاعات خوانده می شود و برق نیز از طریق برد به هد و پلتر میرسد . امروزه سرعت چرخش پلتر 5400 دور در دقیقه میباشد که امکان دارد به 15000 دور بر دقیقه نیز برسد. سرعت خواندن و نوشتن هاردهای سنتی، به سرعت گردش دیسک اصلی آن‌ها (7,200RPM، 5,400 RPM و غیره) ارتباط دارد. به‌خاطر همین وابستگی، سرعت خواندن و نوشتن داده در HDD محدود می‌شود. به‌علاوه، زمان انتظار برای حرکت کردن هدر نیز باعث ایجاد تأخیر در فرایندهای نوشتن و خواندن می‌شود. همه‌ی این موارد، باعث شدند تا حافظه‌های ذخیره‌سازی سریع‌تر موسوم به SSD متولد شوند.

حافظه SSD:

SSD مخفف Solid State Drive است که در زبان فارسی  “درایو حالت جامد” معنی شده است و در دسته‌ی حافظه‌های ذخیره‌سازی بدون قطعات متحرک جای می‌گیرد. حافظه SSD مبتنی بر حافظه فلش می باشد یعنی همون تکنلوژی که در ساخت مموری کارت و فلش مموری مورد استفاده قرار می گیرد.  به زبان ساده تر میتوان گفت SSD  نسخه پیشرفته تر و با ابعاد بزرگتر فلش مموری میباشد و همانطور که میدانید در SSD ها  بر خلاف HDD  ها هیچ قسمت متحرکی   وجود ندارد. SSD  ها هم مانند فلش مموری بر پایه NAND  میباشد SSDها از تراشه‌های نیمه‌هادی برای نوشتن و دسترسی به حافظه بهره می‌برند. حافظه SSD نسبت به حافظه های USB و هارد های HDD سرعت بیشتری دارد و گران ترنیز هستند. یکی از دلایل بالا بودن سرعت این حافظه ها نسبت به هارد های HDD این است که این حافظه ها به دلیل نداشتن قطعه متحرک زمان تاخیر بسیار کمتری نسبت به هارد های معمولی دارند.

همانطور که در بالا گفتیم در درایو حالت جامد(SSD) هیچ حرکتی یا چرخشی و در کل هیچ قسمت متحرکی در کار نیست، در عوض اطلاعات در بلوک‌های مخصوصی ذخیره‌سازی می‌شوند و هر زمان که رایانه به داده‌ای خاص نیاز داشته باشد، حافظه SSD سریعاً قادر به یافتن و در اختیار قراردادن آن می‌باشند. در حقیقت کارایی بالای SSDها به خاطر همین روند مستقیم و بی واسطه‌ی دسترسی به داده‌ها است. به همین خاطر است که سرعت دسترسی در این حافظه ها بسیار بالا است و این یکی از مزایای SSD به هارد دیسک‌های سنتی به شمار می‌رود.

اضافه کردن یک حافظه  SSD می‌تواند به طرق گوناگون سرعت رایانه‌ی شما را افزایش دهد؛ که از آن جمله می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• کاهش زمان بوت (بالا آمدن) رایانه به طرز چشمگیر
• اجرا و بارگذاری انواع نرم‌افزارها به صورت آنی
• ذخیره یا بازکردن اسناد و فایل‌های گوناگون بدون تلف شدن زمان
• سرعت بالای کپی انواع فایل‌ها
• در مجموع رایانه شما با کارایی و سرعت بیشتری کار خواهد کرد.

تکنولوژی NAND  و NOR در حافظه های SSD:

در حاظه های SSD بطور کلی دو ساختار NAND  و NOR وجود دارد. ابتدا در سال 1988 شرکت اینتل حافظه فلش بر پایه تکنلوژی NOR را طراحی کرد. اما یک سال بعد شرکت توشیبا حافظه فلش خود را بر پایه تکنلوژی NAND  طراحی و به بازار عرضه نمود. در حال حاضر بیش از 95 درصد حافظه های SSD  موجود در بازار بر پایه تکنولوژی NAND طراحی و ساخته شده اند. اما تفاوت بین این دو تکنولوژی چیست؟

NAND و NOR دو گیت منطقی یا دیجیتالی هستند که با صفر و یک کار می کنند. با استفاده از ترکیب این گیت ها مدارهای مختلفی را می توان ساخت. این گیت های دیجیتالی  یا منطقی  توسط ترانزیستور طراحی می شوند  برای مثال 2 ترانزیستور به صورتی طراحی می شوند که مانند گیت NAND یا NOR عمل کنند. ساختار این ترانزیستور ها به صورتی است که، می توانند بار الکتریکی الکترون را برای مدت چند سال داخل خود نگهداری کنند. (حتی اگر برق به این ترانزیستور ها نرسد) بر همین اساس امکان ساخت حافظه فلش  با این گیت ها وجود دارد.

تفاوت اصلی NAND و NOR در طراحی آنها است. در نهایت تفاوت در طراحی و ساختار باعث ایجاد تفاوت در نحوه ی ذخیره سازی، نوع دسترسی، نوع رابط کاربری و… خواهد شد. در شکل زیر تفاوت در ساختار حافظه SSD بر اساس تکنولوژی NAND و NOR به وضوح قابل مشاهده است.

ساختار خافظه SSD  براساس تکنولوژ NAND و NOR

بطور کلی میتوان گفت

1. حافظه های طراخی شده بر پایه  تکنولوژی NAND میتواند فشرده تر باشد در نتیجه میتوان حافظه هایی با حجم های بالا را بر پایه این تنکولوژ طراحی کرد.
2. حافظه های طراحی شده بر پایه تکنولوژی NAND عمر مفید بیشتری دارند.
3. حافظه های طراحی شده بر پایه تکنولوژی NOR داری قیمت بیشتری هستند.
4. حافظه های طراحی شده یر پایه تکنولوژی NAND تعداد پایه های سخت افزاری کمتری نسبت به حافظه های طراحی شده بر پایه تکنولوژ NOR نیاز دارد. و شرکت سازنده میتواند برای حجم های مختلف حافظه یک فضای مشخص در نظر بگیرد.( به همین دلیل است که یک فلش 4 گیگ با یک فلش 64 گیگ از نظر اندازه با هم تفاوتی ندارند)

بطور کلی میتوان نتیجه گرفت که تکنولوژی NAND در حافظه های SSD  در مقایسه با تکنولوژی NOR بهتر و به صرفه تر است. از تکنولوژی NOR  در مواردی که احتیاج به دسترسی تصادفی و مسائل پیچیده تر برنامه نویسی باشد استفاده می شود. در مایکروکنترلر ها از حافظه های فلش بر پایه تکنولوژی NOR استفاده می شود.

سلول‌های تک لایه(SLC) و چند لایه (MLC) ذخیره اطلاعات در حافظه SSD :

زمانی که قصد خرید حافظه  SSD دارید با دو نوع دیسک سخت مواجه می‌شوید: دیسک‌هایی که دارای سلول‌های ذخیره‌ی اطلاعات چندلایه MLC  یا (Multiple Level Cell) هستند یا دارای سلول‌های تک‌لایه SLC یا (Single Level Cell) می‌باشند.

اگر یک خانه یا سلول از حافظه تنها یک بیت اطلاعات را در خود ذخیره کند در اصطلاح می گویند SLC است. و اگر یک خانه یا سلول از حافظه 2 بیت یا بیشتر را ذخیره کند در اصطلاح میگویند MLC می باشد. با توجه به مطالب فوق میتوان نتیجه گرفت که تکنولوژی MLC به صرفه تر می باشد زیرا با تعداد ترانزیستور کمتر میتوان اطلاعات بیشتری را ذخیره کرد و درنتیجه هزینه ساخت حافظه کمتر خواهد شد. اما با توجه به اینکه در هر سلول بیشتر از یک بیت ذخیره می شود، به دلیل تراکم اطلاعات احتمال تداخل و بروز خطا وجود دارد. البته نباید نگران این موضوع بود زیرا حافظه های امروزی دارای واحد اصلاح خطا (Error Correction) هستند که این خطا ها را اصلاح می کند و کاربر هم متوجه بروز این خطاها نمی شود. البته اصلاح این خطاها مقداری زمان بر خواهد بود و به همین دلیل حافظه های با تکنولوژی MLC مقداری کند تر از حافظه های با تکنولوژی SLC می باشند. البته تکنولوژی های دیگری هم مانند TLC و QLC وجود دارد که بعدا بصورت کامل بررسی خواهیم کرد

در حال حاظر بیشتر حافظه های موجود در بازار دارای تکنولوژی MLC هستند. از حافظه های با تکنولوژی  SLC برای سرورها و موارد خاص استفاده می شود.

امروز انواع متعددی از حافظه‌های مذکور در بازار وجود دارد که SATA 3 و NVMe از مشهورترین آن‌ها هستند. این درایوها از آرایه‌های مشابه نیمه‌هادی بهره می‌برند که در بالا توضیح دادیم؛ اما ظرفیت‌ها و توانایی‌های آن‌ها با هم تفاوت دارد.

تفاوت‌های اصلی  رابط های SATA 3 و NVMe:

پروتکل ها دستگاه های شما را قادر به برقراری ارتباط می کند . رابط ابزار ارتباطی است و پروتکل دستوراتی را ارائه می دهد که جزئیات نحوه انتقال اطلاعات بین دستگاه ها را مشخص می کند . بطور کلی دو پروتکل اصلی AHCI  و NVME وجود دارد که در ادامه هر کدام رو مورد بررسی قرار خواهیم داد.

بسیاری از SSDها به‌قدری سریع هستند که تنها عامل محدودکننده‌ی سرعت آن‌ها، شیوه‌ی اتصال به کامپیوتر است. کامپیوترهای شخصی (رومیزی و لپ‌تاپ) از دو نوع اتصال برای ارتباط درایو ذخیره‌سازی با قطعات دیگر بهره می‌برند: SATA  و NVMe.

SATA مخف کلمات Serial Advanced Technology Attachment میباشد.SATA یک استاندارد بر پایه ی IDE است که در سال 2001 به بازار عرضه شد.SATA مانند PATA برای اتصال دستگاه هایی مثل هارد درایو و درایو های نوری به مادربورد سیستم مورد استفاده قرار میگیرد.همانطور که گفته شد SATA جایگزین استاندارد PATA شد و برای اتصال دستگاه های ذخیره سازی درون کامپیوتر مورد استفاده قرار گرفت.سرعت انتقال داده در  SATA دو برابر بیشتر از نرخ انتقال داده PATA است. رابط SATA با SSD ها و HDD هایی مبتنی بر ساتا سازگاری دارد . آخرین نسل ساتا، SATA III می باشد که سرعت انتقال 6 گیگابیت بر ثانیه را ارائه می دهد. اتصال‌های SATA 3 ترکیب دوگانه‌ای از کابل داده و برق را از SSD به مادربرد کامپیوتر شامل می‌شوند. پروتکل Serial ATA‌ یا SATA ارزان‌ترین و مرسوم‌ترین رابط SSD در صنعت محسوب می‌شود. ازطرفی حتی جدیدترین نسل این پروتکل نیز عمری بیش از ۱۰ سال دارد. ساتا از پروتکل قدیمی Advanced Host Controller Interface یا AHCI برای اتصال زیرسیستم‌‌‌های حافظه/پردازنده‌ی مرکزی بهره می‌برد. پروتکل AHCI ابتدا برای درایوهای مجهز به قطعات متحرک (HDD) توسعه یافت و در راهکارهای سریع‌تر، محدودیت‌هایی دارد. AHCI پروتکلی است که اجازه می دهد کامپیوتر  شما از طریق نرم افزار هارد یا حافظه مبتنی بر ساتایی که دارید ارتباط برقرا کند.

تکنولوژی NAND، کنترل‌ها و ساختار آن‌ها در SSD‌ها امکان رسیدن به سرعت‌های بالا را فراهم کردند اما تا زمانی‌که یک فرایند و درگاه مناسب برای رسیدن به سرعت‌های بالا وجود نداشته باشد استفاده از تمام  پتانسیل‌های SSDها امکان پذیر نخواهد بود .پروتکل  NVMe که مبتنی بر PCIe توسعه داده شده‌، درحقیقت موانع درگاهی برای انتقال اطلاعات را برداشته است. درحقیقت به‌دلیل استفاده از رابط‌های قدیمی، بسیاری از حافظه‌های SSD نمی‌توانند به حداکثر ظرفیت خود در سرعت تبادل داده‌ها برسند و استاندارد جدید می‌تواند موجب افزایش بیش‌ از‌ پیش فاصله‌ی میان این نوع حافظه‌ها و حافظه‌های مکانیکی قدیمی‌ شود.

پروتکل NVMe، مخفف Non-Volatile Memory Express، با هدف بهبود اتصال درایوهای SSD توسعه یافت. اتصال NVMe از درگاه PCI-E بهره می‌برد و درنتیجه اطلاعات به‌صورت مستقیم و بدون واسطه به مادربرد منتقل می‌شود. درایو نیروی برق مورد نیاز خود را نیز به‌صورت مستقیم از مادربرد دریافت می‌کند. در مجموع، اتصال NVMe اتصال و ارتباط سریع‌تری را بین SSD و مادربرد فراهم می‌کند. درواقع دسترسی NVMe به خطوط بیشتر PCI-E به‌صورت هم‌زمان، انتقال سریع‌تر داده را به‌همراه دارد.

پرو تکل NVMe به گونه ای ساخته شده است که می تواند صف های بیشتری را نسبت به  SATA مدیریت کند. این موضوع بدین معناست که در فضای ذخیره سازی مجهز شده با NVME نباید عملکرد کاهش پیدا کند. با پروتکل های قدیمی تر مانند AHCI ، هارد SSD تنها می تواند از یک لاین (که صف دستور نامیده می شود ) برای خروجی و ورودی استفاده کند و در نتیجه ما با تاخیر یا لگ مواجه خواهیم شد. اما مطابق شکل بالا می بینید که پروتکل NVME لاین های بیشتری را ارائه می دهد و بطور مستقیم به پردازنده دستگاه شما متصل می شود.به طور خلاصه، می توان چنین گفت که NVMe عملکرد بسیار خوبی برای فضای ذخیره سازی فلش نسبت به  SATA ارائه می کند.

تفاوت در عملکرد پروتکل های AHCI و NVME :

پروتکل AHCI با یک صف دستور می تواند حداکثر 32 دستور را پردازش کند

پروتکل NVME دارای 65000 صف دستور است که در هر صف می تواند 65000 دستور را پردازش کند.

این تفاوت درعملکرد پردازش باعث می شود که در حافظه های با پروتکل NVME، زمان تاخیر به طور قابل ملاحظه ای کاهش پیدا کند و همچنین سرعت انتقال به طور قابل توجهی بیشتر شود.

انواع حافظه SSD:

حافظه های SSD از نظر ظاهری بطور کلی در سه نوع مختلف عرضه می شوند. که بنا بر محدودیت های فیزیکی، شکل ظاهری و رابط کاربری باهم متفاوت هستند.

1-حافظه SSD استاندارد 

اگر بخواهید برای لبتاپ خود یک حافظه SSD بخرید، متوجه خواهید شد  که شکل و اندازه ظاهری اون SSD مثل هارد های HDD است. به دلیل اینکه تکنولوژی حافظه SSD نسبت به هارد HDD جدید تر می باشد و بسیاری از لبتاپ های بر اساس هارد های معمول HDD طرحی شده اند، برای اینکه بتوان حافظه SSD را به راحتی جایگزین هارد HDD نمود می بایست حافظه SSD از نظر ظظاهری شبیه به HDD طراحی شود.                                                                                                                                                                  با توجه به اینکه در هارد HDD  از رابط SATA استفاده می شود، برای حافظه SSD استاندارد  از رابط SATA استفاده می شود. در بعضی از حافظه های SSD جدید از رابط SATA Express که سرعتی به مراتب بالاتر دارد استفاده می شود. رابط SATA Express یا (SATAe) تحت عنوان نسخه 3.2 ساتا معرفی و به بازار عرضه شد. حافظه های با رابط SATAe  محدودیت سرعتی که قبلا وجود داشت را شکست و سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه را ارائه می دهد. با این حال با ظهور تکنولوژی M.2  رابط SATAe منسوخ شد.

2-حافظه SSD با رابط  M.SATA: 

نسخه 3.1 رابط SATA تحت عنوان  M.Sata یا Mini Sata برای دستگاه های کوچک مثل لب تاپ و الترابوک طراحی و  به بازار عرضه شد.    حافظه SSD با رابط  M.SATA:   نسخه 3.1 رابط SATA تحت عنوان  M.Sata یا Mini Sata برای دستگاه های کوچک مثل لب تاپ و الترابوک طراحی و  به بازار عرضه شد.

حافظه SSD با رابط MSATA III

3-حافظه SSD با فرم فاکتور فیزیکی M.2:

در مقایسه‌ی بالا، دو روش یا پروتکل برای خواندن و نوشتن داده را در SSD مقایسه کردیم. یکی از آن‌ها از خطوط PCIe استفاده می‌کند و دیگری با ارتباط کابلی به مادربرد متصل می‌شود. اصطلاح دیگری در دنیای درایوهای حالت جامد وجود دارد که به‌نام M.2 شناخته می‌شود. این اصطلاح، عبارتی برای توضیح فرم‌فاکتور فیزیکی درایو است. درایو‌های M.2 انواع نازکی از درایوهای SSD هستند که در تصویر زیر نمونه‌ای از آن‌ها را مشاهده می‌کنید. درواقع آن‌ها پروتکل جدیدی به فهرست اضافه نمی‌کنند و انواع درایوهای M.2 با اتصال SATA یا NVMe در بازار وجود دارد.

تصویر بالا نمونه‌ای از حافظه‌ی M.2 مبتنی بر SATA است

 یک درایو SSD از نوع NVMe 

درایوهای M.2 لزوما سریع‌تر از درایوهای دیگر نیستند. ازطرفی آن‌ها اغلب به‌خاطر فرم‌فاکتور نازک‌تر از پروتکل NVMe بهره می‌برند که ذاتا اتصالی سریع‌تر به‌همراه دارد. درنهایت مصرف‌کننده در زمان خرید درایو M.2 باید به پروتکل اتصال آن نیز دقت کند. همان‌طور که در تصویر نیز مشاهده می‌کنید حافظه‌های M.2 مبتنی بر SATA عموما دو زبانه‌ی ۵ و ۶ پینی در دو طرف زبانه‌ی اصلی دارد اما حافظه‌ی مبتنی بر PCIe یک زبانه‌ی ۵ پینی در کنار یک زبانه‌ی بزرگ و اصلی دارد.

با توجه به کل مطالبی که گفته شد باید گفت که حافظه SSD نسبت به هارد HDD در بیشتر زمینه ها بهتر می باشد . برای اینکه بتوان هم سرعت حافظه SSD  را داشته باشید و هم ظرفیت مناسبی برای ذخیره ی فایل ها و اطلاعات مورد نیاز  داشته باشین و در عین حال هزینه زیادی هم  نداشته باشین ، میتوانید از یک حافظه ی  SSD  در کنار یک هارد HDD استفاده کنید.   حافظه ی SSD را به عنوان حافظه ی اصلی ( درایوی که ویندوز روی آن نصب می شود) قرار دهید و برای ذخیره اطلاعت از یک هارد HDD استفاده کنید. شماری از لب تاپ ها مانند HP zbook15 قابلیت استفاده از دو هارد همزمان را دارند و شما می توانید یک هارد 1TB HDD برای ذخیره اطلاعت و یک حافظه SSD msata یا SSD m2sata (بسته به نوع حافظه ای که برای دستگاه طراحی شده است) استفاده کنید .در صورتی که لب تاپ شما امکان استفاده همزمان چند هارد بصورت همزمان را ندارد، نگران نباشید شما  میتوانید از یک حافظه SSD بر روی لب تاب استفاده کنید و برای ذخیره ی اطلاعات هم از یک هارد خارجی( اکسترنال) استفاده کنید.