وسيط تخزين ذو حالة ثابتة

وسيط تخزين ذو حالة ثابتة , يختلف عن القرص الجامد أو القرص الصلب أو سواقة الحالة الصلبة أو القرص الإلكتروني وهو عبارة عن جهاز تخزين للبيانات بحالته الجامدة ولا يوجد أقراص تتحرك به كالقرص الصلب وتستخدم الدوائر المتكاملة Integrated Circuits وتستخدم الذاكرة memory لتخزين المعلومات ولكنها ثابته ومستمرة. تكنولوجيا وسائط التخزين ذات الحالة الثابتة SSD تستخدم واجهات إلكترونية متوافقة مع بلوكات الإدخال والاخراج (block input/output (I/O)) التقليدية للسواقة الصلبة والتي تسمح باستبدال بسيطة في التطبيقات، common applications. ، بالإضافة لواجهات ادخال واخراج مثل الساتا السريعة SATA Express التي تم تصميمها لعنونة متطلبات محددة لتكنولوجيا وسائط التخزين ذات الحالة الثابتة SSD Technology .
وسائط التخزين ذات الحالة الثابتة ليس لها مكونات ميكانيكية متحركة كالقرص الصلب (HDDs) الكهروميكانيكية والكهرومغناطيسية والقرص المرن Floppy Disk والذين يحتويان على اقراص دوارة ورؤس متحركة للقراءة والكتابة Disk read-and-write heads , وسائط التخزين ذات الحالة الثابتة تستخدم طريقة مختلفة عن الاقراص الكهروميكانيكية وبالتالي فهي أكثر مقاومة للصدمات الخارجية physical shock وتعمل بصمت وتاخذ زمن وصول اقل access time ، واقل في التاخير lower latency , بينما سعر الوسائط الثابتة آخذ في الهبوط مع الوقت، ، إن المستهلكين يقيمون الوسائط الثابتة SSDs على انها باربعة اضعاف سعر الاقراص الصلبة HDDs .
معظم الوسائط التخزين ذات الحالة الثابتة أصبحت تستخدم الخلايا متعددة المستويات MLC المبنية على دوائر إلكترونية ذات ذاكرة ناند (MLC NAND-based flash memory) ، وهي نوع من الذاكرة الثابتة Non-volatile memory ، والتي تحافظ على البيانات حتى في حالة عدم وجود طاقة كهربية Power ، يمكن ان يتم بناء وصناعة الذاكرة ذات الحالة الثابتة من خلايا الذاكرة العشوائية الغير ثابته RAM مع إضافة بطاريات تعمل في حالة فقد الطاقة الكهربية.
الوسائط الهجين Hybrid drive (أو الوسائط الهجين ذات الحالة الثابتة solid-state hybrid drives) ولها الاختصار SSHD تدمج ما بين مميزات القرص الصلب HDDs والوسائط ذات الحالة الثابتة SSDs في نفس الوحدة لكي يصبح لدينا مساحة كبيرة من القرص الصلب وسرعة فلاشية باستخدام جزء ذو حالة ثابتة cache لتحسين الاداء والوصول السريع للبيانات.
جديدة تستخدم الذاكرة الثابتة تقنيه ذاكرة الوصول العشوائي الساكنة أو تقنية ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (بدلاً من تقنية الذاكرة الوميضية ولها تسمية أخرى وهي ذاكرة - رام ببطاريات للتثبيت.
الاستخدام الأصلي لكلمة الجامدة أو الحالة الصلبة (من فيزياء الجوامد) مستخدم في أجهزة أشباه الموصلات بدلاً من أجهزة الصمامات المفرغة أو صمامات الإلكترون، ولكن في هذا السياق تم اعتماد لتمييز الحالة جامدة في الأجهزة الإلكترونية والأجهزة الكهروميكانيكية أيضاً. ومع عدم وجود أجزاء متحركة فإن السواقات الجامدة أكثر تحمل من الأقراص الصلبة، وأيضاً لا يصدر منها صوت (ما لم يوجد بها مروحة تبريد)، وهي أسرع لنفس السبب.
الوسائط الثابتة بدأت بالظهور في الحواسيب المحمولة، مع أنها أغلى مقارنةً بالأقراص الصلبة (500 دولار أمريكي ل256 جيجابايت مقارنةً ب50 دولار أمريكي قرص صلب خارجي بنفس الحجم مع بدايات 2009).
العمارة والوظيفة
السواقة المبنية على تقنية الذاكرة الوميضية أو السواقة الجامدة الوميضية
أغلب مصنعي السواقة الجامدة يستخدمون تقنية الذاكرة الوميضية لصناعة سواقات قوية وقابلة لتحمل الصدمات. السواقة الجامدة الوميضية لا تحتاج إلى بطاريات لحفظ المعلومات، وتكون بأحجام مختلفة 3.5 و2.5 و1.8 بوصة. السواقة الجامدة الوميضية تحتفظ بالمعلومات حتى لو حصل انقطاع مفاجئ للتيار الكهربائي. وهي أبطء من ذاكرة الوصول العشوائي والقرص الصلب، ولكن قد تكون ذو أداء أفضل من الأقراص الصلبة، لأنه تم إزالة وقت البحث الذي ينتج عنه تحرك القرص وتحرك رأس القراءة والكتابة في القرص الصلب لعدم وجود أجزاء متحركة في الذاكرة.
المكونات:
الذاكرة المخبئية : السواقة الجامدة الوميضية تستعمل ذواكر وصول عشوائي ديناميكية كثيرة وبأحجام صغيرة كذاكرة مخبئيه، وهي شبيهة بالذاكرة المخبئية في الأقراص الصلبة.
مخزن للطاقة: نوع من أنواع البطاريات، وهي ضرورية لحفظ المعلومات من الضياع في حال الانقطاع المفاجئ للتيار.
يعتمد حجم وشكل أي جهاز إلى حد كبير على حجم وشكل المكونات المستخدمة في صنع هذا الجهاز. صُمِّمَت الأقراص الصلبة التقليدية ومحركات الأقراص الضوئية حول اللوح الدوّار أو القرص البصري جنبًا إلى جنب مع محرك المغزل (Spindle Motor) بالداخل. إذا كان وسيط التخزين ذو الحالة الثابتة مكوَّنًا من العديد من الدوائر المتكاملة المترابطة (ICs) وموصل واجهة، فإن شكله لم يعد يقتصر على شكل محركات الوسائط الدوارة. تأتي بعض حلول التخزين ذات الحالة الصلبة في هيكل أكبر قد يكون عامل شكل مثبت على الرف مع العديد من محركات أقراص الحالة الصلبة بالداخل. سوف يتصلون جميعًا بحافلة مشتركة داخل الهيكل ويتصلون خارج الصندوق بموصل واحد.
للاستخدام العام للكمبيوتر، يُعتبر عامل الشكل 2.5 بوصة (الموجود عادةً في أجهزة الكمبيوتر المحمولة) هو الأكثر شيوعًا. بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر المكتبية المزودة بفتحات لمحركات الأقراص الثابتة مقاس 3.5 بوصة، يمكن استخدام لوحة محول بسيطة لجعل محرك الأقراص هذا مناسبًا. الأنواع الأخرى من عوامل الشكل أكثر شيوعًا في تطبيقات المؤسسة. يمكن أيضًا دمج الأقراص الصلبة تمامًا في الدوائر الأخرى للجهاز، كما هو الحال في أبل ماك بوك أير (بدءًا من طراز خريف 2010). اعتبارًا من عام 2014، اكتسبت عوامل الشكل ميني ساتا (Mini-SATA) وم.2 (M.2) أيضًا شعبية، خاصة في أجهزة الكمبيوتر المحمولة.
عوامل شكل الأقراص الصلبة القياسية
تتمثل فائدة استخدام عامل شكل الأقراص الصلبة الحالي في الاستفادة من البنية التحتية الواسعة الموجودة بالفعل لتركيب وتوصيل محركات الأقراص بالنظام المُضيف. تُعرف عوامل الشكل التقليدية هذه بحجم الوسائط الدوّارة (أي 5.25 بوصة أو 3.5 بوصة أو 2.5 بوصة أو 1.8 بوصة) وليست بأبعاد غلاف محرك الأقراص.
عوامل شكل البطاقة القياسية
بالنسبة للتطبيقات التي تكون المساحة فيها أعلى، مثل أجهزة الحاسوب اللوحية أو ألترابوك، وُحِّدت بعض عوامل الشكل المُدمجة لمحركات أقراص الحالة الثابتة المستندة إلى الفلاش.
يوجد عامل شكل ميني ساتا (Mini-SATA)، والذي يستخدم التخطيط المادي لبطاقة ميني منفذ الملحقات الإضافية السريع (PCI Express Mini Card). إنه يظل متوافقًا كهربائيًا مع مواصفات واجهة بطاقة ميني منفذ الملحقات الإضافية السريع بينما يتطلب اتصالًا إضافيًا بوحدة تحكم مضيف ساتا (SATA) من خلال نفس الموصل.
عامل الشكل م.2 (M.2)، المعروف سابقًا باسم عامل الشكل من الجيل التالي (NGFF)، هو انتقال طبيعي من ميني ساتا والتخطيط المادي المُستخدَم، إلى عامل شكل أكثر قابلية للاستخدام وأكثر تقدمًا. بينما استفادت ميني ساتا من عامل الشكل والموصل الحاليين، فقد صُمِّم م.2 لزيادة استخدام مساحة البطاقة إلى الحد الأقصى، مع تقليل المساحة. يسمح م.2 القياسي بتركيب محركات أقراص الحالة الصلبة ساتا ومنفذ الملحقات الإضافية السريع على وحدات م.2
عوامل شكل لوحة الجهاز
تُستخدَم الآن عوامل الشكل التي كانت أكثر شيوعًا لوحدات الذاكرة بواسطة محركات أقراص الحالة الصلبة للاستفادة من مرونتها في تصميم المكونات. بعض هذه الأجهزة تتضمن منفذ الملحقات الإضافية السريع وذاكرة ميني منفذ الملحقات الإضافية السريع (PCI Express Mini Card) وميني المزدوج في خط وحدة الذاكرة (Mini-DIMM) وMO-297 وغيرها الكثير. يُستخدَم ساتا المزدوج في خط وحدة الذاكرة (SATADIMM) من Viking Technology فتحة المزدوج في خط وحدة الذاكرة DDR3 فارغة على اللوحة الأم لتوفير الطاقة لوسيط التخزين ذو الحالة الثابتة مع موصل ساتا منفصل لتوفير اتصال البيانات مرة أخرى بالكمبيوتر. والنتيجة هي وسيط تخزين ذو حالة ثابتة سهل التثبيت بسعة مساوية لمحركات الأقراص التي تشغل عادةً حاوية محرك 2.5 بوصة كاملة. قام مصنع واحد على الأقل، إينوديسك (Innodisk)، بإنتاج محرك أقراص مُثبَّت مباشرة على موصل ساتا (SATADOM) على اللوحة الأم دون الحاجة إلى كابل طاقة. تعتمد بعض وسائط التخزين التي حالتها ثابتة على عامل شكل منفذ الملحقات الإضافية السريع وتقوم بتوصيل كلٍ من واجهة البيانات والطاقة من خلال موصل منفذ الملحقات الإضافية السريع بالمُضيف. يمكن أن تستخدم محركات الأقراص هذه إما وحدات تحكم فلاش منفذ الملحقات الإضافية السريع مباشرة أو جهاز جسر منفذ الملحقات الإضافية السريع إلى ساتا والذي يتصل بعد ذلك بوحدات تحكم فلاش ساتا.
مقارنة بينها وبين القرص الصلب
الميزات
إقلاع النظام أسرع لعدم وجود أجزاء متحركة في السواقة الجامدة.
أسرع في الوصول العشوائي للقراءة حيث لا يوجد رأس قراءة أو كتابة.
لا تصدر صوت لعدم وجود الأجزاء المتحركة أو عدم وجود مراوح تبريد في السواقات قليلة السعة(يوجد مراوح في السواقات ذات السعة العالية).
تستخدم تيار كهربائي أقل من القرص الصلب.
مستويات تحمل أعلى لدرجات الحرارة فالقرص الصلب يعمل ما بين 5-55 درجة مئوية أما السواقة الجامدة فيصل مستوى تحملها إلى 70 درجة مئوية، وبعضها يصل إلى مستويات أعلى من ذلك.
العيوب
السعر: في منتصف 2013 كان سعر الجيجابايت للسواقة الحالة الصلبة أعلى إلى حد كبير من الجيجابايت للقرص الصلب: فكان الجيجابايت سعرة ما بين 1.00-30.45 $ دولار أمريكي للجيجابايت لسواقة الحالة الصلبة أما القرص الصلب سعر الجيجابايت تقريباً 0.038 $ دولار أمريكي.
المساحة: متوسط مساحة القرص الصلب أكبر بكثير من مساحة سواقة الحالة الصلبة، حيث مساحة الأقراص الصلبة من الممكن أن تصل إلى 2 تيرابايت (2014)، أما سواقة الحالة الصلبة فحوالي 120 جيجابايت إلى 1 تيرابايت (2014) .
عمر سواقة الحالة الصلبة (SSD) مرتبط بعدد مرات عمليات الكتابة، فسواقة الحالة الصلبة محدودة في عمليات الكتابة مثل «فلاشة USB»، لهذا القرص الصلب ممكن يعمل لمدة أكبر لأن عمليات الكتابة لا تؤثر فيه، لكن حدود مرات الكتابة ليس بعدد صغير.
مراجع
أجهزة تخزين حاسوبية
ذاكرة مستديمة
وسائط تخزين حاسوبية
اختراعات القرن 20