قطعات داخلی SSD ، کالبد شکافی حافظه SSD

تاریخ انتشار : 27 فروردین 1395

تو پست قبلی یه مقدمه ای در مورد حافظه SSD گفتم تا با کلیت SSD و همینطور اصطلاحاتی که در مورد SSD به کار می برن آشنا بشید . حالا تو این پست می خوام کالبد شکافی SSD رو انجام بدم و بگم که درون حافظه SSD چه قطعاتی وجود داره . پس تا انتهای پست همراه من باشید .

قطعات داخلی SSD – حافظه NAND

حافظه NAND دقیقا همونجایی هست که اطلاعات ذخیره میشه . حافظه NAND پر از سلول های حافظه است که بیت های منطقی ( صفر و یک ) رو داخل خودشون جا میدن . چند عدد چیپ حافظه با همدیگه تشکیل یه حافظه بزرگ تر رو میدن و کنترل این حافظه ها تو این شرایط راحت تره . به همین دلیل روی بورد الکترونیکی حافظه SSD ، چند تا از این چیپ های حافظه می بینیم . شکل زیر رو نگاه کنید :

حافظه فلش NAND که در تصویر بالا می بینید از همون حافظه NAND ای هست که توی فلش مموری هم استفاده میشه ( البته با کیفیت و حجم متفاوت ) . حافظه NAND حتی بدون برق هم می تونه اطلاعات رو توی خودش ذخیره کنه . حافظه NAND از ترانزیستور ساخته میشه ، هر ترانزیستور می تونه صفر و یک رو داخل خودش به مدت زیاد ، نگه داره . حافظه فلش داخل SSD می تونه از NAND و یا NOR ساخته بشه ( پست حافظه SSD رو بخونید )

قطعات داخلی SSD – کنترل کننده حافظه فلش

همونطور که از اسمش مشخصه ، مغز حافظه SSD هست . هرگونه عملیات نوشتن ، خواندن ، پاک کردن و … توسط کنترل کننده حافظه SSD ، مدیریت میشه . کار اصلی کنترلر فلش ، اجرای کدهایی هست که توسط فرمور Firmware تولید میشه . یه جورایی مثل CPU میمونه حتی یه حافظه کش Cache از نوع SRAM هم براش در نظر میگیرن تا سریع تر دستورات رو پردازش بکنه . در واقع کنترل حافظه اطلاعات رو بین خونه های حافظه و رابط سخت افزاری منتقل می کنه .

کارهایی که کنترل کننده فلش انجام میده : خواندن ، نوشتن ، پاک کردن ، چک کردن ارور ، wear leveling ، RAISE ، Garbage Collection ، رمزنگاری و Over-provisioning .

یکی از مزایای کنترل کننده فلش SSD نسبت به HDD اینه که کانال بندی شده است ، یعنی اگه 16 تا ماژول حافظه روی بورد باشه و کنترل کننده 8 کاناله باشه ، برای هر 2 تا ماژول یه کانال ارتباطی در نظر گرفته میشه که اینجوری سرعت پردازش و انتقال اطلاعات بیشتر میشه .

شرکت های سازنده کنترل کننده فلش NAND :

شرکت هایی مثل SandForce ، سامسونگ ، اینتل ، مارول ( Marvell) ، شرکت تایوانی jMicron ، توشیبا و … لیست کامل سازندگان کنترل کننده حافظه فلش رو ببینید .

قطعات داخلی SSD – بافر Buffer

بالا گفتم که حافظه کش درون کنترل کننده از نوع SRAM هست که سرعت خیلی زیادی داره . حالا برای اینکه اطلاعات بین پورت ساتا و کنترل کننده با سرعت و هماهنگی بیشتری انجام بشه ، یه حافظه از نوع DRAM میذارن بین کنترل کننده و پورت ساتا ( یا هر پورت ورودی دیگه ای ) . به این حافظه میگن بافر Buffer که احتمالا زیاد شنیدین !

حافظه بافر SSD مثل حافظه بافر HDD عمل می کنه . اصولا بافر ها هدف مشخصی دارن . عملیاتی مثل Wear leveling و فهرست قرار گیری بلاک ها در حافظه کش SSD قرار میگیرن تا زمانی که پردازنده عملیات دیگه ای رو انجام میده . البته شرکت SandForce که سازنده کنترلر SSD هست ، از حافظه بافر استفاده نمی کنه اما با این وجود باز هم سرعت پردازش خوبی داره .

پست مرتبط : فرق حافظه DRAM و SRAM چیست ؟

قطعات داخلی SSD – خازن یا باتری

یکی از قطعاتی که می تونه توی قیمت نهایی حافظه SSD تاثیر گذار باشه ، باتری و یا خازن های نگهدارنده برق هستش . اگر بنا به هر دلیلی ، برق رسانی در حافظه کش یا حافظه های NAND دچار مشکل بشه ، باتری و یا خازن های نگهدارنده ، تا زمانی که مشکل برق رسانی حل بشه ، برق رسانی رو انجام میدن . کار باتری که مشخصه دیگه ، اما خازن ها رو جوری می سازن که ظرفیت بالایی داشته باشن تا شارژ زیادی رو بتونن نگه دارن . مثلا در شکل زیر 6 عدد خازن موازی رو می بینید که هر کدوم 470 مایکروفاراد هستن که مجموعا حدود 2.8 میلی فاراد ظرفیت دارن ( مقدار خازن ها در حالت موازی با هم جمع میشه ) .

یا مثلا در شکل زیر دو تا خازن الکترولیت رو می بینین که برای همین کار طراحی شدن .

اکثر حافظه های SSD موجود در بازار ، بدون خازن یا باتری ارائه میشن به جز یه سری از SSD های گرون قیمت اینتل و یا Crucial .

قطعات داخلی SSD – رابط سخت افزاری

قبلا هم گفتم که حافظه های SSD بنا به محدودیت های فیزیکی و همینطور دست پیدا کردن به سرعت بیشتر ، با رابط های سخت افزاری مختلفی طراحی میشن . ساتا ، PCI Express و ساتا اکسپرس سه تا از رابط های سخت افزاری هستن که در ساخت SSD استفاده میشن . البته رابط های دیگه ای هم هستن اما واسه کاربردهای خاصی طراحی شدن .

در شکل زیر رابط ساتا در حافظه SSD رو می بینید :

در شکل زیر حافظه SSD با رابط PCI Express رو می بینید :

در شکل زیر حافظه SSD با رابط ساتا اکسپرس رو می بینید :

قطعات داخلی حافظه SSD سرفیس پرو 4

تو شکل زیر می بینید که ساختار کلی حافظه SSD یکسانه ، حالا چه با رابط ساتا باشه ، چه با رابط M.2 و هر چیز دیگه ای .

در شکل بالا :

■ قرمز : کنترل کننده فلش سامسونگ با شماره S4LN058A01

■ نارنجی : حافظه های فلش 64 گیگابایتی سامسونگ

■ زرد : حافظه بافر DRAM با حجم 512 مگابایت – سامسونگ

■ سبز : سوئیچ دو کاناله – Texas Instruments ( این قطعه برای کاهش مصرف برق و توزیع توان استفاده میشه )

ضمنا رابط سخت افزاری حافظه SSD سرفیس پرو 4 از نوع M.2 هست که مدلی از PCI Express هست .

خب دوستان امیدوارم که این پست واستون مفید بوده باشه .

حتما مطالب زیر رو هم بخونید

این مطلب توسط وب سایت علم فردا تهیه شده ! دوستان عزیز ، متاسفانه اخیرا سایت های زیادی بدون اجازه ما مطالب علم فردا رو کپی میکنن و به نام خودشون میزنن . خواهش میکنیم برای حمایت از علم فردا حتما به هر کسی که می تونید اطلاع رسانی کنید که منبع اصلی این مطالب وب سایت علم فردا ست !