آشنایی با حافظه‌های جامد ساتا، NVMe و M.2 و تفاوت‌های موجود در بین آن‌ها

آشنایی با حافظه‌های جامد ساتا، NVMe و M.2 و تفاوت‌های موجود در بین آن‌ها


اگر تاکنون نسبت به تهیه و خرید حافظه‌های جامد (SSD) و یا کسب اطلاعات بیشتر در مورد سخت‌افزارهای نامبرده اقدام کرده باشید، حتماً با اصطلاحاتی از قبیل ساتا، NVMe و M.2 نیز آشنایی داشته و با خود اندیشیده‌اید که تفاوت موجود در بین درایوهای فوق چیست و کدام یک از برتری نسبی یا واضح نسبت به دیگری برخوردار است؟

حافظه‌های جامد اغلب تحت عناوین و مدل‌های مختلفی به بازار عرضه شده و تحت پوشش درآوردن تمامی نمونه‌های موجود توسط کمپانی‌های سازنده در سردرگمی کاربران نقش بسزایی را به خود اختصاص داده است. این مهم اگرچه در نگاه اول ممکن است بسیار پیچیده جلوه کند، اما هنگام آگاهی از نحوه عملکرد و همچنین تفاوت‌های موجود در بین آن‌ها به‌سادگی قابل درک می‌باشد، بر همین اساس تصمیم بر آن شد تا در قالب نوشته‌ای به آشنایی بیشتر با حافظه‌های جامد ساتا، NVMe و M.2 و تفاوت‌های موجود در بین آن‌ها (مشخصات فنی، سرعت خوانش و نوشت اطلاعات و …) بپردازیم.

حافظه جامد

پیش از پای در میدان گذاشتن حافظه‌های جامد پرسرعت، وظیفه ذخیره‌سازی دائمی و طولانی مدت اطلاعات در حوزه رایانه‌های شخصی بر عهده دیسک‌های سخت یا به عبارتی دیگر هارد دیسک قرار داشته است. سخت‌افزارهای نامبرده اگرچه به دلیل بلوغ فناوری و قیمت مناسب خود هنوز هم از محبوبیت بسیار بالایی در میان کاربران برخوردار می‌باشند، اما در مقایسه شانه به شانه با حتی کم سرعت‌ترین درایوهای جامد نیز به هیچ عنوان حرفی برای گفتن نداشته و با اختلاف کیلومتری نسبت به آن‌ها عقب‌تر قرار می‌گیرند که علت اصلی آن به ساختار مکانیکی و استفاده از قطعات متحرک در طراحی و توسعه آن‌ها باز می‌گردد.

دیسک‌های سخت در حالت کلی از دو جزء متحرک تحت عنوان پلاتر و بازوی مغناطیسی تشکیل شده و عملکرد اصلی سخت‌افزار توسط بخش فوق فراهم آورده شده است. پلاتر دوار در حالت کلی با حرکت چرخشی خود محلی را جهت ذخیره‌سازی دائمی اطلاعات به ارمغان آورده و بازوی مغناطیسی نیز با حرکت خود به خوانش و نوشت داده‌ها در سکتورهای پلاتر مبادرت می‌ورزد. افزایش سرعت پلاتر (به‌عنوان مثال 5400 دور بر دقیقه، 7200 دور بر دقیقه، 10000 دور بر دقیقه و …) در فزونی سرعت دیسک مستقیماً تأثیرگذار می‌باشد، زیرا یک نقطه یا به عبارتی دیگر سکتور ثابت جهت خوانش یا نوشت داده در آن سریع‌تر در دسترس بازوی مکانیکی قرار می‌گیرد، اما سرعت چرخش پلاتر به دلیل فاکتورهایی نظیر اصطکاک و … از محدودیت برخوردار بوده و فزونی آن تا محدوده مشخصی امکان‌پذیر می‌باشد. علاوه بر آن حرکت بازوی مغناطیسی خود در ایجاد تأخیر در دسترس به اطلاعات نیز تأثیرگذار بوده و لذا سخت‌افزارهای دیسک سخت درزمینهٔ سرعت آن‌چنان حرفی برای گفتن ندارند.

حافظه جامد

درایوهای جامد در مقایسه با دیسک‌های سخت همان‌طور که از عنوان آن‌ها مشخص است از هیچ‌گونه قطعه مکانیکی در ساختار خود بهره نبرده و فرآیند ذخیره‌سازی دائمی اطلاعات بر عهده تراشه‌های حافظه غیرفرار گذاشته شده است. از آنجایی که استفاده از اجزاء متحرک در طراحی سخت‌افزارهای فوق به چشم نمی‌خورند، لذا حافظه‌های نامبرده از خاصیت ذاتی ویژه‌ای در افزایش سرعت خوانش و نوشت اطلاعات برخوردار بوده و بدون نیاز به استفاده از فناوری خاص، از توانایی فراهم آوردن پتانسیلی بسیار فراتر برخوردار می‌باشند (یک درایو جامد NVMe در حقیقت از چنان سرعتی برخوردار است که فاکتورهای اصلی محدوده کننده دسترسی به حداکثر پتانسیل آن به گلوگاه بودن حافظه اصلی و پردازنده مرکزی رایانه باز می‌گردد). اما تفاوت اصلی موجود در بین حافظه‌های جامد ساتا، NVMe و M.2 چیست و آیا توجه به آن‌ها هنگام تهیه و خرید محصول لازم و ضروری به شمار می‌رود؟

ورود حافظه‌های جامد به دنیای رایانه‌های شخصی انقلابی بسیار شگرف در فرآیند انتقال داده به شمار رفته و حقیقت امر آن است که سرعت درایوهای فوق از چنان شتابی برخوردار است که فاکتور محدوده کننده عدم استفاده از حداکثر پتانسیل در نحوه چگونگی به اشتراک‌گذاری محتویات با رایانه یا به عبارتی دیگر خوانش و نوشت اطلاعات از طریق آن‌ها نهفته می‌باشد.

اصطلاح ساتا و NVMe در حالت کلی نمایانگر رویه و روش یا به عبارتی دیگر پروتکل مورد استفاده جهت اشتراک اطلاعات با رایانه شخصی و بالعکس به شمار رفته و این مهم ارتباطی با اندازه و ساختار درایو و یا دیگر مشخصه‌های مربوطه (نوع تراشه‌های حافظه، فریمور و …) ندارد. یک حافظه جامد مبتنی بر پروتکل ساتا با اتصال به یکی از درگاه‌های ساتای مادربرد از طریق کابل مربوطه، مسیر ارتباطی خود با رایانه شخصی را شکل داده و به فعالیت می‌پردازد (درست همانند یک دیسک سخت)، در حالی که این مهم در مورد درایوهای مبتنی بر پروتکل NVMe کاملاً متفاوت بوده و اتصال از طریق شکاف‌های PCI-E شکل می‌گیرد. درگاه‌های ساتا به دلیل طراحی خود از ضعف ذاتی ویژه‌ای (در مقایسه با شکاف‌های نامبرده) برخوردار بوده و لذا استفاده از آن‌ها جهت انتقال اطلاعات درایو را با محدودیت‌های فراتری همراه می‌سازد.

حافظه جامد

بسیاری از سخت‌افزارهای مادربرد امروزی از نسخه سوم درگاه‌های ساتا جهت فراهم آوردن بستری جهت برقراری ارتباط دیسک‌های سخت و درایوهای نوری با رایانه شخصی بهره می‌جویند که تحت عنوان Sata 6Gbit/s نیز شناخته می‌شوند. این در حالی است که مقدار فوق در حالت کاملاً ایده‌آل بررسی شده و با دخیل نمودن دیگر فاکتورهای موجود از جمله تأخیر در انتقال اطلاعات، طول کابل و میزان تاب خوردگی آن و …، یک درگاه ساتا در بهترین حالت از توانایی فراهم آوردن پهنای باندی برابر با 4.8 گیگابیت بر ثانیه برخوردار می‌باشد که با تبدیل آن به واحد مگابایت، به عدد 600 دست پیدا می‌کنیم، به همین دلیل سرعت خوانش و نوشت یا به عبارتی دیگر نرخ انتقال داده یک حافظه جامد مبتنی بر پروتکل ساتا در محدوده بین 500 تا 600 مگابایت بر ثانیه متغیر بوده و این مهم در مورد محصولات بسیاری از کمپانی‌های مختلف صادق می‌باشد.

یک حافظه جامد مبتنی بر پروتکل ساتا از اندازه‌ای در محدوده دیسک‌های سخت 2.5 اینچی (کمی کوچک‌تر یا بزرگ‌تر) برخوردار بوده و بدون نیاز به شکاف یا بستر ویژه، می‌تواند مستقیماً به درگاه ساتای مادربرد متصل شود، بنابراین انعطاف‌پذیری در تحت پوشش درآوردن سیستم‌های بیشتر و قابلیت استفاده از آن فراتر می‌باشد.

حافظه جامد

حافظه‌های جامد مبتنی بر پروتکل NVMe درست در نقطه مقابل درایوهای ساتا قرار گرفته و با نصب در درون شکاف‌های توسعه PCI-E مادربرد، پتانسیل بسیار فراتری را در اختیار مصرف‌کنندگان خود قرار می‌دهند. شکاف‌های مذکور به دلیل ارتباط مستقیم با پردازنده مرکزی (با توجه به پیکربندی طراحی مادربرد) و همچنین دسترسی درایو به تعداد پین‌های بیشتر، انعطاف‌پذیری فراتری را در اختیار حافظه جامد قرار داده و سخت‌افزار با برخورداری از امکان قرار دادن تعداد داده‌های بیشتر در صف انتقال، سرعت فراتری را با خود به ارمغان می‌آورد، این در حالی است که قابلیت فوق از عهده یک درایو جامد ساتا به دلیل محدودیت‌های فیزیکی طراحی و درگاه خارج می‌باشد.

حافظه جامد

هر کدام از شاهراه‌های انتقال داده مبتنی بر نسخه سوم فناوری PCI-E یا به عبارتی دیگر PCI-E 3.0 از پهنای باندی به بزرگی 8 گیگاترنسفر بر ثانیه (GT/s) برخوردار می‌باشد که تبدیل آن نمایانگر سرعتی معادل 985 مگابایت بر هر مسیر می‌باشد، بنابراین یک شکاف توسعه PCI-E 3.0 x4 در حالت کلی از توانایی انتقال 3940 مگابایت (3.9 گیگابایت) اطلاعات بر هر ثانیه را برخوردار است که در مقایسه با درگاه‌های ساتا بسیار فراتر می‌باشد. بر همین اساس از آنجایی که حافظه‌های جامد مبتنی بر پروتکل NVMe از شکاف‌های فوق جهت برقراری ارتباط خود با رایانه شخصی بهره می‌جویند، لذا پتانسیل فراهم آورده شده توسط آن‌ها بسیار بسیار فراتر از نمونه‌های مبتنی بر ساتای خود می‌باشد (یک حافظه جامد معمول NVMe از سرعتی معادل 3500 مگابایت بر ثانیه برخوردار است). درایوهای جامد مبتنی بر پروتکل NVMe در مقایسه با نمونه‌های ساتای خود از اندازه کوچک‌تری برخوردار بوده و میزان فضای کمتری از چهارچوب کیس را نیز اشغال می‌کنند.

حافظه جامد

اکنون با حافظه‌های جامد ساتا و NVMe و تفاوت‌های موجود در بین آن‌ها آشنایی پیدا کردیم، توضیحات نوشته را با پرداختن به درایوهای نوع M.2 به پایان می‌رسانیم.

اصطلاح M.2 در حقیقت به فرم فکتور یا به عبارتی دیگر استاندارد طراحی درایو اطلاق شده و هیچ‌گونه ارتباطی متد یا پروتکل انتقال اطلاعات ندارد. درایوهای مبتنی بر استاندارد M.2 به‌منظور اشغال میزان فضای کمتر از چهارچوب کیس توسعه یافته و حقیقتاً در تحقق این مهم نیز موفق ظاهر شده‌اند. یک حافظه جامد می‌تواند از ابعادی در استاندارد M.2 برخوردار باشد، اما جهت برقراری ارتباط خود با سیستم و انتقال اطلاعات به استفاده از پروتکل ساتا یا NVMe بپردازد. جهت درک بیشتر تصاویر زیر را در نظر بگیرید.

حافظه جامد

تصویر قرار گرفته در بالا نمایانگر یک حافظه جامد M.2 است که با استفاده از پروتکل ساتا به برقراری ارتباط با سیستم می‌پردازد، در حالی که تصویر قرار گرفته در پایین نمایی از یک درایو M.2 را نشانگر می‌باشد که از طریق پروتکل NVMe به اشتراک اطلاعات خود با سیستم می‌پردازد. همان‌طور که مشاهده می‌کنید هر دو سخت‌افزار از اندازه و طراحی تقریباً یکسانی برخوردار بوده و تفاوت‌های آن‌ها در نحوه خوانش و نوشت اطلاعات نهفته می‌باشد. حافظه‌های جامد M.2 در مقایسه با نمونه‌های معمول ساتا و NVMe خود از برتری آن‌چنان چشمگیری در پهنای باند و نرخ انتقال داده برخوردار نبوده و تنها از اندازه و ابعاد کوچک‌تری برخوردار می‌باشند.

بسیاری از افراد بر این باورند که اصطلاحات ساتا و NVMe با درگاه‌های قرار گرفته در ساختار مادربرد مرتبط می‌باشند، در حالی که در نوشته این با یکدیگر آموختیم که این مهم از درستی برخوردار نبوده و پروتکل انتقال داده در تمایز فناوری‌های فوق با یکدیگر تأثیرگذار می‌باشد (نحوه طراحی، تراشه‌های حافظه، فریمور و … بسیاری از درایوهای جامد مبتنی بر فناوری‌های مختلف با بکدیگر یکسان می‌باشند). در انتها ذکر این نکته نیز ضروری است که حافظه‌های جامد ساتا، NVMe و M.2 در انواع و اقسام طراحی‌های متفاوت به بازار عرضه شده و استفاده از برخی از آن‌ها (اغلب درایوهای مبتنی بر استاندارد M.2) نیازمند پشتیبانی مادربرد از درگاه‌ها و شکاف‌های ویژه‌ای از جمله PCIe M.2 و Sata M.2 می‌باشد.

حافظه جامد

پست های مرتبط

دیدگاه خود را بنویسید