NAND SSD: ما الذي يجلبه NAND Flash إلى SSD؟ [تقسيم السحر]

ملخص :

كما نعلم جميعًا ، فإن SSD هو جهاز تخزين يستخدم تجميعات الدوائر المتكاملة (DRAM ، NAND flash ، 3D XPoint) لتخزين البيانات باستمرار. ومع ذلك ، إذا كنت تبحث على Amazon ، فإن معظم وسائط تخزين محركات أقراص الحالة الصلبة هي NAND flash. ثم ماذا عن NAND SSD ؟ اقرأ هذا المنشور ، الذي فيه أداة MiniTool يشرح لك ما هو NAND flash وما يجلبه إلى SSD.

الإنتقال السريع :

• ما هو فلاش NAND
• عيوب NAND Flash
• التقدم التكنولوجي: تقنية العمليات
• التقدم التكنولوجي: SLC مقابل MLC و TLC و QLC
• التقدم التكنولوجي: 2D NAND مقابل 3D NAND
• احتياطات لاستخدام NAND SSD
• الحد الأدنى
• تعليقات المستخدم

ما هو فلاش NAND

فلاش NAND هو نوع من ذاكرة الفلاش غير المتطايرة. يعتمد على الدوائر الكهربائية لتخزين البيانات ، لكنه لا يتطلب طاقة للاحتفاظ بالبيانات ، وهو أيضًا أحد الأسباب التي تجعل محركات أقراص الحالة الثابتة SSD تستخدم في الغالب فلاش NAND كوسائط تخزين خاصة بها بدلاً من DRAM (سبب آخر هو أن فلاش NAND أرخص من DRAM. ).

قراءة متعمقة:

3D XPoint هي تقنية ذاكرة غير متطايرة تم تطويرها بشكل مشترك من قبل Intel و Micron Technology في يوليو 2015. قامت Intel بتسمية Optane لأجهزة التخزين التي تستخدم التكنولوجيا ويطلق عليها Micron اسم QuantX. يقال أن أداء Optane أفضل من NAND SSD والسعر أقل من DRAM.

تتكون خلايا ذاكرة NAND من نوعين من البوابات: بوابات التحكم والبوابات العائمة. تساعد كلتا البوابتين في التحكم في تدفق البيانات. عندما تقوم ببرمجة خلية واحدة (كتابة البيانات) ، يتم إرسال شحنة جهد إلى بوابة التحكم ، مما يجعل الإلكترونات تدخل البوابة العائمة. من خلال طريقة الشحن هذه ، يمكن تخزين البيانات في كل خلية ذاكرة NAND.

ولكن عند فصل الطاقة عن ذاكرة فلاش NAND ، فإن ترانزستور البوابة العائمة سيوفر رسومًا إضافية لخلية الذاكرة ، مع الاحتفاظ بالبيانات.

عيوب NAND Flash

يحتوي NAND flash أيضًا على عيوبه الكامنة مثل العيوب التالية:

1. منع محو

بشكل عام ، تحتوي شريحة فلاش NAND على عدة الاثنين (رقم الوحدة المنطقية) ؛ كل LUN لديها عدة الخطط ؛ كل طائرة لديها الآلاف من كتل ؛ كل كتلة بها مئات الصفحات . عندما تكتب أو تقرأ البيانات ، تكون الوحدة هي الصفحة. ومع ذلك ، عند مسح البيانات ، يتم حظر الوحدة.

من ناحية أخرى ، عادة ما يتم كتابة البيانات في مواقع عشوائية وغير مستمرة ؛ سواء لتعديل البيانات أو كتابتها ، فإن المسح مطلوب. لذلك ، لا يمكن تجنب تضخيم الكتابة.

2. P / E محدود (برنامج / محو)

كل كتلة NAND لها حد لعدد المرات التي يمكن محوها. عندما يتم تجاوز هذا الرقم ، قد تصبح الكتلة غير قابلة للاستخدام. لأنه بمجرد تجاوز عدد دورات P / E ، من المرجح أن تحدث المواقف التالية:

• لا تستطيع الإلكترونات دخول البوابة العائمة ( كتابة الفشل ).
• يمكن أن تخرج الإلكترونات في البوابة العائمة بسهولة ( مشكلة الاحتفاظ بالبيانات ).
• لا يمكن أن تخرج الإلكترونات في البوابة العائمة ( محو الفشل ).

إذا كنت قلقًا بشأن عمر SSD الخاص بك ، فيمكنك قراءة المنشور التالي لمعرفة كيفية إطالة عمر SSD الخاص بك.

3. قراءة الإزعاج

نظرًا لقراءة ذاكرة الفلاش عدة مرات ، ستتغير محتويات خلايا الذاكرة المجاورة في نفس الكتلة (تصبح عملية كتابة). المبدأ على النحو التالي:

كل صفحة لها مساحة حول 4 كيلوبايت أو 8 كيلوبايت. داخل الصفحة ، هناك العديد من الخلايا. عادةً ما تخزن كل خلية بتًا واحدًا من البيانات (يمكن للخلية أيضًا تخزين أكثر من بت واحد من البيانات وسأشرح لك لاحقًا).

عند قراءة الصفحة ، يتم تطبيق جهد كهربائي Vref على أقطاب التحكم في الخلايا على الصفحة بينما يتم تطبيق أقطاب التحكم في الخلايا على الصفحات الأخرى بجهد Vpass أكبر نسبيًا ، مما قد يخلق مجالًا كهربائيًا أقوى لرسم بعض الإلكترونات في البوابة العائمة للخلايا على الصفحات التي لم تتم قراءتها (بيانات البرنامج) ، مما يؤدي إلى حدوث خطأ في البيانات.

من ناحية أخرى ، كلما قمت بمسح الكتل أكثر ، كلما كان تأثير العزل أسوأ ، وأصبح دخول الإلكترونات البوابة العائمة أسهل.

4. اضطراب البرنامج

عندما تتم كتابة صفحة ، سيتم تطبيق جهد أعلى على أقطاب التحكم في الخلايا على الصفحة بينما سيتم تطبيق جهد أقل على أقطاب التحكم في الخلايا في الصفحات الأخرى غير المكتوبة. وبالتالي ، يمكن بسهولة حقن الإلكترونات في البوابات العائمة للخلايا على الصفحة المكتوبة.

ومع ذلك ، إذا كان الجهد العالي والجهد المنخفض قريبين ، خاصة عندما تؤدي أوقات المحو الكثيرة إلى ضعف أداء العزل ، فمن المحتمل جدًا أن تدخل الإلكترونات خلايا الذاكرة المجاورة. سيؤدي هذا أيضًا إلى حدوث خطأ في البيانات.

التقدم التكنولوجي: تقنية العمليات

منذ اختراع فلاش NAND في عام 1986 ، حقق المصنعون الكثير من التقدم الكبير في تقنية فلاش NAND ، مثل تحسين تقنية العملية ، و 3D NAND ، و MLC ، و TLC ، و QLC. في هذا الجزء ، سأشرح لك تقنية العملية.

من أجل تقليل التكلفة لكل بت وتوسيع قدرة SSD ، يفكر المصنعون أولاً في تحسين تقنية العملية ، على سبيل المثال ، من أوائل 50 نانومتر إلى عقد العملية 16/15 نانومتر الحالية.

يمثل الرقم في تقنية العملية المسافة من المصدر إلى الصرف. كلما كانت المسافة أقصر ، زادت سرعة دخول الإلكترونات ، وصغر حجم الترانزستور ، مما يعني أن شريحة من نفس الحجم لها سعة أكبر وسرعة أكبر.

ومع ذلك ، عندما تصل تقنية العملية إلى عقد 15 نانومتر ، فإنها تقترب من الحد الأقصى. فمن ناحية ، سيؤدي التحسين المستمر لتكنولوجيا العمليات إلى زيادة التكلفة بشكل حاد ، وهو ما لا يمكن تعويضه بتخفيض التكلفة الناتج عن الزيادة في السعة.

من ناحية أخرى ، عندما تكون تقنية العملية أقل من 20 نانومتر ، يكون تسرب الشحن (مشكلة الاحتفاظ بالبيانات) وتداخل الشحن (اضطراب القراءة واضطراب البرنامج) أكثر وضوحًا.

لذلك ، إذا ذهبت تقنية العملية إلى أبعد من ذلك ، فسوف تنخفض الموثوقية والأداء.

التقدم التكنولوجي: SLC مقابل MLC و TLC و QLC

من أجل زيادة السعة وتقليل التكاليف بشكل أكبر ، اقترح المصنعون MLC و TLC و QLC. في هذا الجزء ، سأشرح لك SLC vs MLC و TLC و QLC.

بشكل عام ، تخزن خلية ذاكرة واحدة بت واحد فقط من البيانات ، وهو ما يسمى SLC (خلية ذات مستوى واحد). إذا قمت بزيادة عدد البتات التي يمكن تخزينها في كل خلية ذاكرة ، على سبيل المثال ، الزيادة إلى 2 (MLC ، اختصار للخلية متعددة المستويات) ، إلى 3 (TLC ، اختصار لـ Triple-Level Cell) ، أو إلى 4 ( QLC ، اختصار لـ Quad-Level Cell) ، ستزداد سعة تخزين فلاش NAND أيضًا وفقًا لذلك.

على سبيل المثال ، تبلغ سعة ذاكرة الفلاش العادية التي تم إنشاؤها بواسطة SLC 128 جيجابايت ؛ بعد ذلك ، ستجعله MLC بسعة 256 جيجابايت (مزدوج) ؛ سيزيد TLC ثلاث مرات إلى 384 جيجابايت ؛ وسيضاعف QLC أربع مرات إلى 512 جيجا بايت. وبالتتابع ، يتم تخفيض التكاليف.

ومع ذلك ، فإن زيادة السعة وخفض التكلفة تأتي على حساب انخفاض الأداء والموثوقية والعمر.

كما ذكر أعلاه ، يكمل فلاش NAND قراءة البيانات وكتابتها من خلال تطبيق الجهد. في هذه العملية ، يوجد عتبة واحدة أو عدة الفولتية (Vth).

في SLC ، يوجد جهد عتبة واحد فقط ، لأنه يخزن بت واحد فقط من البيانات: 0 أو 1. إذا كان الجهد في الخلية يتجاوز جهد العتبة ، فهذا يعني 0. على العكس ، إذا كان الجهد في الخلية أقل من الحد الأدنى الجهد يعني 1. لذلك فإن القراءة والكتابة بسيطة للغاية وسريعة.

ومع ذلك ، إذا قامت خلية ذاكرة واحدة بتخزين المزيد من أجزاء البيانات ، فسيكون هناك المزيد من جهد العتبة. على سبيل المثال ، تخزن ذاكرة فلاش MLC NAND بتتين من البيانات ، وهما 00 ، 01 ، 10 ، أو 11. ومن ثم ، فإنها تحتاج إلى 3 قيم حدية للتمييز بينها.

كلما زاد عدد بتات البيانات المخزنة في الخلية ، زاد عدد الفولتية التي تحتاجها ، وزاد الوقت المستغرق للتعرف على إشارة الجهد ، وبالتالي كلما طال وقت قراءة البيانات وكتابتها.

من ناحية أخرى ، إذا كان هناك جهد عتبة متعدد ، فإن الجهد القابل للتخصيص لكل بت من البيانات سيقل ، وبالتالي تزداد إمكانية تداخل الشحن (اضطرابات القراءة والبرنامج).

تلميح: MLC هو الخيار السائد للمنتجات عالية الجودة. ليست هناك حاجة لاختيار TLC ، إلا إذا كنت تعاني من ضائقة مالية أو تقوم بترقية جهاز الكمبيوتر المؤقت الخاص بك.

التقدم التكنولوجي: 2D NAND مقابل 3D NAND

على عكس التقنيتين المذكورتين أعلاه ، توفر 3D NAND أفكارًا مختلفة لزيادة السعة وخفض التكاليف.

يتكون فلاش NAND التقليدي ثنائي الأبعاد (فلاش NAND المستوي) بطريقة ثنائية الأبعاد. وهي تتألف بشكل أساسي من سطور الكلمات (WL) وخطوط البت (BL) ، كما هو موضح في الشكل أدناه. سطر كلمة يمثل صفحة. يمثل خط البت خلايا الذاكرة في سطر الكلمة (الصفحة). يوجد عدد من خلايا الذاكرة في سطر الكلمة يساوي عدد سطور البت.

تتقاطع سطور الكلمات وخطوط البت لتشكل كتلة. ثم قم بتجميع الكتل لتشكيل فلاش ثنائي الأبعاد NAND.

أما بالنسبة إلى فلاش NAND ثلاثي الأبعاد ، فهو يكدس فلاش NAND المستوي مثل المباني. يزيد من عدد الترانزستورات لكل وحدة مساحة عن طريق تكديس المزيد من طبقات الفلاش.

بهذه الطريقة فقط ، يمكن للمصنعين زيادة سعة NAND وخفض التكاليف ولا يحتاجون إلى بذل جهود لتحسين تقنية العملية أو تخزين المزيد من أجزاء البيانات في خلية واحدة. ونتيجة لذلك ، فإن السعة والأداء والموثوقية مضمونة.

احتياطات لاستخدام NAND SSD

إذا قررت استخدام NAND SSD ، فإليك بعض الملاحظات حول استخدامه:

1. تثبيت نظام التشغيل على NAND SSD: إنها الطريقة الوحيدة التي يمكن أن تحقق أقصى استفادة من مزايا SSD وتعزز أداء الكمبيوتر بشكل كبير.

2. تشغيل إصدار نظام التشغيل فوق Windows 7: ستكتشف أنظمة التشغيل فوق Windows 7 تلقائيًا ما إذا كان نظام القرص عبارة عن SSD وسيقرر كيفية تحسينه وفقًا لذلك. على سبيل المثال ، في نظام التشغيل Windows 7 ، يمكنك فقط إلغاء تجزئة محرك الأقراص الثابتة ، مما يؤدي إلى إلحاق الضرر بمحرك أقراص SSD وتقصير عمره. ومع ذلك ، فإن نظام التشغيل فوق Windows 7 سوف يتعرف على SSD ويقوم بتحسينه بطريقة خاصة.

3. تمكين وضع AHCI أو NVMe: يمكن أن يسمح وضع AHCI لجهاز التخزين الخاص بك بواجهة SATA III بأداء أفضل. بالنسبة لوضع NVMe ، إذا كان SSD الخاص بك يحتوي على واجهة M.2 وواجهة PCI وما إلى ذلك ، فسيسمح هذا الوضع لـ SSD بالعمل بأقصى سرعته. لمعرفة المزيد عن AHCI و NVMe ، يرجى قراءة هذا المنشور: M.2 SSD مقابل SATA SSD: أيهما مناسب لجهاز الكمبيوتر الخاص بك؟

4. الحفاظ على محاذاة 4K: لن يقلل محاذاة 4K بشكل كبير من سرعة كتابة البيانات وقراءتها فحسب ، بل سيزيد أيضًا من عدد عمليات الكتابة غير الضرورية لـ SSD ، مما يؤثر على حياته.

للحفاظ على محاذاة 4K لمحرك الأقراص ذي الحالة الصلبة ، يمكنك استخدام ملف معالج قسم MiniTool ، ملك من محاذاة كافة الأقسام يمكن أن تساعدك الميزة. كل ما عليك فعله هو النقر فوق الزر التالي لتنزيل هذه الأداة مجانًا وتشغيلها والنقر بزر الماوس الأيمن فوق محرك الأقراص لاختيار محاذاة كافة الأقسام ، وأخيرًا انقر فوق يتقدم زر لتنفيذ العمليات.

تنزيل مجاني

5. حجز مساحة خالية كافية: كلما زادت البيانات التي يخزنها محرك الأقراص ذي الحالة الصلبة ، كان الأداء أبطأ. إذا كان القسم في حالة استخدام تزيد عن 90٪ لفترة طويلة ، فسيتم زيادة احتمال تعطل محرك أقراص الحالة الثابتة بشكل كبير. لذلك ، من المهم جدًا تنظيف الملفات غير المفيدة في الوقت المناسب وتخزين الملفات الكبيرة مثل الأفلام أو الموسيقى على قرص صلب ميكانيكي.

كيفية نقل الملفات من SSD إلى HDD [دليل خطوة بخطوة]

تقدم هذه المقالة إرشادات حول كيفية نقل الملفات من SSD إلى HDD ، بما في ذلك كيفية نقل ملفات البرامج.

اقرأ أكثر

بالطبع ، هناك طرق أخرى لإطالة عمر SSD وتعزيز أداء SSD الخاص بك. لقد أشرت إلى منشور حول كيفية إطالة عمر SSD الخاص بك من قبل. ومن ثم ، سوف أوصيك بما يلي: كيفية الحصول على أفضل أداء من SSD في نظام التشغيل Windows 10/8 / 8.1 / 7 .

ماذا عن NAND SSD؟ ما الذي يجلبه فلاش NAND إلى SSD؟ اقرأ هذا المنشور وستحصل على الإجابات. انقر للتغريد

الحد الأدنى

هل أجاب هذا المنشور على كل شكوكك حول NAND SSD؟ يرجى ترك تعليق أدناه. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كانت لديك أي مشكلة في محاذاة أقسام SSD أو تثبيت نظام التشغيل على SSD أو تنظيف الملفات عديمة الفائدة ، فالرجاء ترك أسئلتك أدناه أو مراسلتنا عبر البريد الإلكتروني على [البريد الإلكتروني محمي] . وسوف نقوم بالرد عليك في أقرب وقت ممكن.