SSD (درایو حالت جامد) یک رسانه ذخیره‌سازی غیرفرار است که داده‌های پایدار را روی حافظه فلش ذخیره می‌کند. این حافظه دو بخش اساسی دارد - یک حافظه فلش NAND و یک کنترل‌کننده فلش که برای ارائه عملکرد بالای خواندن و نوشتن در واکشی داده‌های متوالی و تصادفی بهینه شده است.
SSDها هیچ قطعه متحرکی ندارند، بنابراین مانند هارد دیسک‌های ناهموار با رسانه مغناطیسی چرخان و متحرک خود، دچار شکستگی، چرخش به بالا یا پایین نمی‌شوند. SSD یک مزیت عملکردی متمایز ارائه می‌دهد. در گذشته، قیمت SSDها بسیار بالاتر از HDDها بود. با این حال، با پیشرفت در فناوری تولید و ظرفیت تراشه، قیمت‌ها به طور مداوم در حال کاهش هستند که باعث می‌شود ارزش هر هزینه‌ای را داشته باشد.
SSDها سرعت انتقال بالا، تأخیر کم حتی با دسترسی تصادفی به داده‌ها، دوام بیشتر اما نه برای استفاده از ذخیره‌سازی سلسله مراتبی و همانطور که انتظار می‌رود بدون صدای قطعات متحرک ارائه می‌دهند. افزایش چشمگیر عملکرد را می‌توان در کاربردهای روزمره مشاهده کرد، مانند سرعت بوت و خاموش شدن سریع سیستم، راه‌اندازی قوی‌تر برنامه‌ها و عملکرد روان‌تر سیستم بدون تأخیر.
برای افزایش عملکرد واقعی و قابل درک در برنامه های کامپیوتری، ذخیره‌سازی آخرین گلوگاه بود که با ظهور SSD و سپس راهکارهای ذخیره‌سازی NVMe SSD با کارایی بالا از بین رفت. SSDهای فلش NAND عملکرد ورودی-خروجی را به طور چشمگیری بهبود بخشیدند و زمان دسترسی از ۶ تا ۱۲ میلی‌ثانیه به کمتر از ۱ میلی‌ثانیه کاهش یافت.
با این حال، زمان دسترسی کمتر از ۱ میلی‌ثانیه و I/Oهای سرسام‌آور به هیچ وجه نزدیک به ظرفیت واقعی کاری که فلش درایوها می‌توانستند انجام دهند، نبودند. مشکل، سخت‌افزار و نرم‌افزار قدیمی بود که بیش از پنج دهه پیش برای HDDها به جای SSDهای بسیار سریع ساخته شده بود.
انواع مختلفی از SSDها از نظر عملکرد و فرم فاکتور با هم رقابت می‌کنند، اما کارایی و استحکام حافظه فلش به مراتب بیشتر شده است.

SATA SSD چیست؟

فناوری SATA (ATA سریالی) در سال ۲۰۰۳ معرفی شد و جایگزین PATA (ATA موازی) قدیمی‌تر به عنوان استاندارد رابط اتصال ذخیره‌سازی کامپیوتر شد. این فناوری به عنوان یک رابط جهانی که شامل یک سیم برق و یک کابل داده SATA بود، با توان عملیاتی سرسام‌آور در سرعت‌های خواندن-نوشتن، معرفی شد.

در حال حاضر، SATA در بازار حرف اول را می‌زند و عمدتاً برای اتصال SSD به سیستم کامپیوتری استفاده می‌شود. SATA از پروتکل فرمان AHCI استفاده می‌کند و از IDE پشتیبانی می‌کند که در درجه اول برای دیسک‌های گردان قدیمی و کند ساخته شده است و نه برای ذخیره‌سازی مبتنی بر فلش.
حتی امروزه، وقتی فضای ذخیره‌سازی را در نظر می‌گیریم، هارد دیسک‌ها نسبت به SSDها مزیت آشکاری دارند زیرا هزینه کمتری برای هر گیگابایت دارند و داده‌ها را برای مدت طولانی‌تری نگه می‌دارند.

سازگاری سخت‌افزاری

رابط SATA در زمان چرخش هارد دیسک‌ها ایجاد شد و شرکت‌ها هیچ تغییری در سازگاری ایجاد نکردند. SSDهای SATA می‌توانند از زیرساخت موجود برای جایگزینی هارد دیسک‌های قدیمی با یک دیسک گردان SATA جدید استفاده کنند. با این حال، پیشرفت اخیر در شکل NVMe با پورت‌های SATA سازگار نیست و به یک پورت M.2 نیاز دارد که یافتن آن در رایانه‌های شخصی یا لپ‌تاپ‌های رایج مصرف‌کنندگان نسبتاً دشوار است.

عملکرد SATA

سرعت تئوری SATA 3.0 برابر با 750 مگابایت بر ثانیه است، در حالی که به دلیل سربارهای فیزیکی و رمزگذاری در طول انتقال، سرعت انتقال مؤثری که با جدیدترین مدل SATA دریافت خواهید کرد حدود 600 مگابایت بر ثانیه است که برای رابط SATA محدود، نسبتاً سریع است.

اقتصادی

تفاوت بین SSD های SATA و PCIe (یک اسلات روی مادربورد) از نظر هزینه به ازای هر گیگابایت قابل توجه است، اما درایوهای SATA فضای ذخیره‌سازی بیشتری را در ازای پول شما در اختیارتان قرار می‌دهند و ما می‌دانیم که وقتی صحبت از ذخیره‌سازی می‌شود، بیشتر به فضا فکر می‌کنیم تا سرعت. SATA SSD می‌تواند یک یا دو ترابایت را با همان قیمت 250 یا 500 گیگابایت درایو NVMe با کارایی بالا به شما ارائه دهد، اگرچه تفاوت سرعت برای کاربران عادی قابل توجه نیست.

اشتباهاتی که باید از آنها اجتناب کرد

از SSD با تمام ظرفیت آن استفاده نکنید، در غیر این صورت خطر خفگی آن را به جان می‌خرید. از آنجا که عملکرد آن، عمدتاً سرعت نوشتن، تحت تأثیر قرار می‌گیرد، پیشنهاد می‌شود برای بهبود عملکرد، حداقل ۲۵ درصد از فضای ذخیره‌سازی خود را خالی نگه دارید.
SSD های مدرن دارای یک مکانیزم جمع‌آوری زباله داخلی هستند. اینکه آیا دستور TRIM باید فعال باشد یا خیر، سوالی است که به سیستم عامل خاصی که استفاده می‌کنید بستگی دارد و باید بررسی شود، زیرا می‌تواند داده‌های ناخواسته را در درایو شما به هم بریزد و باید به درستی مدیریت شود.

NVMe SSD چیست؟

حافظه سریع غیرفرار (NVMe) جدیدترین رابط نرم‌افزاری استاندارد صنعتی برای SSDهای PCIe است. این یک «رابط کنترل‌کننده میزبان مقیاس‌پذیر» بهینه‌شده است که برای پاسخگویی به نیازهای سیستم‌های مرکز داده، سازمانی و کلاینت که از درایوهای حالت جامد مبتنی بر PCI Express (PCIe) استفاده می‌کنند، طراحی شده است. NVMe لایه‌ای بین درایور دستگاه و دستگاه PCIe است که قوانینی را که بر مقیاس‌پذیری، تأخیر کم و امنیت تأکید دارند را استاندارد می‌کند.

این استاندارد برای این توسعه داده شده است که SSDهای مدرن بتوانند با سرعتی معادل حافظه‌های فلش کار کنند، یک مزیت قابل توجه با خواندن و نوشتن سریع‌تر. NVMe SSD به حافظه فلش این امکان را می‌دهد که مستقیماً از طریق رابط سریال باس PCI Express (PCIe) اجرا شود، زیرا به دلیل اتصال مستقیم به CPU به جای عملکرد از طریق سرعت‌های محدودکننده SATA، پهنای باند بالایی را ارائه می‌دهد. از آنجایی که SSDها به عنوان حافظه اصلی، جایگزین HHDهای کندتر شدند، برای دستیابی به استفاده بهینه از قابلیت‌های سرعت بالاتر، به یک رابط سریع نیاز بود.
به عبارت دیگر، NVMe یک تصویر تکنولوژیکی از گذرگاهی است که قطعه حافظه (SSD) برای ارتباط با کامپیوتر از آن استفاده می‌کند و دقیقاً یک نوع حافظه جدید نیست. NVMe یک رابط ارتباطی و درایور که مجموعه دستورات و ویژگی‌های SSD مبتنی بر PCIe را مشخص می‌کند می باشد. این محصول در دو فرم کارت توسعه M.2 یا PCIe، و یک کانکتور U.2 2.5 اینچی عرضه می‌شود، اما با هر دو فرم، مستقیماً از طریق اتصال PCIe به مادربرد متصل می‌شود، نه از طریق SATA. 
NVMe از حداکثر 64 هزار دستور در هر صف پشتیبانی می‌کند، اما این پروتکل برای ارائه عملکرد بالا فقط به سیزده دستور نیاز دارد. این رابط برای مقیاس‌پذیری بالا و استقلال از NVM طراحی شده است تا فناوری‌های نسل بعدی را قادر سازد 4 کیلوبایت ورودی/خروجی را در 10 میکروثانیه یا کمتر ارائه دهند، تقریباً یک هزارم تأخیر یک درایو SATA با قدرت بالا 7200 دور در دقیقه.
NVMe نسبت به رابط‌های قبلی مانند Serial ATA (SATA) و Serial Attached SCSI (SAS) که برای هارد دیسک‌های قدیمی (HDD) توسعه داده شده بودند و تاکنون حتی با جایگزینی با SSDها نیز مورد استفاده قرار می‌گرفتند، به دلیل تکامل سریع فناوری حافظه، بهبود یافته است. با این حال، رابط ارتباطی مورد توجه کافی قرار نگرفت. HDDها هنوز هم به دلیل ظرفیت بالا و ذخیره‌سازی ارزان مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که فلش مموری‌ها قبلاً فقط در دستگاه‌های تلفن همراه مانند تبلت‌ها و تلفن‌های هوشمند استفاده می‌شدند، اما اکنون به دلیل سرعت بسیار بالا و قیمت نسبتاً ارزان‌تر از قبل، با سرعت بیشتری به بازار اصلی کامپیوترها راه پیدا می‌کنند.
NVMe به درایوها اجازه می‌دهد از اتصال PCI Express استفاده کنند که مزایای زیادی نسبت به رابط SATA SSD دارد و برای بسیاری از سناریوهای کاربردی و استفاده امکان‌پذیر است. NVMe به HBA مداخله‌گر نیازی ندارد و می‌تواند به خطوط PCIe بیشتری متصل شود. یک خط SAS با سرعت ۱۲ گیگابایت در ثانیه اجرا می‌شود که پس از هزینه‌های سربار به حدود ۱ گیگابایت در ثانیه کاهش می‌یابد. یک خط SATA نیز نیمی از این سرعت را پشتیبانی می‌کند، در حالی که یک خط PCIe با سرعت ۱ گیگابایت در ثانیه اجرا می‌شود، یک SSD استاندارد NVMe می‌تواند به چهار خط از این نوع متصل شود و تا ۴ گیگابایت در ثانیه را پشتیبانی کند. بنابراین، یک SSD SATA با سرعت ۰.۵ گیگابایت در ثانیه و یک SSD NVMe با سرعت حدود ۳ گیگابایت در ثانیه اجرا می‌شود که شش برابر توان عملیاتی بیشتر است. SSD های مبتنی بر PCIe 4.0 درایوهای NVMe می‌توانند به سرعت‌هایی تا ۷۰۰۰ مگابایت بر ثانیه دست یابند.

سرعت

NVMe دارای چندین گذرگاه اطلاعاتی است که سرعت داده را بسیار سریع‌تر از SATA می‌کند. NVMe تحت تأثیر محدودیت‌های رابط ATA قرار نمی‌گیرد زیرا درست روی PCI Express قرار می‌گیرد و مستقیماً به CPU متصل است. این امر منجر به ۴ برابر سریع‌تر بودن عملیات ورودی/خروجی در ثانیه (IOPS) می‌شود که با سریع‌ترین گزینه SAS رقابت می‌کند. زمان جستجوی داده‌ها ده برابر سریع‌تر است.
NVMe می‌تواند سرعت خواندن و نوشتن پایدار ۲۰۰۰ مگابایت در ثانیه را ارائه دهد، بسیار سریع‌تر از SATA SSD III که به ۶۰۰ مگابایت در ثانیه محدود شده است. در اینجا، گلوگاه، فناوری NAND است که به سرعت در حال پیشرفت است، به این معنی که احتمالاً به زودی شاهد سرعت‌های بالاتری با NVMe خواهیم بود.

عملکرد

NVMe به درایوها این امکان را می‌دهد که از همان "مجموعه" خطوطی که مستقیماً به CPU متصل می‌شوند، بهره‌مند شوند. این امر با فراتر رفتن از چهار خط مرسوم موجود در اکثر SSDهای PCIe و استفاده از آنها برای عملکرد بیشتر، عملکردی مقیاس‌پذیر ارائه می‌دهد. سوکت‌های PCIe بیش از ۲۵ برابر داده بیشتر از معادل SATA خود منتقل می‌کنند.

سازگاری

مشخصات جدید NVMe 2.0 سازگاری با نسل قبلی NVMe را حفظ می‌کند. صرف نظر از فاکتور فرم (یعنی M 2.0 یا PCIe)، NVMe مستقیماً با CPU سیستم ارتباط برقرار می‌کند و با تمام سیستم عامل‌های اصلی کار می‌کند.

امنیت

درایوهای حالت جامد NVMe با پشتیبانی از دستورات کانتینر امنیتی مشابه دستورات کانتینر امنیتی موجود در SCSI، راه‌حل‌های امنیتی استاندارد صنعتی مانند Opal SSC و Enterprise SSC توسط گروه Trusted Computing را تقویت می‌کنند.
به‌روزرسانی جدید NVMe بسیار امن‌تر از نسخه‌های قبلی آن است. NVMe 2.0 از  CRC 32/64 بیتی استفاده می‌کند، به این معنی که حفاظت از داده‌ها و اطلاعات به 32 تا 64 بیتی گسترش یافته است و امکان محافظت قوی‌تر را برای سیستم‌های داده در مقیاس بزرگ فراهم می‌کند.
یکی دیگر از ویژگی‌های امنیتی، کنترل گروه فرمان، از تغییرات ناخواسته پس از آماده‌سازی سیستم جلوگیری می‌کند و سیستم را از تغییرات ناخواسته یا مخرب محافظت می‌کند. این ویژگی امنیتی از یک فرمان قفل جدید استفاده می‌کند که درایو را در حالتی قرار می‌دهد که خواندن و نوشتن مجاز است، اما دستورات مختلف مدیریتی برای جلوگیری از پیکربندی مجدد سایر ویژگی‌ها قفل می‌شوند.
اشتباهاتی که باید از آنها اجتناب کرد
هر چیز خوبی جنبه‌های منفی خود را دارد و در مورد ذخیره‌سازی NVMe نیز همین مورد صادق است، که باعث ایجاد مشکلات عملکردی می‌شود و منجر به هزینه و ناراحتی اضافی می‌شود. چند مورد از اشتباهات و خطاهای رایج که می‌توان از آنها اجتناب کرد عبارتند از:

NVMe یک رابط ارتباطی و پروتکل ذخیره‌سازی است، نه یک دستگاه رسانه ذخیره‌سازی.
یک SSD از نوع NVMe را بر اساس قیمت قضاوت نکنید؛ این می‌تواند به قیمت از دست رفتن دوام، کیفیت خدمات و بیشترین ثبات ورودی/خروجی برای شما تمام شود. یک تحلیل هزینه-فایده و تحلیل الزامات عملکرد حجم کاری برنامه‌ها توصیه می‌شود تا مشخص شود که آیا به این گذار نیاز دارید یا خیر.
NVMe را روی همان معماری مورد استفاده برای فلش معمولی مستقر نکنید، زیرا کنترلر سنتی فقط می‌تواند سطوح پایین پردازش ورودی/خروجی را مدیریت کند و تأخیر و عملکرد بالایی ایجاد کند.

SSD M.2 SATA در مقابل SSD M.2 NVMe

درایوهای M.2 یک فرم فاکتور برای SSDهایی که باریک و مانند یک ماژول RAM هستند می باشد. درایوهای M.2 می‌توانند بسته به مدل و پشتیبانی مادربرد، از رابط‌های SATA یا PCIe (NVMe) استفاده کنند. هنگام مقایسه SSD های M.2 SATA با SSD های M.2 NVMe، درک فناوری زیربنایی و چگونگی تأثیر آن بر عملکرد ضروری است.

SSD های M.2 SATA از رابط SATA (Serial Advanced Technology Attachment) استفاده می‌کنند، استانداردی که به طور گسترده برای دستگاه‌های ذخیره‌سازی استفاده می‌شود. این رابط، اگرچه نسبت به هارد دیسک‌های سنتی بهبود یافته است، اما محدودیت‌هایی نیز دارد. SSD های M.2 SATA می‌توانند به سرعت‌هایی قابل مقایسه با همتایان  SATA 2.5 اینچی خود دست یابند که معمولاً برای عملیات خواندن/نوشتن متوالی به حدود 550 تا 600 مگابایت بر ثانیه می‌رسند. در حالی که سریع‌تر از HDD ها هستند، این سرعت توسط پهنای باند رابط SATA محدود می‌شود.

SSD های M.2 NVMe از رابط PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) استفاده می‌کنند که به طور خاص برای ذخیره‌سازی حالت جامد طراحی شده است. PCIe در مقایسه با SATA سرعت انتقال داده بسیار بالاتری را ارائه می‌دهد که به SSD های NVMe اجازه می‌دهد به عملکرد بسیار سریع‌تری دست یابند. SSD های NVMe اغلب می‌توانند از سرعت ۵۰۰۰ مگابایت بر ثانیه برای عملیات خواندن و نوشتن فراتر روند.

فاصله عملکرد بین SSD های M.2 SATA و SSD های M.2 NVMe در وظایف دشواری مانند بازی، تولید محتوا و حجم کاری حرفه‌ای آشکار می‌شود. SSD های NVMe در سناریوهایی که سرعت بسیار مهم است، برتری دارند و زمان بارگذاری سریع‌تر، انتقال سریع‌تر فایل و بهبود پاسخگویی کلی سیستم را ارائه می‌دهند.