كيف تعمل محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة؟

كيف تعمل محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة؟

في هذه الأيام ، سواء كنت تشتري جهاز كمبيوتر جديدًا أو تقوم بترقية جهاز كمبيوتر قديم ، فأنت تريد شراء محرك أقراص الحالة الصلبة (SSD) بدلاً من محرك الأقراص الثابتة التقليدي (HDD). في الواقع ، يعد التبديل من HDD إلى SSD أحد ميزات أفضل ترقيات أداء الكمبيوتر التي يمكنك إجراؤها .





ولكن كيف؟ و لماذا؟ ما الذي يجعل SSD مثل هذه التكنولوجيا المتقدمة؟





في هذه المقالة ، ستتعرف بالضبط على محركات أقراص الحالة الصلبة ، وكيف تعمل محركات أقراص الحالة الثابتة بالفعل وتعمل ، ولماذا تكون محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة مفيدة جدًا ، والجانب السلبي الرئيسي لمحركات أقراص الحالة الثابتة التي يجب أن تعرفها. إذا كنت تبحث عن نصيحة شراء بدلاً من ذلك ، فإننا نوصي بقراءة مقالتنا حول ما يجب مراعاته قبل شراء SSD.





فهم أجهزة الكمبيوتر والذاكرة

لفهم كيفية عمل محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة ولماذا تكون مفيدة جدًا ، علينا أولاً أن نفهم كيفية عمل ذاكرة الكمبيوتر. تنقسم بنية ذاكرة الكمبيوتر إلى ثلاثة جوانب:

  1. ال مخبأ
  2. ال ذاكرة
  3. ال محرك البيانات

يخدم كل جانب من هذه الجوانب وظيفة مهمة تحدد كيفية عملها.



ذاكرة التخزين المؤقت هي وحدة الذاكرة الأعمق. عند التشغيل ، يستخدم جهاز الكمبيوتر ذاكرة التخزين المؤقت كنوع من ساحة اللعب لحسابات البيانات والإجراءات. تعد المسارات الكهربائية إلى ذاكرة التخزين المؤقت هي الأقصر ، مما يجعل الوصول إلى البيانات شبه فوري. ومع ذلك ، فإن ذاكرة التخزين المؤقت صغيرة جدًا ، لذا يتم استبدال بياناتها باستمرار.

حقوق الصورة: AddyTsl / صراع الأسهم





الذاكرة هي الوسط. قد تعرفها على أنها ذاكرة الوصول العشوائي (ذاكرة الوصول العشوائي). هذا هو المكان الذي يخزن فيه جهاز الكمبيوتر الخاص بك البيانات المتعلقة بالبرامج والعمليات التي تعمل بنشاط. الوصول إلى ذاكرة الوصول العشوائي أبطأ من الوصول إلى ذاكرة التخزين المؤقت ، ولكن بشكل مهمل فقط.

محرك البيانات هو المكان الذي يتم فيه تخزين كل شيء آخر بشكل دائم. إنه المكان الذي يتم فيه الاحتفاظ بجميع البرامج وملفات التكوين والمستندات وملفات الموسيقى وملفات الأفلام وكل شيء آخر. عندما تريد الوصول إلى ملف أو تشغيل برنامج ، يحتاج الكمبيوتر إلى تحميله من محرك البيانات إلى ذاكرة الوصول العشوائي.





حقوق الصورة: Scanrail1 / صراع الأسهم

الشيء المهم الذي يجب معرفته هو أن هناك فرقًا شاسعًا في السرعة بين الثلاثة. بينما تعمل ذاكرة التخزين المؤقت وذاكرة الوصول العشوائي بسرعات نانو ثواني ، محرك الأقراص الثابتة التقليدي يعمل بسرعات في وطني ثواني.

في جوهره ، محرك البيانات هو عنق الزجاجة: بغض النظر عن سرعة كل شيء آخر ، يمكن للكمبيوتر فقط تحميل وحفظ البيانات بأسرع ما يمكن لمحرك البيانات التعامل معه.

هذا هو المكان الذي تتدخل فيه محركات أقراص الحالة الصلبة. في حين أن محركات الأقراص الثابتة التقليدية هي أوامر من حيث الحجم أبطأ من ذاكرة التخزين المؤقت وذاكرة الوصول العشوائي ، فإن محركات الأقراص الثابتة تكون أسرع بكثير. هذا يمكن أن يقلل بشكل كبير من الوقت الذي يستغرقه تحميل البرامج والعمليات المختلفة ، وسيجعل جهاز الكمبيوتر الخاص بك يشعر بشكل أسرع.

كيف تعمل محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة؟

تخدم محركات أقراص الحالة الصلبة نفس الغرض مثل محركات الأقراص الثابتة: فهي تخزن البيانات والملفات للاستخدام طويل المدى. الفرق هو أن محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة تستخدم نوعًا من الذاكرة يسمى 'ذاكرة فلاش' ، والتي تشبه ذاكرة الوصول العشوائي - ولكن بخلاف ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، التي تمسح بياناتها كلما توقف الكمبيوتر عن العمل ، فإن البيانات الموجودة على SSD تستمر حتى عندما تفقد الطاقة.

هل من السيء شحن هاتفك بين عشية وضحاها

إذا قمت بتفكيك محرك أقراص ثابت نموذجي ، فسترى مجموعة من الألواح المغناطيسية بإبرة قراءة - مثل مشغل أسطوانات الفينيل. قبل أن تتمكن الإبرة من قراءة البيانات أو كتابتها ، يجب أن تدور الألواح حول المكان الصحيح.

من ناحية أخرى ، تستخدم محركات أقراص الحالة الثابتة شبكة من الخلايا الكهربائية لإرسال البيانات واستقبالها بسرعة. يتم فصل هذه الشبكات إلى أقسام تسمى 'صفحات' ، ويتم تخزين البيانات في هذه الصفحات. يتم تجميع الصفحات معًا لتشكيل 'كتل'.

تسمى محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة 'الحالة الصلبة' لأنها لا تحتوي على أجزاء متحركة.

حقوق الصورة: Jiri Vaclavek / صراع الأسهم

لماذا هذا ضروري لمعرفة؟ لأن محركات أقراص الحالة الثابتة يمكنها الكتابة فقط على صفحات فارغة في كتلة. في محركات الأقراص الثابتة ، يمكن كتابة البيانات إلى أي مكان على اللوحة في أي وقت ، وهذا يعني أنه يمكن الكتابة فوق البيانات بسهولة. لا تستطيع محركات الأقراص الثابتة SSD الكتابة مباشرة فوق البيانات الموجودة في الصفحات الفردية. يمكنهم فقط كتابة البيانات على صفحات فارغة في كتلة.

إذن كيف تتعامل أقراص SSD مع حذف البيانات؟ عندما يتم وضع علامة على عدد كافٍ من الصفحات في الكتلة على أنها غير مستخدمة ، فإن SSD يلتزم بقيمة البيانات الكاملة للكتلة في الذاكرة ، ويمسح الكتلة بأكملها ، ثم يعيد ربط البيانات من الذاكرة إلى الكتلة مع ترك الصفحات غير المستخدمة فارغة. لاحظ أن محو كتلة لا يعني بالضرورة أن البيانات قد اختفت تمامًا. (كيف تحذف البيانات بأمان على SSD!)

هذا يعني أن محركات أقراص الحالة الثابتة تصبح أبطأ بمرور الوقت.

عندما يكون لديك SSD جديد ، يتم تحميله بالكامل بكتل مليئة بالصفحات الفارغة. عندما تكتب بيانات جديدة على SSD ، يمكنها الكتابة على الفور إلى تلك الصفحات الفارغة بسرعات خارقة. ومع ذلك ، مع كتابة المزيد والمزيد من البيانات ، تنفد الصفحات الفارغة ويترك لك صفحات عشوائية غير مستخدمة منتشرة في جميع أنحاء الكتل.

نظرًا لأن SSD لا يمكنه الكتابة مباشرة فوق صفحة فردية ، في كل مرة تريد فيها كتابة بيانات جديدة من تلك النقطة فصاعدًا ، يحتاج SSD إلى:

  1. ابحث عن قالب به عدد كافٍ من الصفحات تم وضع علامة 'غير مستخدم' عليها
  2. سجل أي الصفحات في تلك الكتلة لا تزال ضرورية
  3. أعد تعيين كل صفحة في تلك الكتلة إلى فارغة
  4. أعد كتابة الصفحات الضرورية في قالب إعادة التعيين حديثًا
  5. املأ الصفحات المتبقية بالبيانات الجديدة

لذا في الأساس ، بمجرد استعراض جميع الصفحات الفارغة من عملية شراء SSD جديدة ، سيتعين على محرك الأقراص الخاص بك أن يمر بهذه العملية متى أراد كتابة بيانات جديدة. هذه هي الطريقة التي تعمل بها معظم ذاكرة الفلاش.

ومع ذلك ، لا يزال أسرع بكثير من محرك الأقراص الثابتة التقليدي ، ومكاسب السرعة تستحق بالتأكيد شراء محرك أقراص ذي حالة صلبة عبر محرك أقراص صلبة.

الجانب السلبي لمحركات الحالة الصلبة

الآن بعد أن عرفنا كيف يعمل محرك الأقراص ذي الحالة الصلبة ، يمكننا أيضًا فهم أحد أكبر السلبيات: يمكن للذاكرة المحمولة أن تحافظ فقط على عدد محدود من الكتابات قبل أن تموت.

هناك الكثير من العلوم التي تشرح سبب حدوث ذلك ، ولكن يكفي أن نقول أنه عند استخدام SSD ، يجب إعادة ضبط الشحنات الكهربائية داخل كل خلية من خلايا البيانات بشكل دوري. لسوء الحظ ، تزداد المقاومة الكهربائية لكل خلية بشكل طفيف مع كل إعادة تعيين ، مما يزيد الجهد اللازم للكتابة في تلك الخلية. في النهاية ، يصبح الجهد المطلوب مرتفعًا جدًا بحيث يصبح من المستحيل الكتابة إلى الخلية المعينة.

وبالتالي ، فإن خلايا بيانات SSD لها عدد محدود من عمليات الكتابة. ومع ذلك ، هذا لا يعني أن SSD لن يستمر لفترة طويلة! تحقق من مقالتنا على متوسط ​​عمر محركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص المحمولة إذا كنت تريد أن تعرف أكثر. نأمل أن يكون لديك الآن فهم أفضل لكيفية عمل محركات الأقراص الصلبة.

يشارك يشارك سقسقة بريد الالكتروني هل يستحق الترقية إلى Windows 11؟

تم إعادة تصميم Windows. لكن هل هذا كافٍ لإقناعك بالانتقال من Windows 10 إلى Windows 11؟

اقرأ التالي
مواضيع ذات صلة
  • شرح التكنولوجيا
  • أقراص الحالة الصلبة
نبذة عن الكاتب جويل لي(تم نشر 1524 مقالة)

جويل لي هو رئيس تحرير MakeUseOf منذ عام 2018. وهو حاصل على بكالوريوس العلوم. في علوم الكمبيوتر وأكثر من تسع سنوات من الخبرة المهنية في الكتابة والتحرير.

المزيد من Joel Lee

اشترك في نشرتنا الإخبارية

انضم إلى النشرة الإخبارية لدينا للحصول على نصائح تقنية ومراجعات وكتب إلكترونية مجانية وصفقات حصرية!

انقر هنا للاشتراك