ما هو الفرق بين القرص الصلب SSD و NVMe؟
دفعت التطورات التكنولوجية الحديثة في مجال تخزين البيانات الشركات والمستهلكين إلى التحول من محركات الأقراص الصلبة التقليدية (HDD) إلى تقنية محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD) الأسرع والأقل زمن استجابة.
في هذه المقالة، سنستعرض هذه التقنية الجديدة، بالإضافة إلى أسرع بروتوكول وأكثرها شيوعًا لتوصيلها بلوحة الأم للحاسوب، وهو بروتوكول NVMe (ذاكرة غير متطايرة سريعة).
على الرغم من أن مصطلحي SSD و NVMe يستخدمان غالبًا لوصف نوعين مختلفين من محركات الأقراص، إلا أنهما تقنيتان مختلفتان لتخزين البيانات يمكن استخدامهما بشكل متكامل.
تعد محركات SSD نوعًا من التخزين القائم على أشباه الموصلات، وتستخدم مع ذاكرة الفلاش، بينما يُعد NVMe بروتوكولًا لنقل البيانات مع تقليل الحمل الزائد للنظام لكل عملية إدخال/إخراج في الثانية (IOPS)، ويستخدم في محركات SSD المزودة بذاكرة فلاش.
الفرق بين تقنيتي NVMe وSSD دقيقة وقد تكون مربكة. فبينما كل جهاز NVMe هو أيضًا محرك SSD، إلا أن ليس كل محركات SSD هي محركات NVMe.
بحسب تقرير صادر عن مؤسسة البيانات الدولية (IDC) عام 2023، صممت تقنية NVMe لتسريع نقل البيانات إلى الأنظمة المتصلة عبر منفذ PCI Express، وهو ناقل توسعة تسلسلي يستخدم عادةً لتوصيل جهاز كمبيوتر بجهاز طرفي واحد أو أكثر.
مع ذلك، لا تستخدم جميع محركات الأقراص الصلبة SSD تقنية PCI Express؛ فبعضها يستخدم واجهات SATA وSAS الأقدم المصممة لمحركات الأقراص الصلبة HDD، مما يجعلها متوافقة مع الأجهزة القديمة.
ما هو محرك الأقراص ذو الحالة الصلبة (SSD)؟
قبل اختراع محركات الأقراص ذو الحالة الصلبة، كانت محركات الأقراص الصلبة التقليدية (HDD) ومحركات الأقراص المرنة أكثر أنواع محركات التخزين استخدامًا في السوق.
ولكن بينما اعتمدت محركات الأقراص الصلبة التقليدية ومحركات الأقراص المرنة على المغناطيس لتخزين البيانات، تستخدم محركات الأقراص ذو الحالة الصلبة تقنية جديدة تسمى NAND، وهي نوع من التخزين غير المتطاير لا يتطلب طاقة للاحتفاظ بالبيانات.
في محرك الأقراص ذو الحالة الصلبة، تتكون كل شريحة ذاكرة من كتل تحتوي على خلايا (تعرف أيضًا بالصفحات أو القطاعات) لكل منها بتاتها الخاصة من الذاكرة.
على عكس محركات الأقراص الصلبة التقليدية التي تعاني من زمن استجابة ووقت وصول متأصلين بسبب أسطواناتها الدوارة ورؤوس القراءة/الكتابة، لا تحتوي محركات الأقراص ذو الحالة الصلبة على أجزاء متحركة، مما يجعلها أسرع بكثير.
منذ أوائل ومنتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، ازدادت شعبية محركات الأقراص ذو الحالة الصلبة في كل من سوق المستهلكين وسوق المؤسسات نظرًا لأدائها المتميز وسرعتها الفائقة.
محركات أقراص NVMe ذو الحالة الصلبة
للحصول على أسرع سرعات نقل بيانات متاحة، لا تبحث بعيدًا، فمحرك أقراص NVMe ذو الحالة الصلبة هو الخيار الأمثل.
بفضل ناقل PCIe، تصل سرعات نقل البيانات في محركات أقراص NVMe SSD إلى 20 جيجابايت في الثانية (جيجابت/ثانية). أي أكثر من ثلاثة أضعاف سرعة محركات أقراص SATA SSD.
ومن أبرز ميزات محركات NVMe، كما يوحي اسمها، ذاكرتها غير المتطايرة. وهذا يعني، على عكس أنواع محركات الأقراص الأخرى، أن جهاز NVMe لا يحتاج إلى طاقة للاحتفاظ ببياناته.
إضافةً إلى ذلك، وعلى عكس التقنيات الأخرى. يمكن توصيل وحدات تخزين NVMe مباشرةً بمعالج الكمبيوتر باستخدام منفذ PCIe. مما يُمكّن ذاكرة الفلاش من العمل عبر PCIe بدلاً من SATA، الأبطأ.
محركات أقراص SATA SSD
يعدّ محرك أقراص SATA SSD نوعًا شائعًا آخر من محركات الأقراص، وقد ازداد انتشاره مؤخرًا نظرًا لتوافقه مع التقنيات القديمة.
ورغم أن محركات أقراص NVMe SSD لا تزال تتمتع بنطاق ترددي أكبر. إلا أن العديد من أجهزة الكمبيوتر القديمة لا تدعم تقنيتي NVMe أو PCIe، مما يجعل واجهة SATA الخيار الأمثل.
تصل سرعة نقل البيانات القصوى لمحركات أقراص الحالة الصلبة SATA إلى ستة غيغابايت في الثانية (Gbps). وهي أبطأ من الواجهات الأحدث، ولكنها لا تزال أسرع بكثير من محركات الأقراص الصلبة التقليدية (HDD).
محركات أقراص الحالة الصلبة M.2
محركات M.2، التي طرحت عام 2012، هي نوع من محركات أقراص الحالة الصلبة (SSD) التي يمكن توصيلها مباشرةً بلوحة الأم في الكمبيوتر باستخدام منفذ M.2.
بالمقارنة مع أنواع محركات أقراص الحالة الصلبة الأخرى، تتميز محركات M.2 بكفاءة أعلى في استهلاك الطاقة وصغر حجمها.
كما أنها أصغر حجمًا وأسرع من محركات أقراص الحالة الصلبة 2.5 بوصة الشائعة الاستخدام، ولا تتطلب أي كابلات للتوصيل.
على الرغم من صغر حجمها نسبيًا، تستطيع محركات M.2 تخزين نفس كمية البيانات التي تستوعبها نظيراتها. – حتى ثمانية تيرابايت (TBs) – وهي متوافقة مع أي لوحة أم مزودة بفتحة M.2.
عند استخدام واجهة NVMe، توفر محركات أقراص الحالة الصلبة M.2 NVMe بعضًا من أسرع سرعات نقل البيانات المتاحة حاليًا.
محركات أقراص الحالة الصلبة PCIe
محرك أقراص الحالة الصلبة PCIe عبارة عن بطاقة توسعة تربط جهاز الكمبيوتر بمكونات مختلفة (مثل بطاقة الرسومات أو جهاز تخزين خارجي) باستخدام معيار ناقل التوسعة التسلسلي PCIe.
تتوفر فتحات PCIe بخمسة أحجام مختلفة (x2، x3، x4، إلخ)، حيث يشير x إلى عدد مسارات نقل البيانات المتاحة لكل بطاقة.
إقرأ أيضاً… ما هي أنواع أجهزة الكمبيوتر؟
ما هي تقنية NVMe؟
NVMe (ذاكرة غير متطايرة سريعة) هي بروتوكول لنقل البيانات مصمم خصيصًا لوحدات التخزين الفلاشية ومحركات الأقراص الصلبة SSD.
طُرحت هذه التقنية عام 2011 كبديل لبروتوكولي SATA وSAS اللذين كانا المعيار الصناعي السائد آنذاك. وتتميز بسرعة نقل بيانات أعلى من سابقاتها.
بالإضافة إلى تحسينات التخزين والتكنولوجيا، ساهمت NVMe في تطوير تقنيات مهمة كانت قيد التطوير في نفس الوقت. بما في ذلك إنترنت الأشياء (IoT) والذكاء الاصطناعي (AI) والتعلم الآلي (ML).
منذ عام 2011، تميزت تقنية NVMe بنطاقها الترددي العالي وسرعات نقل البيانات الفائقة.
بفضل التحسينات التي أُدخلت على برامج تشغيل NVMe والتي تسمح بالتوازي والاستقصاء. تستطيع محركات أقراص NVMe SSD تحسين أوقات الاستجابة وسرعات الكتابة. مما يُساعد على تقليل زمن الوصول لتجنب اختناقات وحدة المعالجة المركزية.
علاوة على ذلك، تتميز تقنية NVMe بصغر حجمها المطلوب للبنية التحتية على مستوى المؤسسات، واستهلاكها المنخفض للطاقة مقارنةً بتقنية SCSI الشائعة.
تتجاوز سرعة محركات أقراص NVMe عالية الأداء 3000 ميجابايت في الثانية. وتصل سرعة بعض الطرازات الأحدث إلى 7500 ميجابايت في الثانية.
على عكس سابقتها، SATA (Serial Advanced Technology Attachment). صُممت NVMe لوسائط التخزين غير المتطايرة عالية الأداء، مما يجعلها خيارًا ممتازًا لبيئات الحوسبة المعقدة والغنية بالبيانات.
تستطيع محركات أقراص NVMe SSD تشغيل عشرات الآلاف من قوائم انتظار الأوامر المتوازية في وقت واحد، وهو ما يميزها بشكل أساسي عن محركات الأقراص التي تستخدم بروتوكول SCSI الأقدم والأبطأ، والتي لا يمكنها سوى تشغيل قائمة انتظار أوامر واحدة.
مع محركات أقراص NVMe SSD، تكون طريقة الاتصال مستقلة عن البروتوكول. على سبيل المثال، يمكن لموصلات NVMe PCIe الوصول إلى محرك أقراص واحد عبر وصلة PCIe تعمل ببروتوكول NVMe.
ناقل PCIe (Peripheral Component Interconnect Express)
تصل محركات أقراص NVMe SSD إلى ذاكرة الفلاش عبر ناقل PCIe، مما يلغي الحاجة إلى وحدة التحكم الوسيطة ويقلل زمن الاستجابة بشكل كبير.
مع ذلك، يمكن لمحركات NVMe العمل على أي نوع من أنواع الربط البيني، مثل Fibre Channel وEthernet، وضمن Ethernet وiWarp وRoCEv2 وiSER وNVMe-TCP.
يُعد PCIe Gen4 أحدث مواصفات PCI Express، ويبلغ معدل نقل البيانات فيه ضعف معدل Gen3. فبينما يبلغ معدل نقل البيانات في Gen3 ثمانية جيجا نقلة في الثانية (GT/s) لكل مسار PCIe. يصل معدل Gen4 إلى 16 جيجا نقلة في الثانية، أو 2 جيجابايت في الثانية لكل مسار PCIe.
قوائم الأوامر المتوازية
تستطيع محركات أقراص NVMe SSD تشغيل عشرات الآلاف من قوائم الأوامر المتوازية في آنٍ واحد. وهو ما يميزها بشكل أساسي عن محركات الأقراص التي تستخدم بروتوكول SCSI الأقدم والأبطأ. والتي لا يمكنها سوى نشر قائمة أوامر واحدة.
في محركات أقراص الحالة الصلبة NVMe، تكون طريقة الاتصال مستقلة عن البروتوكول. على سبيل المثال، يمكن لموصلات PCIe NVMe الوصول إلى محرك أقراص واحد عبر وصلة PCIe تعمل ببروتوكول NVMe.
إقرأ أيضاً… ما هو تخزين البيانات (Data Vaulting)؟
NVMe مقابل SSD: ما نوع تخزين البيانات الأنسب لك؟
لا توجد طريقة للمقارنة الدقيقة بين تقنيتي NVMe وSSD، فهما مختلفتان وغالبًا ما تُكملان بعضهما البعض.
توفر أقراص NVMe SSD بعضًا من أسرع سرعات نقل البيانات المتاحة، لكن هذا لا يعني بالضرورة أنها الخيار الأمثل لاحتياجاتك. هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار حل تخزين البيانات.
لمساعدتك في هذه العملية، قمنا بمقارنة بعض الخيارات الأكثر شيوعًا بناءً على أربعة عوامل أساسية. السعر، والمواصفات التقنية، وسعة التخزين، والسرعة.
السعر
حتى وقت قريب، كانت أقراص SATA SSD أرخص نسبيًا من أقراص NVMe SSD. مما جعلها خيارًا جذابًا للمستخدمين ذوي الميزانية المحدودة.
مع ذلك، انخفض سعر أقراص NVMe SSD خلال السنوات القليلة الماضية مع ازدياد انتشار هذه التقنية. مما قلل من أهمية السعر كعامل تمييز.
اليوم، تتراوح أسعار أقراص SSD من علامة سامسونج التجارية الشهيرة – بنوعي NVMe وSATA وبسعة تخزين متقاربة – بين 64 و130 دولارًا أمريكيًا على أمازون.
المواصفات الفنية
لا تدعم العديد من الأجهزة القديمة تقنية NVMe الأحدث والأسرع، مما يجعل محرك الأقراص ذو الحالة الصلبة SATA الخيار الأمثل.
قبل شراء محرك أقراص SSD. يجب على المستخدمين التأكد من أن نظامهم يحتوي على عدد كافٍ من منافذ PCIe لدعم عدد الأجهزة التي يرغبون في توصيلها.
تحتوي العديد من اللوحات الأم على منفذين أو ثلاثة فقط، مما يحد من عدد الأجهزة التي يمكن توصيلها.
سعة التخزين
تتوفر محركات أقراص NVMe وSATA SSD عادةً بسعتي 1 تيرابايت أو 2 تيرابايت. يمكن للمستخدمين الذين يبحثون عن سعة أكبر الترقية إلى طرازات 4 تيرابايت و8 تيرابايت، ولكن بسعر أعلى.
في وقت كتابة هذا التقرير، تراوحت أسعار محركات أقراص NVMe وSATA SSD بسعة 4 تيرابايت بين 200 و300 دولار أمريكي على أمازون. بينما كانت أسعار محركات أقراص SSD بسعة 8 تيرابايت تقارب 400 دولار أمريكي.
السرعة
الميزة الرئيسية لمحركات أقراص NVMe SSD هي السرعة والأداء. تستخدم تقنية NVMe واجهة PCIe التي تُمكّنها من الاتصال مباشرةً بوحدة المعالجة المركزية، مما يقلل زمن الاستجابة ويُحسّن الأداء.
لكن بعض المستخدمين لا يحتاجون إلى هذه السرعة، وفي هذه الحالة قد يكون محرك أقراص الحالة الصلبة SATA خيارًا أرخص قليلًا.
مع أنه ليس بنفس سرعة محركات الأقراص الصلبة التقليدية، إلا أن محركات أقراص الحالة الصلبة SATA لا تزال تنقل البيانات أسرع منها. وبحسب احتياجاتك، قد تكون سرعة محرك أقراص الحالة الصلبة SATA كافية.
إقرأ أيضاً… أفضل مواقع ذكاء اصطناعي حتى الآن.
استخدامات محركات أقراص الحالة الصلبة SSD و NVMe
على مستوى المؤسسات، يصعب تجاهل سرعة وأداء تقنية NVMe.
مع أن بعض المؤسسات لا تزال تستخدم محركات أقراص الحالة الصلبة SATA. إلا أنها أكثر شيوعًا بين المستهلكين الذين يتطلعون إلى ترقية سرعة وأداء أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو المكتبية. التي يستخدمونها للألعاب أو لتشغيل تطبيقات المكتب الأساسية.
إليك بعضًا من أكثر استخدامات محركات أقراص الحالة الصلبة شيوعًا:
الحوسبة عالية الأداء/عالية السرعة
قدرة محركات أقراص الحالة الصلبة NVMe على التعامل مع المعالجة المتوازية تجعلها حلًا مثاليًا للعديد من بيئات الحوسبة الأكثر تطلبًا وتعقيدًا اليوم.
تعتمد العديد من التطبيقات عالية الطلب، مثل تطبيقات التداول المالي عالي التردد وتطبيقات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي. على محركات أقراص الحالة الصلبة NVMe للوصول السريع إلى كميات كبيرة من البيانات.
التطبيقات كثيفة الحوسبة
تعتمد التطبيقات التي تتضمن تفاعلات فورية مع العملاء غالبًا على تقنية NVMe لتشغيل مهامها.
ومن أمثلة هذه التطبيقات التجارة الإلكترونية، والتمويل الشخصي، والعديد من التطبيقات السحابية الأصلية.
مراكز البيانات
تساعد محركات أقراص NVMe SSD مراكز البيانات في كل مكان على توسيع قدرات التخزين لديها وتحقيق سرعات نقل فائقة.
وبينما لا تزال محركات أقراص SATA SSD مستخدمة على مستوى المؤسسات. وفقًا لتقرير حديث صادر عن مجموعة استراتيجية المؤسسات (ESG)، فإن ما يقرب من ثلاثة أرباع الشركات إما قد تحولت بالفعل إلى تخزين NVMe SSD أو تخطط للقيام بذلك في العام المقبل.
تحرير الفيديو
يستخدم العديد من محرري الفيديو محركات أقراص NVMe وSATA SSD لتوسيع سعة التخزين لديهم مع الحفاظ على سرعات المعالجة العالية التي يحتاجونها.
ومن الأمثلة على ذلك محرك أقراص NVMe M.2 SSD النحيف والصغير الحجم وسهل الحمل، والذي يُعد حلاً مثاليًا لأجهزة الكمبيوتر خفيفة الوزن مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر الدفترية وأجهزة Ultrabook.
الألعاب
يعتمد اللاعبون المحترفون في كل مكان على سرعة التحميل التي توفرها محركات أقراص NVMe وSATA SSD.
يمكن لكلا النوعين من محركات الأقراص الصلبة SSD أن يوفرا تجربة ألعاب سلسة وسريعة بأسعار متقاربة. بالإضافة إلى تحسين سرعة وأداء التطبيقات اليومية لأي جهاز كمبيوتر.
المصادر والمراجع
[1] NVMe vs SSD vs HDD : Understand the Difference and Choose the Right Storage for You – contabo.com
[2] Understanding the Difference Between NVMe and SSD: A Simple Guide – kamatera.com
[3] NVMe vs SSD vs HDD – Overview and Comparison – unihost.com
