حافظه NVMe چیست؟ انواع SSD و تفاوت SSDهای M.2 رابط SATA و PCIe

مدت خیلی زیادی است که حافظه‌های اس اس دی به طور کامل جایگزین هارد دیسک شده‌اند. این روزها تنها برای آرشیو حجم زیادی از اطلاعات از هارد دیسک استفاده می‌شود. اما به تازگی نوع جدیدی از حافظه‌های SSD با عنوان SSDهای M.2 در حال جایگزین شدن با SSDهای ۲٫۵ اینچی SATA هستند. در این بین با واژه‌های جدیدی مثل NVMe و M.2 و انواع رابط SATA و PCIe رو به رو می‌شویم. از آنجا که کاربران در انبوهی از سوالات و جملات مبهم از جمله “حافظه NVMe چیست؟ تفاوت SSDهای M.2 رابط SATA و PCIe چیست؟” غرق می‌شوند، بنابراین تصمیم می‌گیرند انتخاب SSD را به فروشنده واگذار کنند. در این موارد ممکن است برخی فروشندگان نامعتبر، اقدام به معرفی و پیشنهاد انواع نامناسبی از SSDها بکنند.  بنابراین در این مطلب سایت اسکات استور قصد داریم با ایجاد یک ذهنیت درست و طبقه‌بندی شده، راهنمای مناسبی برای خرید SSD داشته باشیم.

SSD چیست؟

برای اینکه بدانیم SSD چیست؟ در قدم اول باید بدانیم که SSD با هارد فرق دارد. واژه‌ “هارد SSD” کاملاً اشتباه است.

هارد دیسک یا به اختصار “هارد” یک مجموعه دیسک سخت گردان با قطعات مکانیکی است که با ساختاری تقریباً شبیه به CDها، قادر است به ذخیره سازی اطلاعات بپردازند. اما SSD مخفف Solid State Drive یا دیسک حالت جامد است. SSD با ساختاری که شباهت‌هایی با Ram کامپیوتر دارد، بدون هیچگونه قطعات مکانیکی، بسیار سبک و کوچک و کاملاً بدون صدا طراحی شده است و جایگزین پرسرعتی برای هارد است که اطلاعات را در خود ذخیره می‌کند.

SSDها دارای چیپ‌های حافظه هستند که اطلاعات را در آن ذخیره می‌کنند و خبری از دیسک سخت نیست بنابراین به SSD نمی‌توانیم بگوییم هارد!

برای خرید هارد دیسک از اسکات استور کلیک کنید.

SSD 2.5 inch SATA

اولین نوع از انواع SSD که به شکل گسترده به بازار عرضه شد، SSD نوع ۲٫۵ اینچ SATA بود که با ابعادی دقیقاً برابر با هارد لپ‌تاپ ولی کارایی بین ۱۰ تا ۲۰ برابر سریع‌تر از هارد عرضه شد. SSDهای ۲٫۵ اینچی با کابل SATA به مادربرد متصل می‌شدند بنابراین سرعت انتقال اطلاعات آنان نهایتاً به سرعت رابط SATA  محدود میشد. بنابراین SSDهای ۲٫۵ اینچی سرعتی کمتر از ۶۰۰مگابایت بر ثانیه داشتند.

سرعت انتقال اطلاعات درSSDهای ۲٫۵ اینچی به نسبت هاردهایی که حدود ۹۰ مگابایت بر ثانیه سرعت داشتند، یک انقلاب بزرگ بود. اما اس اس دی های ۲٫۵اینچی به دلیل استفاده از پورت و رابط SATA خیلی زود جای خود را به نسل جدیدتر با درگاه M.2 دادند.

SSD M.2

SSDها اکنون بهینه‌تر طراحی شدند و از طریق اسلات یا درگاه M.2 به مادربرد وصل می‌شوند. همچنین اندازه SSD M.2 به نسبت SSD 2.5” بسیار کوچکتر شده و به علت نصب مستقیم روی مادربرد، دیگر هیچ فضایی را از کیس اشغال نمی‌کند. برای خرید کیس از اسکات استور کلیک کنید.

درگاه M.2 به SSDهای M.2 این امکان را می‌دهد تا بتواند از مسیرهای پرسرعت‌تری اطلاعات را انتقال دهد. بنابراین اس اس دی M.2 می‌تواند تا بیش از ۱۰ برابر پرسرعت تر از SSD 2.5” ظاهر شود. یعنی حداکثر حدود ۱۰۰ برابر سریع‌تر از هارد دیسک اطلاعات را منتقل می‌کند.

انواع SSD M.2

اس اس دی های M.2 امروزی از نظر درگاه با یکدیگر برابرند (البته در نسل‌های گذشته درگاه متفاوتی داشتند که در ادامه به آن می‌پردازیم) اما موضوعی که در کارایی و قیمت آنها تفاوت زیادی ایجاد می‌کند، نوع رابط یا اینترفیس آنهاست. برای آنکه بتوانیم  انواع SSD M.2 را بررسی کنیم ابتدا باید با مفهوم رابط یا اینترفیس و مفهوم درگاه آشنا باشیم.

درگاه (اسلات یا پورت) : به نوع اتصال دهنده سخت‌افزارهای ماژولار و یا جانبی به یکدیگر و به مادربرد، درگاه می‌گویند.

اینترفیس یا رابط: به مسیر ارتباطی بین یک قطعه با دیگر قطعات، رابط یا اینترفیس می‌گویند.

بنابراین درگاه، محل اتصال است و رابط، مسیری است که هر قطعه برای ارتباط با دیگر قطعات طی می‌کند.

در گذشته، هاردها و SSDهای ۲٫۵ اینچی تنها از طریق رابط SATA با پردازنده در تماس بودند اما امروزه با کمک درگاه M.2، SSDها می‌توانند از رابط پرسرعت PCIe اطلاعات را منتقل کنند.

تفاوت SSDهای M.2 از نظر درگاه یا اسلات

درگاه B key :

درگاه M.2 کلید B یک اسلات قدیمی است که دیگر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. اسلات M.2 کلید B در SSDهای M.2 اولیه با رابط SATA عرضه می‌شدند و خیلی زود از میان کنار رفتند. این نوع اسلات در یک سوی شکاف خود، یک شیار دارد که ۶ پین را از بقیه جدا می‌کند.

مادربرد‌هایی که اسلات M.2  کلید B را دارند قابلیت استفاده از SSDهای NVMe  و سایر کلیدها را ندارند.

درگاه M key :

اسلات M.2 کلید M، جدیدترین و پر استفاده‌ترین نوع اسلات M.2 است که از رابط PCIe پشتیبانی می‌کند. این اسلات خیلی زود جای خود را در بازار پیدا کرد و بقیه انواع M.2 را کنار زد. اسلات M.2 در یک سمت دارای یک شیار است که ۵ پین را از بقیه جدا می‌کند.

اسلات M.2 کلید M از SSDهای کلید M  و B&M پشتیبانی می‌کند.

درگاه B&M key :

مادربردها دارای چنین درگاهی نیستند. در واقع کلید B&M فقط روی SSDهایی با رابط SATA وجود دارد. SSDهای B&M می‌توانند هم بر روی اسلات کلید B و هم روی اسلات کلید M سوار شوند اما از رابط SATA بهره می‌گیرند.

تفاوت SSDهای M.2 از نظر رابط

SSD M.2  با رابط SATA :

در واقع SSDهای M.2 در حالت عادی دارای مزایای مهمی مانند اشغال نکردن فضای کیس و اندازه بسیار کوچکتری هستند. به همین دلیل، سازندگان SSD، انواع ارزان قیمتی از SSDها را با وجود آنکه M.2 هستند، اما همچنان از مسیر رابط SATA به پردازنده ارتباط می‌دهند.

این نوع SSD، به دلیل استفاده از همان رابط قدیمی SATA، قیمت ارزانی دارد و سرعتی دقیقاً معادل با SSD 2.5” دارد. اما با تهیه آن از دیگر مزایای M.2 می‌توانید استفاده کنید.

SSD M.2 با رابط PCIe :

نوع دوم، SSDهای M.2 با رابط PCIe هستند. این نوع SSD M.2 به جای استفاده از مسیر SATA، از مسیر فوق العاده پرسرعت PCIe برای انتقال اطلاعات به پردازنده بهره می‌برند. اما رابط PCIe دارای ورژن‌های متفاوتی است که در ادامه به آن می‌پردازیم.

SSD NVMe چیست؟ تفاوت M2 و NVMe

به SSD M.2 که از رابط PCIe استفاده می‌کند، NVMe گفته می‌شود. در واقع NVMe نوع پروتکل ارتباطی SSD است. همانطور که می‌دانید SSDهای رابط SATA از پروتکل AHCI بهره می‌برند اما وقتی یک SSD از رابط PCIe استفاده کند، نوع پروتکل به NVMe تغییر می‌یابد. سازندگان SSD نیز برای معرفی SSDهای رابط PCIe از نام NVMe استفاده می‌کنند تا به طور خلاصه و ساده، مشتریان متوجه سرعت بالای آن باشند و به شکل راحت‌تری نسبت به SSDهای M.2 رابط SATA تفکیک و تشخیص داده شوند.

انواع رابط SATA و نرخ انتقال سرعت آنها

رابط SATA دارای سه نسل است که به دلیل استفاده کم و رو به انقراض بودن این رابط، سالهاست که در نسل سوم متوقف شده است.

SATAنسل اول و دوم مربوط به سیستم‌های مبتنی بر رم‌های DDR و DDR2 و تعدادی از مادربردهای DDR3 بودند. بنابراین می‌توان گفت که رابط SATA نسل سوم فقط موجود است و ما هم تنها در مورد نسل سوم یعنی SATA 6 Gb/s یا به قول قدیمی‌ترها همان SATA III صحبت می‌کنیم.

اگر بخواهیم یک تعریف ساده و کاربردی در مورد رابط توضیح دهیم، با این مثال شروع می‌کنیم. یک جاده را فرض کنید که از سمت پورت‌های SATA به سمت CPU کشیده شده است. به این جاده رابط SATA می‌گویند.

پهنای باندی که رابط SATA در اختیار هارد و اس اس دی قرار می‌داد معادل ۶ گیگابیت بر ثانیه (۶Gb/s) بود. یعنی فرض کنید پهنای این جاده معادل ۶ گیگابیت است. میزان اطلاعاتی که در هر ثانیه از این جاده می‌تواند عبور کند باید با فرمول تقسیم پهنای باند رابط برحسب بیت بر عدد ۸ باشد تا میزان پشتیبانی از حجم انتقال اطلاعات در هر ثانیه به دست آید:

۷۵۰MB/s = 8 / 6000

بدین ترتیب می‌بینیم که سرعت انتقال اطلاعات در رابط SATA تا میزان ۷۵۰ مگابایت بر ثانیه (MB/s) است. اما این اعداد و ارقام همگی از لحاظ تئوری هستند. در عمل هیچ هارد یا SSD نمی‌تواند از طریق رابط SATA حتی به نرخ انتقال اطلاعات ۶۰۰MB/s نزدیک شود!

به توجه به محدودیت‌های رابط SATA در عمل، سازندگان تصمیم گرفتند پلی به سمت جاده PCIe بزنند!

انواع رابط PCIe و نرخ انتقال سرعت آنها

گفتیم که رابط را یک جاده در نظر بگیرید که از سمت تجهیزات ذخیره سازی که از آن پشتیبانی می‌کنند به سمت پردازنده کشیده شده است. جاده ای که از سمت اسلات‌های PCIe و اسلات M.2 به طرف CPU رفته است، رابط PCIe نام دارد.

بعضی از SSDهای M.2 می‌توانند به جای استفاده از رابط SATA، از مسیر رابط PCIe به سمت CPU انتقال اطلاعات داشته باشند.

رابط PCIe به دلیل پیشرفته‌تر بودن و سرعت زیادی که دارد، همچنان شاهد معرفی ورژن‌های جدید آن هستیم. رابط PCIe تا به امروز دارای پنج ورژن از PCIe تا PCIe 5.0 است. متداول ترین ورژن آن در حال حاضر PCIe 3.0 و PCIe 4.0 است که در بیشتر سیستم‌های مبتنی بر رم DDR3 و تمام DDR4ها از این دو نسل استفاده شده است. PCIe 5.0 نیز به تازگی همراه با نسل دوازدهم پردازنده‌های اینتل همراه شده است.

هر رابط PCIe می‌تواند دارای ۱۶ لاین باشد. (می‌توانید هر لاین را به یک لاین اتوبان‌های بین شهری تشبیه کنید) هر سخت‌افزاری برای تبادل اطلاعات با CPU می‌تواند از ۱، ۴، ۸ یا ۱۶ لاین از این اتوبان استفاده کند. تعداد لاین‌هایی که هر سخت افزار یا اسلات از آن بهره می‌برد بعد از حرف X می‌آید. مثلاً می‌دانیم که تمام کارت گرافیک‌ها به اسلاتی که از رابط PCIe X16 استفاده می‌کند متصل می‌شوند. در اینجا PCIe X16 به این معناست که تمام ۱۶ لاین رابط PCIe در اختیار کارت گرافیک قرار می‌گیرد.

بنابراین اکنون می‌دانیم که اگر می‌گویند یک SSD M.2 از رابط PCIe 3.0 X4 استفاده می‌کند، به این معناست که از ۴ لاین رابط PCIe نسل ۳ پشتیبانی و استفاده می‌کند و به اسلات M.2 متصل می‌شود.

پهنای باند در هر نسل از PCIe با یکدیگر متفاوت است. به طور مثال حداکثر پهنای باندی که نسل ۳ رابط PCIe در هر لاین در اختیارتان قرار می‌دهد برابر با ۸ گیگابیت بر ثانیه (Gb/s) است که البته در بیشتر منابع بر حسب ترنسفر یعنی ۸ گیگاترنسفر بر ثانیه (GT/s) نوشته می‌شود.

برای درک بهتر و مقایسه بهتر SSDها، اگه بخواهیم سرعت انتقال اطلاعات هر رابط را بر حسب مگابایت به دست آوریم، باید پهنای باند هر لاین برحسب بیت بر ثانیه را ضرب در تعداد لاین و سپس تقسیم بر عدد ۸ کنیم تا سرعت تئوری پشتیبانی از نرخ انتقال اطلاعات بر حسب مگابایت در آن نوع رابط به دست آید.

به طور مثال اگر شما از یک SSD با رابط PCIe 3.0 X4 استفاده کنید، نرخ تئوری انتقال اطلاعات در هر ثانیه بر حسب مگابایت به شکل زیر محاسبه می‌شود:

۴۰۰۰MB/s = 8 / 4 x 8000

دیدید که اکنون یک رابط با پشتیبانی از سرعت انتقال اطلاعات معادل بیش از ۵ برابر رابط SATA را در اختیار داریم. اما در رابط PCIe میزان هدر رفت به نسبت کمتر شده و از سطح بیشتری از توانایی‌های این رابط در عمل دیده می‌شود. اما با این حال SSDهای M.2 که از رابط PCIe 3.0 X4 استفاده می‌کنند در عمل نمی‌توانند به سرعتی بیش از ۳۵۰۰ MB/s یا ۳۶۰۰ MB/s دست پیدا کنند.

امروزه SSDهای پر سرعت M.2 از رابط PCIe 4.0 و حتی به تازگی از PCIe 5.0 برای افزایش پهنای باند و سرعت استفاده می‌کنند که در عمل می‌توانند به نرخ انتقال اطلاعات حدود ۷۰۰۰ MB/s در آزمون‌های عملی با کمک رابط PCIe 4.0 X4 دست پیدا کنند.

جدول زیر پهنای باند هر ورژن از رابط PCIe را نمایش می‌دهد.

پشتیبانی‌ مادربرد از اس اس دی ها

پشتیبانی‌های PCIe

پشتیبانی مادربرد از رابط‌های مختلف موضوع بسیار مهمی است که قبل از خرید باید توجه ویژه‌ای به آن داشت. تمام SSDهای M.2 با رابط PCIe از هر ورژن و نسلی که باشند، توسط سایر نسل‌ها پشتیبانی می‌شوند. یعنی می‌توانید از SSD M.2 با رابط PCIe 3.0 روی مادربردهایی دارای اسلات M.2 با رابط PCIe 4.0 هستند استفاده کنید و یا برعکس. اما موضوع مهمی که هست، بحث ارزش خرید در برابر عملکرد و خروجی نهایی است.

بسیاری از مادربردهایی که از آنها استفاده می‌کنیم از رابط PCIe 3.0 پشتیبانی می‌کنند این بدان معناست که اگر یک SSD M.2 با پشتیبانی از رابط PCIe 4.0 روی آن مادربرد قرار دهید، سرعت عملکرد آن SSD به پهنای باند PCIe 3.0 مادربرد محدود شده و SSD نمی‌تواند از تمام پتانسیل خود استفاده نماید.

مانند آن است که یک خودرو متناسب با اتوبان PCIe 4.0 و سرعتی معادل ۷۰۰۰ مگابایت بر ثانیه خریداری کنید اما آن را در اتوبان PCIe 3.0  قرار دهید که حداکثر سرعت مجازش ۳۵۰۰ مگابایت بر ثانیه در عمل است.

از آنجا که اختلاف قیمت بین SSDهای M.2 رابط PCIe 3.0 با PCIe 4.0 زیاد است، بنابراین باید یک SSD متناسب با پشتیبانی‌های مادربردتان تهیه نمایید و قبل از خرید، نوع رابط درگاه‌های مادربرد را به دقت بررسی کنید.

برای خرید مادربرد از اسکات استور کلیک کنید.

پشتیبانی‌های SATA

این موضوع در خصوص SSDهای ۲٫۵ اینچی تفاوت دارد. تمام SSDهای۲٫۵” و M.2 کلید B&M از رابط SATA 6Gb/s یعنی آخرین نسل SATA استفاده می‌کنند چرا در زمان‌های گذشته، خبری از اس اس دی نبود. SSDهای رابط SATA نیز همانند PCIe فارق از هر نسلی، از یکدیگر پشتیبانی می‌کنند. اما بازهم پای عملکرد و ارزش خرید به میان کشیده می‌شود.

از آنجایی که رابط نسل اول SATA در سیستم‌های بسیار قدیمی، پشتیبانی و استفاده می‌شد، از آن توضیح دادن در مورد آن صرف نظر می‌کنیم چرا که چنین سیستم‌هایی بهتر است در اسرع وقت با کامپیوترهای جدید تعویض شوند! حتی کامپیوترهایی که از SATA نسل دوم پشتیبانی و استفاده می‌کنند نیز در حال انقراض هستند اما به دلیل اینکه هنوز مورد استفاده برخی کاربران قرار می‌گیرد به آن می‌پردازیم.

در واقع اگر از سیستم‌هایی با رابط SATA  ورژن۲ استفاده می‌کنید قطعاً مادربردتان دارای اسلات M.2 نیست! از طرفی هارد دیسک با سرعت بسیار کمی که دارد در هنگام لود اطلاعات همه را خسته می‌کند بنابرین تنها راه، استفاده از SSD 2.5” است. درست است که این اس اس دی ها از رابط SATA نسل سوم استفاده می‌کنند و به دلیل پشتیبانی سیستم‌های قدیمی‌تر از نسل دوم SATA، مقدار کمی افت عملکرد خواهیم داشت. اما همچنان نسبت به هارد دیسک سرعت بسیار بیشتری در اختیارمان قرار خواهند داد.

بنابراین در کامپیوترهایی که از نسل دوم SATA پشتیبانی می‌کنند و قصد ارتقای کامپیوتر را هم ندارید، استفاده از SSD 2.5” که رابط SATA 6Gb/s دارد منطقی به نظر می‌رسد.

نتیجه گیری

امروزه با پیشرفت زیاد قدرت قطعات کامپیوتری، توصیه می‌شود در صورتی که امکان تعویض قطعات قدیمی با قطعات جدید را دارید، این کار را انجام داده و با توجه به قطعات جدید اقدام به تهیه اس اس دی روز نمایید. اما اگر به هر دلیل امکان تعویض کامپیوتر و قطعات اصلی وجود ندارد، می‌توانید از SSDهای متناسب با مادربردتان بهره ببرید تا از شر هارد خلاص شوید. همواره تأکید خیلی زیادی مبنی بر تعویض هارد با SSD و یا حداقل نصب ویندوز و نرم‌افزارها روی SSD به جای هارد داشته‌ایم. این کار مخصوصاً برای لپ تاپ‌ها یک جان بخشیدن دوباره است.

اکنون که می دانیم SSD چیست و انواع SSD را می شناسیم، متوجه می شویم که پس از قراردادن SSD و نگهداری ویندوز و اطلاعات مهم روی آن، سرعت لود اطلاعات و افزایش سرعت لود بازی‌ها و باز کردن فایل‌ها به شکل چشمگیری افزایش خواهد یافت.

مطالب مرتبط

بهترین اس اس دی های ۲۰۲۱ : از SATA تا Blazing-Fast NVMe

تشخیص سازگاری کارت گرافیک با مادربرد

انواع کارت تبدیل اسلات توسعه PCIe