Skip to Content

آرشیو دسته بندی ها:سخت افزار

حافظه فلش

حافظه فلش

حافظه فلش

حافظه های الکترونيکی با اهداف متفاوت و به اشکال گوناگون تاکنون طراحی و عرضه شده اند. حافظه فلش ، يک نمونه از حافظه های الکترونيکی است که برای ذخيره سازی آسان و سريع اطلاعات در دستگاههایی نظير دوربين های ديجيتال ، کنسول بازی های کامپيوتری و … مورد استفاده قرار می گیرد. حافظه های فلش معمولا مشابه يک هارد مورد استفاده قرار می گیرند و بصورت یک حافظه اصلی بکار نمی رود.

در تجهيزات زير از حافظه فلش استفاده می گردد :

– تراشه BIOS موجود در کامپيوتر
– CompactFlash که در دوربين های ديجيتال استفاده می گردد .
– SmartMedia که اغلب در دوربين های ديجيتال استفاده می گردد
– Memory Stick که اغلب در دوربين های ديجيتال استفاده می گردد .
– کارت های حافظه PCMCIA نوع I و II
– کارت های حافظه برای کنسول های بازيهای ويدئويی

مبانی حافظه فلش

حافظه Flash يک نوع خاص از تراشه های EEPROM است. حافظه فوق شامل شبکه ای مشتمل بر سطر و ستون است. در محل تقاطع هر سطر و يا ستون از دو ترانزيستور استفاده می گردد. دو ترانزيستور فوق توسط يک لايه نازک اکسيد از يکديگر جدا شده اند. يکی از ترانزيستورها Floating gate و ديگری Control gate خواهد بود. Floatino gate صرفا” به سطر (WordLine) متصل است. تا زمانيکه لينک فوق وجود داشته باشد در سلول مربوطه مقدار يک ذخيره خواهد بود. به منظور تغيير مقدار يک به صفر از فرآيندی با نام Fowler-Nordheim tunneling استفاده می گردد. از Tunneling به منظور تغيير محل الکترون ها در Floating gate استفاد می شود. يک شارژ الکتريکی حدود 10 تا 13 ولت به floating gate داده می شود. شارژ از ستون شروع ( bitline) و سپس به floating gate خواهد رسيد .در نهايت شارژ فوق تخليه می گردد( زمين ). شارژ فوق باعث می گردد که ترانزيستور floating gate مشابه يک “پخش کننده الکترون ” رفتار نمايد. الکترون های مازاد فشرده شده و در سمت ديگر لايه اکسيد به دام افتاد  و يک شارژ منفی را باعث می گردند. الکترون های شارژ شده منفی ، بعنوان يک صفحه عايق بين control gate و floating gate رفتار می نمايند. دستگاه خاصی با نام Cell sensor سطح شارژ پاس داده شده به floating gate را مونيتور خواهد کرد. در صورتيکه جريان گيت بيشتر از 50 درصد شارژ باشد ، در اينصورت مقدار يک را دارا خواهد بود. زمانيکه شارژ پاس داده شده از 50 درصد آستانه عدول نموده مقدار به صفر تغيير پيدا خواهد کرد. يک تراشه EEPROM دارای گيت هائی است که تمام آنها باز بوده و هر سلول آن مقدار يک را دارا است.
در اين نوع حافظه ها ( فلش) ، به منظور حذف از مدارات پيش بينی شده در زمان طراحی ( به کمک ايجاد يک ميدان الکتريکی) استفاده می گردد. در اين حالت می توان تمام و يا بخش های خاصی از تراشه را که ” بلاک ” ناميده می شوند، را حذف کرد. اين نوع حافظه نسبت به حافظه های EEPROM سريعتر است ، چون داده ها  از طريق بلاک هائی  که معمولا” 512 بايت می باشند ( به جای يک بايت در هر لحظه ) نوشته می گردند.

کارت های حافظه فلش

تراشه BIOS در کامپيوتر، متداولترين نوع حافظه فلش است. کارت های SmartMedia و ComapctFlash نيز نمونه های ديگری از حافظه های فلش بوده که اخيرا” متداول شده اند.  از کارت های فوق بعنوان “فيلم های الکترونيکی” در دوربين های ديجيتال، استفاده می گردد. کارتهای حافظه برای بازيهای کامپيوتری نظير Sega و PlayStation نمونه های ديگری از حافظه های فلش می باشند. استفاده از حافظه فلش نسبت به هارد دارای مزايای زير است :

  • حافظه های فلش نويز پذير نمی باشند.
  • سرعت دستيابی به حافظه های فلش بالا است .
  • حافظه های فلش دارای اندازه کوچک هستند.
  • حافظه فلش دارای عناصر قابل حرکت ( نظير هارد ) نمی باشند.
  • قيمت حافظه های فلش نسبت به هارد بيشتر است .

ادامه مطلب

CMOS چیست؟

CMOS چیست؟

CMOS چیست؟ سیموس یا CMOS مخفف Complementary Metal Oxide Semiconductor یک فناوری برای تولید مدارهای مجتمع است. CMOS یک منبع تغذیه نیمه هادی میباشد که در مادربورد ها قرار میگیرد و اطلاعات تنظیمات BIOS را بر روی خود ذخیره میکند. در این پست قصد داریم به بررسی مفهوم سیموس بپردازیم.

CMOS چیست؟

CMOS چیست؟

CMOS یا سیموس چیست؟

مدارهای سیموس در انواع مختلفی از قطعات الکترونیکی از جمله ریز پردازنده ها ، باتری ها و سنسورهای تصویر دوربین دیجیتال یافت می شوند.

تراشه CMOS با مدل 146818 اولین حافظه سیموس ای بود که توسط شرکت IBM ساخته شد و توانایی ذخیره اطلاعات به حجم 64 بایت را داشت.

سیموس یک منبع تغذیه نیمه هادی میباشد که بر روی مادربورد ها قرار میگیرد و اطلاعات تنظیمات BIOS را در خود ذخیره میکند.

از تراشه CMOS به نام RTC یا Real-Time Clock نیز یاد میشود.

تراشه سیموس اطلاعاتی نظیر تاریخ و زمان سیستم ، تنظیمات سخت افزاری سیستم و … را در خودش ذخیره میکند.

در تصویر یک نمونه ای از باتری سیموس را مشاهده میکنید که انرژی مورد نیاز برای کارکرد تراشه سیموس در مادربورد در زمان خاموش بودن کامپیوتر تامین میکند.

توجه داشته باشید تصویر زیر باتری سیموس یا CMOS battery را نشان میدهد و حافظه CMOS در این تصویر قابل مشاهده نمی باشد.

CMOS چیست؟

باتری CMOS به طور معمول 10 سال عمر میکند و بعد از 10 سال بایستی تعویض گردند.

نام های دیگری که برای تراشه یا چیپ سیموس بکار میرود عبارتند از Real-Time Clock یا RTC ، تراشه CMOS RAM ، حافظه NVRAM و حافظه Non-Volatile BIOS memory .

وقتی کامپیوتر بوت میشود تراشه BIOS از حافظه CMOS اطلاعات سخت افزاری سیستم ، زمان سیستم و هر چیزی که داخل حافظه CMOS هست را میخواند.

نکته : اگر تاریخ و زمان سیستم نادرست بودند ممکن است باتری سیموس عمرش را تمام کرده باشد از این رو بایستی آنرا تعویض کنید.

کاربرد حافظه سیموس در کامپیوتر

حافظه CMOS دارای ظرفیت 64 بایت و یا بیشتر می باشد که توسط دو پورت H70 و H71 قابل دسترسی می باشد.

از حافظه CMOS برای نگهداری ساعت ، تاریخ و پیکربندی سیستم استفاده می شود.

همچنین تعدادی از بیت های این حافظه برای چک کردن پیکربندی سیستم تحت عنوان CHECKSUM استفاده می شود.

محتویات این حافظه در زمان خاموش بودن سیستم توسط یک باطری پشتیبان 6/3 ولتی نگهداری می شود.

این باطری ممکن است در داخل و یا در خارج از مادربورد قرار داشته باشد .

البته در بعضی از سیستمها مجموعه باطری و حافظه به صورت یکپارچه ارائه شده که نمونه آن مارک DALLAS می باشد.

از نظر عملکرد و نحوه دستیابی هیچ تفاوتی بین انواع متفاوت CMOS وجود ندارد و همگی با استفاده از دو پورت یادشده قابل دسترسی و برنامه ریزی می باشند.

تغییر در محتویات سیموس بطور معمول از طریق برنامه SETUP امکان پذیر است.

اما در صورتی که در ست آپ سیستم رمز تعریف شده باشد و رمز مربوطه را هم در اختیار نداشته باشید در اینصورت امکان ورود به برنامه ست آپ و تغییر در پیکربندی سیستم ( اطلاعات سیموس ) امکان پذیر نخواهد بود .

در این موارد راهی جز پاک کردن محتویات CMOS نداریم.

ادامه مطلب

حافظه ROM

حافظه ROM

حافظه ROM يک نوع مدار مجتمع (IC) است  که در زمان ساخت داده هائی در آن ذخيره می گردد. اين نوع حافظه ها علاوه بر استفاده در کامپيوترهای شخصی در ساير دستگاههای الکترونيکی نيز به خدمت گرفته می شوند. حافظه های ROM از لحاظ تکنولوژی استفاده شده، دارای انواع متفاوتی است :

 ROM
PROM
EPROM
EEPROM
Flash Memory

 

هر يک از مدل های فوق دارای ويژگی های منحصربفرد خود می باشند. حافظه های فوق در موارد زيردارای ويژگی مشابه می باشند:

داده های ذخيره شده در اين نوع تراشته ها ” غير فرار ” بوده و پس از خاموش شدن منبع تامين انرژی اطلاعات خود را از دست نمی دهند.
داده های ذخيره شده در اين نوع از حافظه ها غير قابل تغيير بوده و يا اعمال تغييرات در آنها مستلزم انجام عمليات خاصی است.
حافظه ROM

حافظه ROM

مبانی حافظه های ROM

حافظه ROM از تراشه هایی شامل شبکه ای از سطر و ستون تشکيل شده است (نظير حافظه RAM). هر سطر و ستون در يک نقظه يکديگر را قطع می نمايند. تراشه های ROM دارای تفاوت اساسی با تراشه های RAM می باشند. حافظه RAM از ” ترانزيستور” به منظور فعال و يا غيرفعال نمودن دستيابی به يک ” خازن ” در نقاط  برخورد سطر و ستون ، استفاده می نمايند. در صورتيکه تراشه های ROM از يک ” ديود” (Diode) استفاده می نمايد. در صورتيکه خطوط مربوطه “يک”  باشند برای اتصال از ديود استفاده شده و اگر مقدار “صفر”  باشد خطوط به يکديگر متصل نخواهند شد. ديود، صرفا”  امکان حرکت ” جريان ” را در يک جهت ايجاد کرده و دارای يک نفطه آستانه خاص است. اين نقطه اصطلاحا” (Forward breakover) ناميده می شود. نقطه فوق ميزان جريان مورد نياز برای عبور توسط ديود را مشخص می کند. در تراشه ای مبتنی بر سيليکون نظير پردازنده ها و حافظه ، ولتاژ Forward breakover تقريبا” معادل  شش دهم ولت است. با بهره گيری از ويژگی منحصر بفرد ديود، يک تراشه ROM قادر به ارسال يک شارژ بالاتر از Forward breakover  و پايين تر از ستون متناسب با سطر انتخابی  ground شده در يک سلول خاص است .در صورتيکه ديود در سلول مورد نظر ارائه گردد،  شارژ هدايت شده (از طريق Ground) و با توجه به سيستم باينری ( صفر و يک )، سلول يک خوانده می شود ( مقدار آن 1 خواهد بود) در صورتيکه مقدار سلول صفر باشد در محل برخورد سطر و ستون ديودی وجود نداشته و شارژ در ستون ، به سطر مورد نظر منتقل نخواهد شد.
همانطور که اشاره گرديد، تراشه ROM ، مستلزم برنامه نويسی وذخيره داده در زمان ساخت است. يک تراشه استاندارد ROM را نمی توان برنامه ريزی مجدد و اطلاعات جديدی را در آن نوشت. در صورتيکه داده ها درست نبوده و يا مستلزم تغيير و يا ويرايش باشند، می بايست تراشه را دور انداخت و مجددا” از ابتدا عمليات برنامه ريزی يک تراشه جديد را انجام داد. فرآيند ايجاد تمپليت اوليه برای تراشه های ROM دشوار است. اما مزيت حافظه ROM بر برخی معايب آن غلبه می نمايد. زمانيکه تمپليت تکميل گرديد تراشه آماده شده، می تواند بصورت انبوه و با قيمت ارزان به فروش رسد. اين نوع از حافظه ها از برق ناچيزی استفاده کرده ، قابل اعتماد بوده و در رابطه با اغلب دستگاههای الکترونيکی کوچک، شامل تمامی دستورالعمل های لازم به منظور کنترل دستگاه مورد نظر خواهند بود. استفاده از اين نوع تراشه ها در برخی از اسباب بازی ها برای نواختن موسيقی، آواز و … متداول است .

حافظه PROM

توليد تراشه های ROM مستلزم صرف وقت و هزينه بالائی است. بدين منظور اغلب توليد کنندگان ، نوع خاصی از اين نوع حافظه ها را که PROM )Programmable Read-Only Memory) ناميده می شوند ، توليد می کنند. اين نوع از تراشه ها با محتويات خالی با قيمت مناسب عرضه شده و می تواند توسط هر شخص با استفاده از دستگاههای خاصی که Programmer ناميده می شوند ، برنامه ريزی گردند. ساختار اين نوع از تراشه ها مشابه ROM بوده با اين تفاوت که در محل برخورد هر سطر و ستون از يک فيوز( برای اتصال  به يکديگر) استفاده می گردد. يک شارژ که از طريق يک ستون ارسال می گردد از طريق فيوز به يک سلول پاس داده شده و بدين ترتيب به يک سطر Grounded که نماينگر مقدار “يک” است ، ارسال خواهد شد. با توجه به اينکه تمام سلول ها دارای يک فيوز می باشند، درحالت اوليه ( خالی )، يک تراشه PROM دارای مقدار اوليه ” يک” است. به منظور تغيير مقدار يک سلول به صفر، از يک Programmer برای ارسال يک جريان خاص به سلول مورد نظر، استفاده می گردد.ولتاژ بالا، باعث قطع  اتصال بين سطر و ستون (سوختن فيوز) خواهد کرد. فرآيند فوق را ” Burning the PROM ” می گويند. حافظه های PROM صرفا” يک بار قابل برنامه ريزی هستند. حافظه های فوق نسبت به RAM شکننده تر بوده  و يک جريان حاصل  از الکتريسيته ساکن، می تواند باعث سوخته شدن فيور در تراشه شده و مقدار يک را به صفر تغيير نمايد. از طرف ديگر ( مزايا ) حافظه ای PROM دارای قيمت مناسب بوده و برای نمونه سازی داده برای يک ROM ، قبل از برنامه ريزی نهایی کارایی  مطلوبی دارند.

حافظه EPROM

استفاده کاربردی از حافظه های ROM و PROM با توجه به نياز به اعمال تغييرات در آنها قابل تامل است ( ضرورت اعمال تغييرات و اصلاحات در اين نوع حافظه ها می تواند به صرف هزينه بالائی منجر گردد) حافظه هایEPROM)Erasable programmable read-only memory) پاسخی مناسب به نياز های مطح شده است ( نياز به اعمال تغييرات )  تراشه های EPROM را می توان چندين مرتبه باز نويسی کرد. پاک نمودن محتويات يک تراشه EPROM مشتلزم استفاده از دستگاه خاصی است که باعث ساطع کردن  يک فرکانس خاص ماوراء بنفش  باشد. پيکربندی اين نوع از حافظه ها مستلزم استفاده  از يک Programmer  از نوع EPROM است که يک ولتاژ را در يک سطح خاص ارائه نمايند ( با توجه به نوع EPROM استفاده شده ) اين نوع حافظه ها ، نيز دارای شبکه ای مشتمل از سطر و ستون می باشند. در يک EPROM سلول موجود در نقظه برخورد  سطر و ستون دارای دو ترانزيستور است. ترانزيستورهای فوق توسط يک لايه نازک اکسيد از يکديگر جدا شده اند. يکی از ترانزيستورها Floating Gate و ديگری Control Gate ناميده می شود. Floating gate صرفا” از طريق Control gate به سطر مرتبط است. ماداميکه لينک برقرار باشد سلول دارای مقدار يک خواهد بود. به منظور تغيير مقدار فوق به صفر به فرآيندی با نام Fowler-Nordheim tunneling نياز خواهد بود. Tunneling به منظور تغيير محل الکترون های Floating gate استفاده می گردد. يک شارژ الکتريکی  بين 10 تا 13 ولت به floating gate داده  می شود. شارژ از ستون شروع و پس از ورود به floating gate در ground تخليه خواهد گرديد. شارژ فوق باعث می گردد که ترانزيستور floating gate مشابه يک “پخش کننده الکترون” رفتار نمايد. الکترون های مازاد فشرده شده و در سمت ديگر لايه اکسيد به دام افتاد و يک شارژ منفی را باعث می گردند. الکترون های شارژ شده منفی ، بعنوان يک صفحه عايق بين control gate و floating gate  رفتار می نمايند. دستگاه خاصی با نام Cell sensor سطح شارژ پاس داده شده به floating gate را مونيتور خواهد کرد. در صورتيکه جريان گيت بيشتر از 50 درصد شارژ باشد در اينصورت مقدار “يک” را دارا خواهد بود.زمانيکه شارژ پاس داده شده از 50 درصد آستانه عدول نموده مقدار به “صفر” تغيير پيدا خواهد کرد. يک تراشه EPROM دارای گيت هائی است که تمام آنها باز بوده و هر سلول آن مقدار يک را دارا است.
به منظور باز نويسی يک EPROM می بايست در ابتدا محتويات آن پاک گردد. برای پاک نمودن می بايست يک سطح از انرژی زياد را به منظور شکستن الکترون های منفی Floating gate استفاده کرد.در يک EPROM استاندارد ،عمليات فوق از طريق اشعه ماوراء بنفش با فرکانس 253/7 انحام می گردد.فرآيند حذف در EPROM انتخابی نبوده و تمام محتويات آن حذف خواهد شد. برای حذف يک EPROM می بايست آن را از محلی که نصب شده است جدا کرده و به مدت چند دقيقه زير  اشعه ماوراء بنفش دستگاه پاک کننده EPROM قرار داد.

حافظه های EEPROM و Flash Memory

با اينکه حافظه EPROM يک موفقيت مناسب نسبت به حافظه های PROM از بعد استفاده مجدد می باشند ولی کماکان نيازمند بکارگيری تجهيزات خاص و دنبال نمودن فرآيندهای خسته کننده به منظور حذف و نصب مجدد آنان در هر زمانی است که به يک شارژ نياز باشد. در ضمن، فرآيند اعمال تغييرات در يک حافظه EPROM نمی تواند همزمان با نياز و بصورت تصاعدی صورت پذيرد و در ابتدا می بايست تمام محتويات را پاک نمود. حافظه های Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)EEOPROM)  پاسخی مناسب به نيازهای موجود است . در حافظه های EEPROM تسهيلات زير ارائه می گردد:

برای بازنويسی تراشه نياز به جدا نمودن تراشه از محل نصب شده  نخواهد بود.
برای تغيير بخشی از تراشه نياز به پاک نمودن تمام محتويات نخواهد بود.
اعمال تغييرات در اين نوع تراشه ها مستلزم بکارگيری يک دستگاه اختصاصی نخواهد بود.

در عوض استفاده از  اشعه ماوراء بنفش، می توان الکترون های هر سلول را با استفاده از يک برنامه محلی و به کمک  يک ميدان الکتريکی  به وضعيت طبيعی برگرداند. عمليات فوق باعث حذف سلول های مورد نظر شده و می توان مجددا” آنها را بازنويسی نمود. تراشه های فوق در هر لحظه يک بايت را تغيير خواهند داد. فرآيند اعمال تغييرات در تراشه های فوق  کند بوده و در مواردی که می بايست اطلاعات با سرعت تغيير يابند ، سرعت لازم را نداشته و دارای چالش های خاص خود می باشند.
توليدکنندگان با ارائه Flash Memory که يک نوع خاص از حافظه های EEPROM می باشد به محدوديت اشاره شده پاسخ لازم را داده اند. در حافظه Flash از مدارات از قبل پيش بينی شده در زمان طراحی ، به منظور حذف  استفاده می گردد ( به کمک ايجاد يک ميدان الکتريکی). در اين حالت می توان تمام  و يا بخش های خاصی از تراشه را که ” بلاک ” ناميده می شوند، را حذف کرد. اين نوع حافظه نسبت به حافظه های EEPROM سريعتر است ، چون داده ها  از طريق بلاک هائی  که معمولا” 512 بايت می باشند ( به جای يک بايت در هر لحظه ) نوشته می گردند. شکل زير حافظه BIOS را که نوع خاصی از حافظه ROM مدل Flash memory است ، نشان می دهد.

حافظه ROM

 

 

ادامه مطلب

نصب ویندوز روی هارد SSD

نصب ویندوز روی هارد SSD

با نصب ویندوز 10 روی SSD، می توانید از عملکرد بهتر لذت ببرید. در این مقاله تصمیم داریم چگونگی نصب ویندوز روی هارد SSD را آموزش دهیم.

مزایای نصب ویندوز 10 روی هارد SSD

امروزه کاربران ممکن است مایل به نصب ویندوز 10 روی SSD یا ارتقاء هارد دیسک قدیمی خود و نصب ویندوز 10 روی SSD باشند، زیرا SSD عملکرد بسیار خوبی دارد و این ویژگی آن زبانزد است. حتی گاها افرادی هستند که می خواهند یک درایو SSD را نیز به لپ تاپ خود اضافه کنند و به این ترتیب از مزایای هر دو درایو حافظه HDD و SSD همراه با هم بهره مند شوند.

هنگامی که شما سیستم عامل خود را در SSD نصب می کنید، ظاهرا احساس می کنید که می توانید کامپیوتر را بوت کنید و برخی برنامه ها را سریعتر باز کنید.

چگونه ویندوز 10 را روی SSD نصب کنیم؟

به طور کلی، شما دو روش برای نصب ویندوز 10 روی SSD دارید، که می توانید ویندوز نصب شده روی هارد دیسک قدیمی خود را پاک کرده و آن را مجددا روی هارد SSD نصب کنید.

پاک کردن ویندوز 10 از روی هارد SSD:

نصب تمیز نصب سیستم عامل است که سیستم عامل فعلی ویندوز و فایل های کاربر را در طول فرایند نصب حذف می کند. علاوه بر این، تمام داده های موجود در هارد دیسک سیستم پاک می شوند.

هنگامی که سیستم عامل موجود روی هارد را پاک می کنید، همزمان با سیستم عامل فعلی تمامی داده های کاربر حذف خواهند شد.

بنابر این بهتر است ازاطلاعات خود یک پشتیبان گیری روی یک هارد اکسترنال یا فلش دیسک به عمل آورید.

برای پاک کردن ویندوز 10 نصب شده روی SSD، مراحل زیر را دنبال کنید:

گام اول:

شما ابتدا باید ویندوز 10 را دانلود کنید که به شما کمک می کند یک ویندوز جدید و درست نصب کنید، می توانید فایل آن را بر روی یک سی دی یا فلش ذخیره کنید.

آن را راه اندازی کنید و گزینه ” Create installation media for another PC ” را انتخاب کنید و سپس مراحل بعدی را با انتخاب دکمه “NEXT” دنبال کنید.

نصب ویندوز روی هارد SSD

گام دوم:

بعد از ایجاد و نصب ویندوز 10، دیسک نصب را به کامپیوتر خود وصل کنید.

پس از ایجاد ویندوز 10 به عنوان رسانه، دیسک نصب ویندوز را داخل کامپیوتر خود قرار دهید. کامپیوتر خود را خاموش و کیس خود را باز کنید، هارد دیسک را خارج کرده و SSD را درون درایو قرار دهید.

گام سوم:

یک کلید مشخص شده را فشار دهید (معمولا F2 یا F12) هنگامی که کامپیوتر شروع به بوت شدن به BIOS می کند، تنظیمات مورد نیاز را انجام دهید تا ویندوز کامپیوتر شما از دیسک مورد نظرتان بوت شود.

گام چهارم:

هنگام بارگذاری، زبان و دیگر تنظیمات را انتخاب کنید و سپس روی Install Now کلیک کنید.

گام پنجم:

هنگامی که از شما خواسته می شود تا نوع نصب ویندوز 10 را انتخاب کنید، روی Custom کلیک کنید: فقط ویندوز را نصب کنید.

نصب ویندوز روی هارد SSD

گام ششم:

SSD خود را برای نصب ویندوز انتخاب کنید.

نصب ویندوز روی هارد SSD

نصب ویندوز روی SSD با نرم افزار system cloning

ویندوز جدید تمام اطلاعات شما را بر روی کامپیوتر پاک می کند. علاوه بر این، وقت گیر و ناراحت کننده است. اگر می خواهید یک راه ساده تر برای نصب ویندوز بر روی SSD بدون درایو CD یا USB داشته باشید، می توانید از نرم افزار شخص ثالث قابل اعتماد – AOMEI Backupper استفاده کنید.

گام اول:

AOMEI Backupper را باز کنید، در رابط اصلی، روی Clone کلیک کنید، سپس System Clone را انتخاب کنید.

نصب ویندوز روی هارد SSD

گام دوم:

این برنامه به طور خودکار برای شما پارتیشن های منبع را انتخاب می کند. در اینجا، شما فقط باید SSD را به عنوان مکان جدید برای System Clone انتخاب کنید، و سپس روی Next کلیک کنید تا ادامه یابد.

نصب ویندوز روی هارد SSD

گام سوم:

اکنون خلاصه عملیات پنجره می آید. عملیات را تایید کنید و برای شروع روی Start Clone کلیک کنید.

نصب ویندوز روی هارد SSD

در این مقاله نصب ویندوز روی هارد SSD را گام به گام آموزش دادیم، که با خواندن آن به راحتی می توانید این فرآیند را انجام دهید.

 

ادامه مطلب

نحوه فرمت کردن هارد SSD در ویندوز

نحوه فرمت کردن هارد SSD در ویندوز

نحوه فرمت کردن هارد SSD در ویندوز

نحوه فرمت کردن هارد SSD در ویندوز

روش فرمت کردن هارد SSD در ویندوز 7/8/10

SSD مخفف واژه “Solid State Drive” میباشد , نوعی دیسک سخت برای ذخیره اطلاعات در کامپیوتر میباشد که در مقایسه با HDD یا هاردهای سنتی دارای امتیاز های بیشتری مانند عملکرد سریع تر در پردازش و خواندن اطلاعات  و همچنین سرعت ذخیره سازی بسیار بالاتری میباشند. یک هارد SSD مانند هاردهای سنتی نیاز به پارتیشن بندی دارد که بسته به نیاز میتوان فقط یک پارتیشن یا چندین پارتیشن برای آنها ایجاد کرد.همچنانکه استفاده از هاردهای ssd رو به افزایش است اهمیت فرمت و قالب بندی صحیح آنها نیز بیشتر میشود.

برای مثال یک رایانه بعد از مدتی استفاده ممکن است به دلیل مواردی مانند حجم زیاد برنامه های بی استفاده ,ویروس های انباشته شده , فایل های مخرب با مشکلاتی مانند کندی سرعت روبرو شود, در این موارد کاربر نیاز دارد تا یک ویندوز کاملا تازه را روی رایانه خود نصب کند. اینجاست که پاکسازی و فرمت کامل و صحیح هارد SSD دارای اهمیت میشود.موضوعی که باعث رهایی کامپیوتر از ویروس ها , افزایش سرعت و ارتقا سیستم عامل میشود.
در این مطلب به معرفی و اموزش یکی از ساده ترین روشهای فرمت هاردهای ssd میپردازیم.

فرمت کردن SSD در ویندوز

نکته مهم قبل از اقدام به فرمت و  پاکسازی هارد ssd از آنجایی که هدف از فرمت کردن هارد، پاک کردن همه اطلاعات ذخیره شده در آن میباشد ,اگر اطلاعات مهمی در هارد خود دارید پیش از اقدام به فرمت ,از پارتیشن یا درایو مد نظر، با نرم افزارهای بکاپ رایگان که در سایت ها فارسی دانلود نرم افزار به سادگی در دسترس هستند نسخه پشتیبان تهیه کنید.

 فرمت کردن هارد SSD با Disk Management

1.نخست کلید میانبر  “Win+R” را بروی کیبورد خود بزنید تا  “Run box” باز شود سپس دستور “diskmgmt.msc” را در کادر باز شده کپی یا به صورت دستی تایپ کنید.

نحوه فرمت کردن هارد SSD در ویندوز

2.روی پارتیشن SSD که قصد فرمت آنرا دارید راست کلیلک کنید (در این عکس پارتیشن E میباشد) و گزینه Format را انتخاب کنید.

نحوه فرمت کردن هارد SSD در ویندوز

3.بعد از کلیک کردن بروی Format یک پنجره پاپ آپ باز میشود که قابلیت ایجاد تغییر در تنظیمات مانند تغییر نام پاریتشن را میدهد البته ایجاد تغییر در صورت عدم نیاز ضروری نیست, سپس بر روی ok کلیک کنید.

نحوه فرمت کردن هارد SSD در ویندوز

4.در این مرحله به شما هشدار داده میشود که اطلاعات و داده های شما حذف خواهند شد , در صورت اطمینان و برای فرمت پارتیشن انتخاب شده “OK” را کلیک کنید.

نحوه فرمت کردن هارد SSD در ویندوز

اندکی منتظر بمانید تا فرمت پارتیشن مورد نظر به پایان برسد.

ادامه مطلب

حالت AHCI در بایوس چیست؟

حالت AHCI در بایوس چیست؟

حالت AHCI در بایوس چیست؟

حالت AHCI در بایوس چیست؟

تقریبا تمام هارد های مدرن از طریق رابط SATA Serial ATA عمل می کنند. این کنترل کننده در بسیاری از مادربردهای نسبتا جدید موجود است و به شما امکان می دهد تا در حالت های مختلف کار کنید، که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند. نوآوری در حال حاضر AHCI است. در مورد او بیشتر توضیح خواهیم داد.

چگونه AHCI در BIOS کار می کند؟

پتانسیل رابط SATA فقط هنگامی که از AHCI استفاده می شود (Interface Controller Host Host) است. این فقط در آخرین نسخه سیستم عامل به درستی تعامل دارد، به عنوان مثال، در ویندوز XP تکنولوژی پشتیبانی نمی شود. مزیت اصلی این افزونه افزایش سرعت خواندن و نوشتن فایل ها است. بیایید به شایستگی نگاه کنیم و جزئیات بیشتری در مورد آنها صحبت کنیم.

مزایای حالت AHCI

عوامل ایجاد کننده AHCI بهتر از یک IDE یا RAID است. ما می خواهیم چند نکته اساسی را برجسته کنیم:

    1. همانطور که در بالا ذکر شد، سرعت خواندن و نوشتن فایل ها افزایش می یابد. این عملکرد کلی کامپیوتر را بهبود می بخشد. گاهی اوقات این افزایش بسیار قابل توجه نیست، اما برای فرآیندهای خاص، حتی تغییرات جزئی، سرعت اجرای وظیفه را افزایش می دهد.
    1. بهترین کار با مدل های HDD جدید. حالت IDE به شما اجازه نمی دهد که به طور کامل از توانایی های درایو های مدرن رها شوید، زیرا این تکنولوژی به اندازه کافی قدیمی است و حتی ممکن است هنگام استفاده از یک درایو ضعیف و بالا پایان نتوانید تفاوت را احساس کنید. حالت AHCI به طور خاص برای ارتباط با مدل های جدید طراحی شده است.
    2. عملکرد مؤثر SSD با فاکتور SATA تنها زمانی حاصل می شود که AHCI افزودنی فعال شود. با این حال، شایان ذکر است که درایو حالت جامد با رابط کاربری متفاوت با فن آوری مورد بحث مرتبط نیست، بنابراین فعال شدن آن هیچ تاثیری ندارد.
    1. علاوه بر این، رابط پیشرفته کنترل کننده میزبان اجازه می دهد تا دیسک های سخت یا هاردهای SSD را روی مادربرد وصل کنید و قطع کنید بدون اینکه اولین کامپیوتر را خاموش کنید.

سایر ویژگی های AHCI

علاوه بر مزایای این تکنولوژی ویژگی های خاصی دارد که بعضی اوقات برای بعضی از کاربران مشکلاتی ایجاد می کند. در میان همه ما می توانیم موارد زیر را بیان کنیم:

    1. ما قبلا ذکر کرده ایم که AHCI با سیستم عامل ویندوز XP ناسازگار است، اما در اینترنت اغلب رانندگان شخص ثالث وجود دارند که به شما این امکان را می دهند که تکنولوژی را فعال کنید. حتی اگر پس از نصب سوئیچ موفقیت آمیز باشد، افزایش سرعت دیسک به سختی متوجه خواهید شد. علاوه بر این، خطاهای اغلب رخ می دهد، که منجر به حذف اطلاعات از درایوها می شود.
    2. تغییر افزودنی در نسخه های دیگر ویندوز نیز آسان نیست، به خصوص اگر سیستم عامل در حال حاضر بر روی کامپیوتر نصب شده است. سپس شما باید یک ابزار ویژه را راه اندازی کنید، راننده را فعال کنید یا رجیستری را به صورت دستی ویرایش کنید. ما این را در جزئیات بیشتر توضیح خواهیم داد.
    1. برخی مادربورد ها هنگام اتصال HDD های داخلی با AHCI کار نمی کنند. با این حال، هنگام استفاده از eSATA (رابط برای اتصال دستگاه های خارجی) حالت فعال می شود.

فعال کردن حالت AHCI

در بالا، شما می توانید بخوانید که فعال سازی اینترفیس Controller Advanced Host Controller نیاز به انجام عملیات خاص دارد. علاوه بر این، فرایند خود را در نسخه های مختلف سیستم عامل ویندوز متفاوت است. ویرایش مقادیر در رجیستری، راه اندازی سرویس های رسمی از مایکروسافت یا نصب رانندگان وجود دارد. نویسنده دیگر ما این روش را در مقاله زیر شرح داده است. شما باید دستورالعمل های لازم را پیدا کرده و هر مرحله را با دقت انجام دهید.

حالت AHCI در بایوس چیست؟

 حالت AHCI را در BIOS روشن کنید

در این مقاله، مقاله ما پایان می یابد. امروز ما سعی کردیم تا حد امکان در مورد هدف AHCI در BIOS صحبت کنیم، ما مزایای و ویژگی های آن را در نظر گرفتیم. اگر هنوز در مورد این موضوع سوالی دارید، از نظرات آنها در زیر سوال کنید.

ادامه مطلب

مفهوم بد سکتور (Bad Sector)

مفهوم بد سکتور (Bad Sector)

مفهوم بد سکتور (Bad Sector)

مفهوم بد سکتور (Bad Sector)

بد سکتور (Bad Sector) چیست؟

بد سکتور (Bad Sector) به قسمت‌هایی از حافظه گفته می‌شود که معمولاً به دلیل آسیب دیدن فیزیکی، توسط هارد و در نتیجه سیستم عامل غیرقابل استفاده شده است.

سکتور چیست؟

پیش از آن‌که به تعریف بد سکتور بپردازیم، ابتدا ببینیم که سکتور (Sector) چیست. سکتورها فضاهای فیزیکی بر روی حافظه‌های جانبی (مثلاً صفحات هارد دیسک) هستند که اطلاعات بر روی آن‌ها ذخیره می‌شوند. حجم هر سکتور معمولاً ۵۱۲ بایت یا ۴۰۹۶ بایت (۴ کیلوبایت) است.

اطلاعات هر سکتور از سه قسمت تشکیل شده است:

  1. هدر (Header) سکتور: این قسمت مربوط به اطلاعاتی در مورد خود سکتور (مانند آدرس آن) است.
  2. فضای داده‌ها: که مربوط به داده‌های ذخیره شده در سکتور است.
  3. کد تصحیح خطا (ECC): این بخش شامل چکسام و مقداری داده است که طی الگوریتم خاصی می‌تواند داده‌ها را بازیابی کند.

 

بد سکتور چیست؟

بد سکتور (Bad Sector) به سکتورهایی از هارد دیسک، SSD ها یا حافظه‌های فلش مموری گفته می‌شود که به دلایل مختلف فیزیکی (سخت افزاری) یا نرم افزاری، غیر قابل استفاده شده و نمی‌تواند توسط سیستم عامل بکار گرفته شود.

اگر سکتوری به عنوان بد سکتور توسط هارد دیسک شناخته شود، معمولاً با فضای مازاد محدودی که در هارد جاسازی شده است، یا با یک سکتور سالم دیگر جایگزین می‌شود (نه به صورت فیزیکی، فقط آدرسشان عوض می‌شود). با این حال برخی از بد سکتورها هستند که به صورت سخت افزاری آسیب ندیده و قابل تعمیر هستند. این گونه بد سکتورها با نام بدسکتورهای منطقی شناخته می‌شوند.

انواع بد سکتور:

بد سکتورها از لحاظ آسیب دیدن به دو دسته تقسیم می‌شوند:

بدسکتورهای فیزیکی (سخت افزاری یا سخت)

اجزای درون هارد دیسک بسیار حساس هستند برای مثال فاصله بین هد خواندن/نوشتن از صفحات هارد دیسک به قدری کم است که حتی رطوبت یک اثر انگشت می‌تواند باعث ایجاد مشکلات مختلفی شود. هارد دیسک ها معمولاً دربرابر ضربات فیزیکی مثلا افتادن از فاصله حتی خیلی کم، برخورد اشیاء یا حتی لرزش‌های کمی تند می‌توانند بسیار آسیب پذیر باشند.

هاردهای سالید دیسک (SSD) معمولاً در برابر ضربات فیزیکی مقاوم هستند چون اجزای مکانیکی در داخل آن بکار گرفته نشده اما با این حال این هاردها و هم هارد دیسک ها مکانیکی می‌توانند در برابر عوامل مختلفی مثل استهلاک و استفاده زیاد (خواندن/نوشتن های بسیار زیاد) دچار بد سکتور شوند.

بد سکتورهای فیزیکی غیرقابل تعمیر هستند با این حال معمولاً توسط هارد و سیستم عامل نشانه گذاری می‌شوند تا دیگر مورد استفاده قرار نگیرند.

اگر هارد شما دارای بد سکتور است، بهتر است اطلاعات مهم خود را به یک هارد دیگر منتقل کرده و حدالامکان یک هارد جایگزین بخرید. همچنین بازیابی اطلاعات از روی هاردهایی با وجود بد سکتورها ناممکن نیست، با این حال فقط توسط مراکز تخصصی و آن هم نه با شانس زیاد امکان پذیر است.

بدسکتورهای منطقی (نرم افزاری یا نرم)

ممکن است سکتورهای ما به صورت فیزیکی آسیب ندیده باشند ولی با این حال داده‌های موجود در آن تغییر داده شده باشند. این مشکلات معمولاً به دلیل مشکلات نرم افزاری، اختلال در سیستم عامل و یا کنترلر هارد، قطع شدن تامین کننده برق هارد و … پیش بیاید که به هر دلیلی باعث اختلال در پروسه خواندن/نوشتن هارد شده و داده‌های غیر کاملی را بر روی سکتورها ذخیره کند.

بد سکتورهای نرم افزاری قابل رفع هستند و حتی داده‌هایشان از طریق کدهای تصحیح خطا (ECC) تا حدودی قابل بازیابی است. برای تعمیر بدسکتورهای نرم افزاری می‌توان از ابزار CHKDSK که به صورت تعبیه شده در سیستم عامل ویندوز وجود دارد یا از ابزاری نظیر badblock در سیستم عامل گنو/ لینوکس استفاده کرد.

همچنین این هاردها معمولاً با نوشتن صفر بر روی همه سکتورها معمولاً قابل تعمیر هستند.

ادامه مطلب

طول عمر درایو های SSD

طول عمر درایو های SSD

طول عمر درایو های SSD

طول عمر درایو های SSD

وقتی برای اولین بار حافظه فلش اس اس دی با ظرفیت بالا به عنوان جایگزینی برای هارددیسک به بازار عرضه شد، بیشترین نگرانی که خریداران داشتند، درباره طول عمر آن بود. این نگرانی کاملا طبیعی است چون خریداران نسبت به هارد دیسک باید هزینه بیشتری بپرداختند. در این پست قصد داریم به بررسی اجمالی طول عمر درایو های SSD بپردازیم.

درایوهای اس اس دی (SSD)، حافظه های پرسرعت و ایده آلی برای ذخیره سازی اطلاعات هستند؛ اما جدای از قیمت بالا آن نسبت با هاردیسک های معمولی، طول عمر آن ها نیز یکی از دغدغه های کاربران است. از وقتیکه حافظه های فلش با ظرفیت بالا به عنوان جایگزینی برای هارددیسک های معمولی به بازار عرضه شد، نگرانی در مورد طول عمر آن شدت گرفت. کاربران ذهنیت خوبی درباره هارددیسک ها داشتند اما درایو های اس اس دی هنوز اعتماد پذیری خود را ثابت نکرده بودند. نکته جالب در مورد این هاردهای اس اس دی اینست که حداقل در مقایسه با هارد دیسک در نرخ خطا و نگهداری اطلاعات با دوام تر هستند. اما متأسفانه هاردهای اس اس دی در کنار نرخ ذخیره و فراخوانی بالای اطلاعات، در برابر گذر زمان آسیب پذیر است.

البته فکر نکنید خطر از دست دادن اطلاعات در این درایوها بیشتر از هارددیسک است. اصلا اینطور نیست اما همواره باید جانب احتیاط را در نظر گرفت و از اطلاعات ضروری خود نسخه پشتیبان تهیه کنید.

قبل از مراجعه به نتایج تست های انجام شده، به معرفی اصطلاحات رایج در درایوهای اس اس دی می پردازیم.

MLC و SLC

حافظه های فلش چندمرحله ای (MLC) که در درایو های ارزان قیمت استفاده می شوند، ضمن داشتن قیمت کمتری، سرعت کمتری نیز دارند. اما حافظه های تک مرحله ای (SLC) مورد استفاده در انواع حافظه های تجاری، از سرعت بالاتری برخوردار هستند.

Memory Block

مموری بلاک یا همان بلوک حافظه، تقسیم بندی های فیزیکی روی حافظه فلش است. در بلوک خراب دسترسی به اطلاعات غیر ممکن یا بسیار کند است و احتمال بروز خطا افزایش می یابد.

TBW

مخفف عبارت Terabytes Written. بیانگر مجموع داده های نوشته شده روی حافظه بر حسب ترابایت است.

معیار رایج بین تولیدکنندگان اس اس دی جهت معرفی عمر تولیداتشان، سه چیز است: میانگین طول عمر، حجم کل اطلاعات ذخیره شده و نرخ اطلاعات ذخیره شده در طول زمانی مشخص مثلا یک روز.

واضح است که از هر معیاری که استفاده شود، نتایج متفاوتی کسب خواهد شد. اما در نهایت این سه معیار متفاوت باید عددی را به عنوان خروجی ارائه دهد که بتوان بعنوان استانداردی جهت تشخیص اینکه که دقیقا چه زمانی درایو اس اس دی خراب یا غیر قابل اعتماد می شود، استفاده کرد. برای این سؤال فقط می توان زمان تقریبی ارائه کرد که بعد از آن، استفاده از درایو شما را در معرض خطر از دست دادن اطلاعات قرار می دهد.

اخیرا مطالعات مختلفی برای تخمین دقیق تر عمر اس اس دی ها انجام شده که معروف ترین آن ها تحقیق مشترک گوگل و دانشگاه تورنتو برای تعیین نرخ خرابی درایوها در دیتاسنتر است.

مقایسه اس اس دی با هارددیسک

طول عمر درایو های SSD

این مطالعه با این نتیجه پایان یافت که عمر فیزیکی اس اس دی علاوه بر حجم اطلاعات نوشته شده که معیار اصلی خرابی حساب می شود، در طول عمر ssd بسیار تأثیرگذار است. همچنین مشخص شد که درایوهای اس اس دی در دیتاسنترهای گوگل حتی به نسبتی تا چهار برابر کمتر از نوع مغناطیسی یا همان هارددیسک  تعویض می شوند. اما این تنها یک طرف ماجراست. در این مطالعه مشاهد شد که در طول بازه ۴ ساله، نرخ خطاهای غیر قابل اصلاح در فراخوانی اطلاعات در این درایوها بسیار بیشتر از هارددیسک  است. نتیجه اینکه در فشار کاری بالا و شرایط فراخوانی سریع اطلاعات، اس اس دی ها بیشتر از هارددیسک دوام می آورند؛ اما بیشتر محتمل به بروز خطا هستند. در اس اس دی های قدیمی این احتمال بیشتر است.

شش برند مطرح اس اس دی مورد آزمایش قرار گرفتند. در بین آنها فقط کینگ استون، سامسونگ و سری های رده بالای کورسیر توانستند تا بالای 1000 ترابایت حجم نوشتن اطلاعات سالم بمانند. درایوهای دیگر در حجم 700 تا 900 ترابایت دچار خرابی شدند. درایوهای خراب شده اینتل و سامسونگ از چیپ های ارزانقیمت MLC استفاده کرده بودند درحالیکه درایو کینگ استون با همان چیپ سالم مانده بود.

نتیجه اینکه در حافظه های با ظرفیت 250 گیگابایت، طول عمر حدود 1000 ترابایت تخمین زده می شود. اما حتی اگر از چیپ های SLC هم استفاده شده باشد، پشتیبان گیری از اطلاعات خود در محدوده این کارکرد را فراموش نکنید.

به دلیل داشتن فضای ذخیره سازی بیشتر، عمر بیشتری برای درایوهای با حجم بیشتر پیش بینی می شود. به عنوان مثال اگر اس اس دی سامسونگ 840 با چیپ MLC و ظرفیت 250 گیگابایت در حجم استفاده 900 ترابایت دچار خرابی شود، انتظار طول عمر 3600 ترابایتی برای همین درایو با حجم یک ترابایت غیرمنطقی نیست.

تحقیقات شرکت فیسبوک در ارتباط با طول عمر اس اس دی ها در دیتاسنترهای این شرکت

مطالعات شرکت فیسبوک بیشتر به شرایط کاری دیتاسنترهای خودشان متمرکز بود. آنها با قاطعیت به این نتیجه رسیدند که دمای کاری بالا عمر درایوها را کاهش می دهد. این مطالعات نشان داد که اگر هارد اس اس دی پس از کشف اولین خطای غیر قابل چشم پوشی، قابل استفاده باشد، احتمالا بسیار بیشتر عمر خواهد کرد که با نتایج گوگل در تضاد است. فیسبوک دریافت که نرخ بالای نوشتن و فراخوانی اطلاعات به شدت عمر درایو را کاهش میدهد. البته میزان کاهش عمر درایو مشخص نیست. نتیجه اینکه اس اس دی ها پس از بروز اولین خطا، بسیار بیشتر از عمر میانگین معرفی شده کار خواهند کرد.
با این همه اوصاف، اصلا نگران نباشید

طول عمر درایو های SSD

با در نظر گرفتن همه نتایج بالا، این نگرانی وجود دارد که این درایوها نهایت یکی دو سال قابل استفاده خواهند بود؛ اما توجه داشته باشید که همه تحقیقات بالا در شرایط کاری دیتاسنترها به دست آمده اند که با استفاده های شخصی بسیار متفاوت است.

در سیستم های شخصی نرخ ذخیره و فراخوانی اطلاعات نسبت به دیتاسنترها کاملا متفاوت است. در این سیستم ها نرخ ذخبره اطلاعات بسیار کمتر و سیستم برای مدت ها بدون استفاده است. رسیدن به عمر میانگین معرفی شده حتی توسط گیمرها و کاربران حرفه ای به مدت ها زمان نیاز دارد؛ بنابراین نگران نباشید. احتمالا قبل از نیاز به تعویض درایو اس اس دی، کامپیوتر شما از رده خارج خواهد شد. با این وجود پشتیبان گیری از اطلاعات مهم را هرگز فراموش نکنید.

ادامه مطلب

معرفی انواع سطوح RAID

معرفی کامل انواع سطوح RAID

معرفی انواع سطوح RAID در هارد دیسک ها

اگر تاکنون به دنبال خرید سرور سخت افزاری و یا تجهیزاتی مثل NAS یا SAN بوده اید حتما با واژه RAID برخورد کرده اید. چه بخواهید و چه نخواهید اگر به دنبال بالا بردن کارایی و مقابله با Data Loss در سرورها و تجهیزات ذخیره سازی خود باشید به معماری به نام RAID نیاز خواهید داشت. اما نکته مهم در این خصوص این است که ما انواع و اقسام RAID در سطوح مختلف داریم که هر کدام برای برطرف کردن یک سری از نیازهای ما طراحی شده اند و ما در این پست قصد داریم به معرفی انواع سطوح RAID بپردازیم.

RAID چیست ؟

کلمه RAID مخفف Redundant Array Of Independent (Inexpensive) Disks می باشد که ترجمه فارسی آن آرایه ای از دیسک های اضافه بر سازمان مستقل می شود ، به هیچ عنوان RAID را ترجمه نکنید چون به همان اندازه ای که الان به ترجمه خندیدید به شما هم می خندند. بصورت معمول وقتی صحبت از RAID می شود در واقع ما در مورد دو یا چندین دیسک سخت افزاری صحبت می کنیم که در کنار هم قرار گرفته اند و به کمک هم می توانند یا کارایی یک سیستم را بالا ببرند و یا خطاپذیری یا Fault Tolerance یک سیستم را افزایش بدهند ، این سیستم معمولا یک سرور سخت افزاری و یا یک دستگاه NAS Storage است. به این نکته توجه کنید که RAID هم می تواند کارایی یا Performance را بالا ببرد ، هم خطاپذیری یا Fault Tolerance را بالا ببرد و هم می تواند بر حسب نوع و سطح RAID ای که انتخاب می کنیم هر دوی این موارد را بالا ببرد. وقتی صحبت از Fault Tolerance یا خطاپذیری می شود یعنی اینکه RAID به ما این قابلیت را می دهد که در صورت بروز خطا برای یک یا چند هارد دیسک ما ، اطلاعات و سرور ما دچار اختلال نشده و به کار خود ادامه بدهد و بتواند در برابر این خطایی که ایجاد شده است مقاومت کند که یک درجه ایمنی بسیار خوب برای سرورهای سخت افزاری به حساب می آید.
روشی که شما برای خطاپذیری یا Fault Tolerance در RAID انتخاب می کنید دقیقا وابسته به نوع RAID ای است که شما انتخاب می کنید ، نوع RAID را به عنوان سطح یا RAID Level هم می شناسیم. سطح RAID ای که ما انتخاب می کنیم به عوامل مختلفی بستگی دارد که از آن جمله می توانیم به تعداد دیسک هایی که در اختیار داریم ، حساسیت اطلاعات موجود ، روش بازیابی اطلاعات ، نیاز شما به این اطلاعات و در نهایت کارایی و سرعتی است که شما به آن نیاز دارید . برای مثال اهمیت اینکه داده های شما بعد از به مشکل خوردن و سوختن یکی از هارد دیسک های سرور به اشکال نخورده و سرور همچنان بتواند به سرویس دهی خود ادامه دهد و خللی در کارش وارد نشود در یک سازمان قطعا خیلی خیلی بیشتر از یک کاربر خانگی است که برای پشتیبان گیری از اطلاعات خودش ساختار RAID را پیاده سازی کرده است. سطوح مختلف RAID دارای پیکربندی ها و قابلیت های مختلفی در ارائه خدمات Fault Tolerance و Performance هستند که شما بر اساس نیاز خودتان یکی از آنها را انتخاب می کنید.

معرفی انواع سطوح RAID

معرفی انواع سطوح RAID

مروری بر تکنولوژی RAID

تکنولوژی RAID ذاتا برای سازمان ها و شرکت هایی طراحی شده است که خطا پذیری دیسک ها و بالا بودن کارایی دستگاه از اولویت ها محسوب می شود و نه اینکه یک امر تجملاتی برای سرور در نظر گرفته شده باشد. سرورهای سخت افزاری و تجهیزات NAS ای که در مراکز داده مورد استفاده قرار می گیرند معمولا بر روی خودشان دستگاه یا بورد سخت افزاری به نام RAID Controller دارند که مجموعه دیسک هایی که در RAID استفاده می شود را مدیریت می کنند ، قبلا در انجمن تخصصی فناوری اطلاعات ایران در خصوص تفاوت بین RAID های نرم افزاری و سخت افزاری صحبت کرده ایم. این بورد های سخت افزاری بسته به سخت افزاری که بر روی آنها نصب می شود می توانند چندین هارد دیسک SSD ، SATA یا SAS را بر روی خود نگه دارند. در ابتدا طراحی RAID فقط برای سرورها و NAS Storage های سازمانی طراحی شده بود اما امروزه حتی PC های خانگی و NAS های کوچک هم قابلیت پیاده سازی RAID را بر روی خود دیده اند و حداقل دو عدد هارد دیسک را می توانید بر روی این دستگاه ها مشاهده کنید ، بنابراین امروزه RAID را دقیقا مشابه همان چیزی که در سازمان ها مشاهده می کنید در مصارف خانگی نیز خواهید دید. به این نوع RAID ها که دارای یک سخت افزار خاص برای نگهداری هارد دیسک ها و مدیریت آنها می باشند Hardware RAID یا RAID سخت افزاری گفته می شود.
RAID نرم افزاری بدین معناست که شما می توانید هارد دیسک های خود را با هم RAID کنید و اینکار را بدون نیاز به داشتن سخت افزار خاصی مثل RAID Controller انجام دهید. در RAID های سخت افزاری این RAID Controller است که وظیفه مدیریت RAID را برعهده دارد اما در RAID های نرم افزاری این سیستم عامل است که می تواند کلیه کارهای مربوط به RAID را انجام و مدیریت کند. جالب اینجاست که امروزه حتی در ویندوزهای نسخه دسکتاپ هم شما قابلیت پیاده سازی RAID را دارید ، در ویندوز هشت و یک قابلیتی به نام Storage Pool اضافه شده است که کاربر براحتی می تواند با استفاده از آن RAID نرم افزاری ایجاد کند ، در خصوص نحوه استفاده از Storage Pool ها قبلا جناب مهندس اسحاقی مقاله ای در انجمن تخصصی فناوری اطلاعات ایران نوشته اند که می توانید به آن مراجعه کنید. جالب اینجاست که شما در Storage Pool می تواند بر روی یک هارد دیسک دو عدد پارتیشن ایجاد کنید که یکی برای بوت شدن سیستم عامل و دیگری برای نگهداری داده های شما استفاده شود و پارتیشنی که در آن داده وجود دارد را می توانید Mirror کنید.
این نوع ساختار RAID نرم افزاری در سیستم عامل های دیگری مثل OS X سرور ، لینوکس و ویندوزهای سرور هم وجود دارد. با توجه به اینکه امروزه قابلیت RAID در تمامی سیستم عامل ها تقریبا وجود دارد و به عنوان یک قابلیت پیشفرض در نظر گرفته می شود این نوع ساختار RAID دیگر هزینه ای برای پیاده سازی ندارد. با استفاده از قابلیت RAID نرم افزاری امروزه شاهد پیاده سازی راهکار های RAID های مجازی هم هستیم که توسط برخی از Vendor ها ارائه می شوند.

کدام RAID مناسب کار شما است ؟

انتظار ما از سطوح مختلف RAID یا کارایی بالا ، یا خطا پذیری بالا و یا هر دوی این موارد بصورت همزمان است. البته این موضوع هم خیلی مهم است که نیاز شما با RAID های سخت افزاری برطرف می شود یا باید از RAID های نرم افزاری استفاده کنید ، به این موضوع توجه کنید که برخی از سطوح RAID فقط در لایه سخت افزار قابل پیاده سازی هستند و تنها چند مورد RAID شناخته شده هستند که در لایه نرم افزار قابل پیاده سازی هستند. اگر قصد استفاده کردن از RAID های سخت افزاری را نیز داشته باشید نوع Controller ای که استفاده می کنید نیز در برطرف کردن نیاز شما موثر است ، RAID Controller های مختلف از سطوح مختلفی از RAID های سخت افزاری پشتیبانی می کنندو همچنین حتی نوع هارد دیسک هایی که بر روی این RAID Controller ها پشتیبانی می شود نیز می تواند متفاوت باشد ، RAID Controller ها می توانند از هارد دیسک های SAS ، SSD و یا SATA پشتیبانی کنند. حالا به سراغ معرفی انواع سطوح RAID می رویم.

معرفی RAID Level 0

RAID Level 0 به اسامی مثل Disk Striping Without Parity یا در برخی موارد به Disk Striping هم معروف است. Stripe به معنی راه راه یا خط خطی است ، همانطور که گور خر راه راه است ، یعنی داده ها بصورت ریز زیر شده در بین دو یا چند دیست به نسبت مساوی تقسیم می شوند ، از این نوع RAID برای بالا بردن سرعت و کارایی دستگاه ها استفاده می شود. در این نوع RAID کارهای کامپیوتر بر روی حداقل دو عدد هارد دیسک انجام می شود به گونه ای که خواندن و نوشتن اطلاعات همزمان بر روی دو یا چند دیسک انجام می شود و به همین دلیل سرعت خواندن و نوشتن داده ها بسیار بیشتر از حالت معمول است چون دو عدد هارد درایو همزمان داده ها را در بین خود تقسیم می کنند و طبیعتا Head های دو عدد هارد دیسک برای نوشتن و خواندن اطلاعات استفاده می شود ، هر چقدر تعداد این Head های نوشتن و خواندن بیشتر باشد سرعت نیز بالاتر خواهد رفت .

معرفی انواع سطوح RAID

این نوع RAID دارای بهترین سرعت و کارایی در I/O است. همانطور که گفتیم برای پیاده سازی RAID Level 0 حداقل به دو عدد هارد دیسک نیاز داریم ، از طرفی این نوع RAID هم بصورت نرم افزاری و هم بصورت سخت افزاری قابل پیاده سازی است ، اما نکته منفی در خصوص استفاده از RAID Level 0 این است که این نوع از RAID ها قابلیت Fault Tolerance یا خطا پذیری ندارند ، یعنی زمانیکه یکی از هارد دیسک های ما از بین برود ، تمامی داده های ذخیره سازی شده بر روی سایر هارد دیسک ها نیز دچار مشکل و غیر قابل بازیابی می شوند. R در کلمه RAID به عنوان Redundant یا افزونگی معنی می شود و در واقع ماهیت RAID که خطاپذیری است را می رساند ، با توجه به اینکه RAID Level 0 به هیچ عنوان دارای افزونگی و خطاپذیری نمی باشد می توانیم از آن به عنوان AID نام ببریم . اگر برایتان سرعت مهم است خطاپذیری اصلا مطرح نیست می توانید از این سطح از RAID استفاده کنید. در این نوع RAID اگر دو عدد دیسک ۱ ترابایتی داشته باشیم ظرفیتی که از آن می توانیم استفاده کنیم ، مجموع ظرفیت های دو دیسک یعنی ۲ ترابایت خواهد بود.

معرفی RAID Level 1

RAID Level 1 به اسامی Disk Mirroring یا Mirror هم معروف است. همانطور که از نامش هم پیداست در این نوع RAID حداقل دو دیسک استفاده می شود و همانطور که در معنی کلمه Mirror مشخص است ، هر چیزی که در یک دیسک کپی می شود در دیسک دوم نیز عینا کپی می شود و دیسک دوم دقیقا مشابه اطلاعاتی را دارد که در دیسک اول نوشته می شود. زمانیکه اطلاعات در یک دیسک کپی می شود ، بصورت همزمان همان اطلاعات بر روی دیسک دیگر نیز نوشته می شود و همین امر یعنی در RAID Level 1 ما خطاپذیری یا Redundancy را داریم و در صورت خراب شدن و از بین رفتن یکی از دیسک ها ، عین داده ها در دیسک دیگر وجود دارد و می توانیم در ادامه از داده هایمان استفاده کنیم. این نوع RAID یکی از ساده ترین و پرکاربردترین نوع RAID می باشد که با کمترین هزینه قابل پیاده سازی و استفاده است.

معرفی انواع سطوح RAID

اما RAID Level 1 یک سری معایب نیز دارد . مهمترین نکته منفی در خصوص استفاده از RAID Level 1 سرعت پایین این نوع RAID است. با توجه به اینکه هر داده ای که قرار است بر روی دیسک ها نوشته شود در واقع دو بار باید نوشته شود ، همین موضوع باعث کند شدن این RAID می شود. RAIL Level 1 هم بصورت نرم افزاری و هم بصورت سخت افزاری قابل پیاده سازی است و برای پیاده سازی سخت افزاری آن حداقل به دو عدد دیسک نیاز داریم اما در پیاده سازی نرم افزاری RAID Level 0 شما می توانید این RAID را بر روی یک دیسک و چندین پارتیشن پیاده سازی کنید. اما نکته منفی و البته مهم دیگری که در استفاده از RAID Level 1 باید به خاطر داشته باشید این است که اگر شما در این نوع RAID دو عدد هارد دیسک ۱ ترابایتی استفاده کنید تنها قادر به استفاده از ۱ ترابایت از حداکثر ظرفیت ممکن که ۲ ترابایت است خواهید بود زیرا اطلاعات همزمان دو برابر فضای معمول از دیسک ها استفاده می کنند.

معرفی RAID Level 5

RAID Level 5 به عنوان Disk Striping With Parity هم معروف است. این نوع RAID بیشترین استفاده را در سرورهای سازمانی و سخت افزارهای NAS Storage دارد. در این نوع RAID شما علاوه بر اینکه Fault Tolerance یا خطاپذیری دارید ، سرعت و کارایی به نسبت بالایی را نیز تجربه خواهید کرد. در این نوع RAID داده ها زمانیکه بر روی دیسک ها نوشته می شوند همزمان نوعی داده به نام Parity نیز بر روی دیسک های دیگر بصورت منظم نوشته می شود که این Parity برای بازیابی اطلاعات در صورت بروز مشکل استفاده می شود ، در این تکنیک همانند RAID Level 0 داده ها بصورت Striped یا ریز ریز شده در بین دیسک ها ذخیره می شوند و علاوه بر اینکار قابلیت Parity نیز بر روی دیسک ها نوشته می شود. در صورتیکه یکی از هارد دیسک های ما دچار مشکل و اختلال شود ، داده های ما از سایر دیسک های موجود قابل بازیابی خواهد بود و اینکار توسط همان Parity انجام می شود که صحبت کردیم ، معمولا اینکار بصورت خودکار با اضافه شدن هارد دیسک جدید انجام می شود و مهمترین نکته در خصوص RAID Level 5 این است که در زمان خارج کردن هارد دیسک مشکل دار و جایگزینی آن ، سازمانی کاری و روند سرویس دهی سرور شما دچار اختلال نخواهد شد.

معرفی انواع سطوح RAID

یکی از مهمترین نکات مثبتی که در خصوص RAID Level 5 وجود دارد این است که به سرورها و NAS Storage ها قابلیت Hot Swappable را می دهد ، قابلیت Hot Swappable به این معنا است که شما می توانید یک هارد دیسک مشکل دار را از روی سرور یا NAS Storage خارج کرده و هارد دیسک جدید را وارد کنید و در این حین به هیچ عنوان نیازی به خارج کردن سرور از مدار یا خاموش کردن و Restart کردن دستگاه نیست و همین موضوع باعث می شود سرویس دهی به کاربران قطع نشود. استفاده از RAID Level 5 در سرورهایی که هم برایشان سرعت و هم کارایی و هم Fault Tolerance یا خطا پذیری مهم است پیشنهاد می شود ، برای مثال اگر سرور یک وب سایت که نیاز به خطاپذیری و سرعت بالا برای پایگاه داده خود دارد یکی از بهترین گزینه ها استفاده از RAID Level 5 می باشد.

در بالا در خصوص RAID های سطوح ۰ ، ۱ و ۵ صحبت کردیم و گفتیم که این RAID ها معمول ترین و مرسوم ترین نوع RAID مورد استفاده در سرورها و دستگاه های NAS Storage شبکه هستند. هر سه نوع RAID ای که در بالا عنوان کردیم امکان پیاده سازی بصورت نرم افزاری در سیستم عامل های مختلف را نیز دارند .اما RAID ها فقط این مواردی نیستند که عنوان کردیم ، ما RAID های دیگری مثل RAID Level های ۶ ، ۱۰ ، ۲ ، ۳ ، ۴ و ۷ نیز داریم حالا به سراغ معرفی انواع آنها می رویم.

معرفی RAID Level 6

یکی از نقاط ضعفی که در RAID Level 5 وجود دارد این است که با از بین رفتن دو عدد هارد دیسک که در مجموعه RAID ما قرار گرفته اند کل داده های ما از بین می رفت و RAID Level 5 تنها قابلیت ریکاوری داده ها در زمانی را دارد که یکی از هارد دیسک های ما Fail شود. اما در RAID Level 6 این نقطه ضعف برطرف شده است. در واقع RAID Level 6 یک ویژگی اضافه شده به RAID Level 5 است که این امکان را می دهد که در صورتیکه دو عدد از هارد دیسک های مجموعه RAID از بین رفتند همچنان قابلیت ریکاوری داده ها را داشته باشیم . طبیعی است که حداقل تعداد هارد دیسک های که برای پیاده سازی این نوع RAID مورد نیاز است از RAID Level 5 بیشتر است. این نوع RAID به ندرت در سازمان ها و شرکت های کلان مورد استفاده قرار می گیرد.

معرفی انواع سطوح RAID

معرفی RAID Level 10

RAID Level 10 در واقع باید بصورت RAID Level صفر و یک خوانده شود زیرا ترکیبی از RAID Level 1 و RAID Level 0 است ، این نوع RAID معمولا به شکل RAID 1+0 نمایش داده می شود. در اینجا قابلیت Mirror کردن RAID Level 1 با قابلیت Striping در RAID Level 0 ترکیب شده اند. در این نوع RAID شما بهترین حالت کارایی یا Performance را تجربه خواهید کرد اما هر که بامش بیش برفش بیشتر ، برای پیاده سازی RAID Level 10 شما هزینه بیشتری برای پیاده سازی نیاز دارید زیرا حداقل تعداد هارد دیسک هایی که برای پیاده سازی این نوع RAID استفاده می شود ۴ عدد است. این نوع RAID برای سرورهای پایگاه داده ای که دارای فرآیند های نوشتن و خواندن زیادی هستند بسیار مناسب است. RAID Level 10 را می توان هم بصورت نرم افزاری و هم بصورت سخت افزاری پیاده سازی کرد اما در صورت پیاده سازی بصورت نرم افزاری بسیاری از قابلیت هایی که در این نوع RAID برای بالا بردن کارایی و سرعت پیاده سازی شده است از بین خواهد رفت بنابراین بهترین گزینه برای پیاده سازی این نوع RAID با استفاده از RAID Controller سخت افزاری است.

معرفی انواع سطوح RAID

معرفی RAID Level 2

RAID Level 2 بسیار شبیه به RAID Level 5 است با این تفاوت که به جای استفاده از تکنیک Striping با استفاده از Parity در این نوع RAID تکنیک Striping در سطح بیت یا Bit Level Striping انجام می شود. از این نوع RAID به ندرت در مصارف خاص استفاده می شود و هزینه پیاده سازی آن نیز بسیار زیاد است ، بعضا به هیچ عنوان استفاده از چنین RAID ای به دلیل هزینه بسیار زیاد توصیه نمی شود ، برای مثال حداقل تعداد دیسک های مورد نیاز برای پیاده سازی RAID Level 2 عدد ۶ است ، از طرفی این نوع RAID در برخی از فرآیند های کاری I/O دیسک از خودش کارایی ضعیفی ارائه می دهد.

معرفی انواع سطوح RAID

معرفی RAID Level 3

RAID Level 3 بسیار شبیه به RAID Level 5 است با این تفاوت که در این راهکار یک دیسک بصورت اختصاصی برای نگهداری Parity ها استفاده می شود. در این نوع RAID ساختار Striping در سطح بایت یا Byte Level Striping انجام می شود. از RAID Level 3 بسیار به ندرت استفاده می شود. یکی از نقطه ضعف های این RAID این است که معمولا نمی تواند چندین درخواست را بصورت همزمان پاسخگویی کند. این تاخیر یا کندی پاسخ به دلیل این است که هر بار که قرار است در این نوع RAID فرآیند I/O انجام شود باید یکبار همه دیسک ها خوانده شوند و همین موضوع باعث کاهش کارایی می شود. تقریبا می توان از این سطح RAID به عنوان بی مصرف ترین نوع RAID نام برد ، شاید در برخی موارد از این RAID برای پایگاه داده های خاص و یا محیط های پردازشی استفاده شود.

معرفی انواع سطوح RAID

معرفی RAID Level 4

RAID Level 4 نیز تا حدودی شبیه به RAID Level 5 عمل می کند با این تفاوت که ساختار Striping در این نوع RAID بصورت Block Level انجام می شود و همچنین یک دیسک بصورت اختصاصی برای Parity استفاده می شود. از این RAID به ندرت استفاده می شود زیرا در کنار اینکه برخی مواقع ممکن است کارایی خوبی ارائه دهد وقتی زیاد درگیر استفاده از Parity در یک دیسک شود کارایی آن به شدت کاهش پیدا می کند.

معرفی انواع سطوح RAID

معرفی RAID Level 7

این RAID یک RAID اختصاصی و سازنده آن یک شرکت معتبر در زمینه تولید تجهیزات ذخیره سازی است و بصورت عام استفاده نمی شود. از این نوع RAID ها که بصورت استاندارد وجود ندارند به عنوان Non-Standard RAIDs نام برده می شوند که می توانید در لینک زیر اطلاعات خوبی در خصوص این نوع RAID ها پیدا کنید :

معرفی RAID Level 0 + 1

RAID Level 0+1 شبیه به RAID Level 10 یک RAID ترکیبی است که ما این نوع RAID ها را در طبقه بندی به نام Nested RAIDs یا RAID های ترکیبی یا Hybrid RAIDs قرار می دهیم. این نوع RAID در بسیاری از اوقات با RAID Level 10 اشتباه گرفته می شود اما اینها ساختار متفاوتی با هم دارند. این نوع RAID به شکل Mirror Of Stripes معروف است یعنی فرآیند Mirroring را در کنار فرآیند Striping در کنار هم قرار داده است. از این نوع RAID در محل هایی استفاده می شود که کارایی بسیار بالا مورد نیاز است اما درجه بسیار بالایی از Scalability نیاز نیست.

معرفی انواع سطوح RAID

خوب ما سطوح مختلف RAID را برای شما دوستان تشریح کردیم اما این همه کار نیست ، همانطور که گفتیم سطوح RAID به همین ها محدود نمی شود به ویژه اینکه در ساختار Nested RAID ما انواع و اقسام RAID های ترکیبی را داریم که در این مجال نمی گنجد. اما برای اینکه از کل مطالب یک جمع بندی کرده باشیم بهتر است اینگونه بگوییم که برای بیشتر شرکت ها و سازمان های کوچک تا متوسط RAID های سطوح ۰ و ۱ و ۵ و در برخی اوقات ۱۰ پیشنهاد می شود تا بتوانند از Fault Tolerance و کارایی به نسبت خوبی برخوردار باشند. اما برای کاربران خانگی بهترین گزینه RAID Level 1 است زیرا آنها می خواهند بیشتر خطاپذیری داشته باشند تا کارایی بالاتر ، اما مهمترین نکته ای که باید در خصوص RAID ها بدانید این است که RAID یک راهکار Backup گیری نیست اما می تواند جزوی از یک استراتژی Backup گیری باشد. امیدوارم مورد توجه شما دوستان قرار گرفته باشد.

ادامه مطلب

حافظه‌ های کش L1 و L2 و L3 پردازنده

تقریبا تمام پردازنده‌ها از پردازنده‌های کم‌مصرف و کم‌توانی مانند Cortex-A5 آرم تا پردازنده‌های قدرتمندی همچون Core i7 اینتل همگی از حافظه‌ی پرسرعتی به نام کش (Cache) بهره می‌برند. حتی میکروکنترلرهای رده بالا نیز عموما کَشِ کوچکی دارند. با وجود اینکه در طراحی آن‌ها مصرف انرژی اهمیت زیادی دارد و کش نیز انرژی مصرف می‌کند، اما مزیت‌های حافظه‌ی کش آنقدر مهم هستند که استفاده از کش را توجیه می‌کند.

کشینگ و استفاده از کش اختراع شد تا یک مشکل جدی را حل کند. در دهه‌های اولیه‌ی ظهور کامپیوتر، حافظه‌ی اصلی به شدت کند و بسیار گران بود و از طرفی پردازنده‌ها نیز چندان سریع نبودند. در دهه‌ی ۱۹۸۰ اختلاف سرعت بین حافظه و پردازنده افزایش یافت و سرعت کلاکِ میکروپروسسورها مدام در حال افزایش بود. در این شرایط همچنان حافظه‌ها کند بودند و در واقع نمی‌توانستند پا به پای پردازنده‌ها دسترسی به اطلاعات را فراهم کنند. اینجا بود که لزوم ساخت حافظه‌های سریع‌تر حس شد. در نمودار زیر می‌توانید رشد سرعت حافظه‌های DRAM و CPU ها را طی سال‌های ۱۹۸۰ تا ۲۰۰۰ مشاهده کنید:

حافظه‌ های کش L1 و L2 و L3 پردازنده

در سال ۱۹۸۰ کش در میکروپروسسورها وجود نداشت. در سال ۱۹۹۵ استفاده از سطح دوم کش رواج یافت.

کش چطور کار می‌کند؟

کشِ CPU، حافظه‌ی کوچکی است که اطلاعات مورد نیاز پردازنده در آن ذخیره می‌شود تا پردازنده‌ در نیازِ بعدی خود به این اطلاعات، به سرعت به آن‌ها دسترسی داشته باشد. اینکه چه اطلاعاتی باید در حافظه ذخیره شود، به الگوریتم‌های پیچیده و فرضیات مشخصی از کدهای نرم‌افزار مربوط است. هدف اصلی در استفاده از کش آن است که مطمئن شویم بیت بعدی از اطلاعات که CPU به آن‌ها نیاز دارد، در کش ذخیره شده باشند تا با حداکثر سرعت و حداقل تاخیر در اختیار پردازنده قرار گیرند. به این فرایند Cache Hit نیز گفته می‌شود یعنی بیت بعدی که پردازنده به آن‌ها نیاز دارد، در کش آماده باشد.

از سوی دیگر، موضوعی با عنوان Cache Miss وجود دارد و به معنی آن است که اطلاعاتی که پردازنده به آن‌ها نیاز دارد در کش وجود ندارد و برای یافتن آن‌ها باید به حافظه‌های دیگر مراجعه کند. این همان جایی است که L2 Cache یا سطح دوم حافظه‌ی کش وارد بازی می‌شود. هرچند حافظه‌‌ی L2 به اندازه‌ی L1 سریع نیست، اما ظرفیت آن بیشتر است. برخی از پردازنده‌ها از طراحی پوششی بهره می‌برند و این بدین معنی است که اطلاعاتی که در L1 ذخیره می‌شود همزمان در L2 نیز کپی می‌شود. اما طراحی دیگری نیز وجود دارد که در آن هیچ وقت اطلاعات موجود در L1 و L2 یکسان نخواهند بود. اگر پردازنده اطلاعات مورد نیاز خود را در L2 پیدا نکند آن‌وقت به سطح سوم کش یا L3 مراجعه می‌کند به همین ترتیب در صورت پیدا نشدن اطلاعات در L3 پردازنده به L4 سر می‌زند و اگر اطلاعات مورد نیاز پردازنده در این سطح از حافظه نبود آن‌وقت ناگزیر به مراجعه به رم (DRAM) می‌شود. توجه داشته باشید که تمام پردازنده‌های از هر چهار سطح حافظه‌ی کش پشتیبانی نمی‌کنند و برخی از پردازنده‌های قدیمی تنها سه یا دو سطح از حافظه‌‌ی کش را در اختیار دارند.

سطح دوم از حافظه‌ی کش، ارزان‌ترو بزرگ‌تر از L1 است و علاوه بر آن مصرف انرژی کمتری نیز دارد. اما با این حال بسیاری از پردازنده‌های مدرن امروزی ۹۵ درصد از درخواست‌های خود را از همان L1 پاسخ می‌گیرند و کمتر نیاز به مراجعه به حافظه‌ی سطح دوم پیدا می‌کنند.

چرا ظرفیت حافظه‌ی کش CPU مدام در حال افزایش است؟

دلیل اینکه مدام ظرفیت حافظه‌ی کش افزایش می‌یابد آن است که با افزایش حافظه‌ی کش، شانس دسترسی به اطلاعات در این حافظه بیشتر شده و نیاز به رم کمتر می‌شود و این موضوع به معنی افزایش بازده سیستم خواهد بود.

حافظه‌ های کش L1 و L2 و L3 پردازنده

در نمودار بالا که از بررسی انندتک تهیه شده است می‌توانید تاثیر اضافه شدن حافظه‌ی ۱۲۸ مگابایتی L4 Cache را در کاهش تاخیر در هر کلاک مشاهده کنید. خط قرمز مربوط به پردازنده‌ای است که حافظه‌ی L4 دارد. دقت داشته باشید که برای فایل‌های سنگین، سرعت آن تقریبا دو برابر دیگر پردازنده‌های اینتل است.

طراحی کش چه تاثیری بر روی بازده دارد؟

تاثیر اضافه شدن کش به CPU ارتباط مستقیم به نرخ مراجعات موفق پردازنده به کش دارد. هر چه دفعات مراجعه‌ی CPU کمتر با شکست روبرو شود، بازده پردازنده افزایش می‌یابد. در ادامه چند مثال برای این موضوع ارائه می‌کنیم تا دید بهتری نسبت به آن داشته باشید.

تصویر کنید که یک CPU مجبور باشد اطلاعات مشخصی را ۱۰۰ بار پشت سر هم از L1 بخواند. حافظه‌ی L1 تاخیر یک نانوثانیه دارد و هر ۱۰۰ بار نیز حافظه با موفقیت اطلاعات را می‌خواند. به این ترتیب پردازنده ۱۰۰ نانوثانیه برای انجام این عملیات زمان صرف می‌کند.

حال تصور کنید که همان CPU با نرخ ۹۹ درصد اطلاعات را از L1 بخواند و صدمین مراجعه‌ی آن به L1 بدون پاسخ بماند و مجبور باشد به L2 مراجعه کنید. تاخیر L2 ده سیکل یا ۱۰ نانوثانیه است به این ترتیب پردازنده ۹۹ نانوثانیه برای کسب اطلاعات از L1 و ۱۰ نانوثانیه برای کسب اطلاعات از L2 صرف می‌کند. این بدین معنی است که اگر یک درصد از مراجعات پردازنده به حافظه‌ی L1 بدون پاسخ بماند ۱۰ درصد سرعت پردازنده کاهش می‌یابد.

در دنیای واقعی حافظه‌ی L1 بین ۹۵ تا ۹۷ درصد مراجعات پردازنده را پاسخ می‌دهد، اما همان دو درصد اختلاف می‌تواند تاثیر محسوسی در سرعت پردازش امور داشته باشد. تازه این برای زمانی است که مطمئن باشیم اطلاعاتی که در L1 یافت نشده است حتما در L2 وجود دارد. اما در دنیای واقعی بعضی اوقات اطلاعات مورد نیاز پردازنده حتی در L3 و L4 نیز وجود ندارد و پردازنده مجبور به مراجعه به رم است. اگر پردازنده مجبور به کسب اطلاعات از رم باشد آنوقت سیکل پاسخ‌دهی به ۸۰ تا ۱۲۰ نانوثانیه افزایش می‌یابد.

وقتی پردازنده‌های سری بولدوزر AMD را با رقبای اینتلی آن مقایسه کنیم، مبحث طراحی کش و تاثیر آن بر روی بازده‌، به یک عامل بسیار مهم تبدیل می‌شود؛ عاملی که معادلات بازی را بر هم می‌زند. بسیاری از کارشناسان، یکی از دلایل مهم عقب ماندن AMD از Intel در قدرت و بازده‌ی پردازنده‌ها را در طراحی کش می‌دانند. پردازنده‌های سری بولدوزر AMD از مشکل Cache Contention رنج می‌برند. این مشکل زمانی رخ می‌دهد که دو رشته یا Thread متفاوت اطلاعات را بر روی یک سکتور از کش ذخیره کنند. این مشکل تاثیر بسیار منفی بر روی بازده هر دو Thread دارد. تصور کنید که یک هسته برای کسب اطلاعات مورد نظر خود به کش مراجعه می‌کند، اما هسته‌ای دیگر اطلاعات مورد نظر خود را بر روی همان بخش از حافظه کپی کرده است. در این صورت هسته مجبور است یک بار تمام سطوح کش را چک کرده و سپس به رم مراجعه کرده و مجددا اطلاعات مورد نظر خود را در سطح اول کش بنویسد. این مشکل حتی در پردازنده‌های مجهز به معماری Streamroller ای‌ام‌دی نیز وجود دارد و حتی تلاش این شرکت برای اختصاص ۹۶ کیلوبایت به L1 Code Cache هم موثر نبوده است. از طرفی حتی استفاده از فناوری HSA یا معماری ناهمگن نیز در این باره چندان موثر نبوده است.

به هر حال، کش مبحث فوق‌العاده پیچیده‌ای است که در سرعت پردازش دستورات نقش مهمی را ایفا می‌کند و به نظر می‌رسد مدیریت بهتر آن در پردازنده‌های اینتل یکی از مهم‌ترین دلایل برتری محصولات این شرکت در رقابت با پردازنده‌های AMD است.

ادامه مطلب