کش DRAM در حافظه SSD چیست ؟

آیا میدانید کش DRAM  چیست ؟

وقتی صحبت از حافظه‌های جامد یا همان SSD به میان می‌آید، معمولاً ذهنمان به سراغ سرعت بالا و دوام بیشتر آن‌ها نسبت به هارددیسک‌های سنتی می‌رود . بسیاری تصور می‌کنند که تمام راز این سرعت در تراشه‌های فلش نَند (NAND Flash) محل ذخیره و بازیابی داده ها نهفته است . اما واقعیت این است که ساختار یک SSD بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی است که به نظر می‌رسد. در کنار NAND ، اجزای دیگری هم وجود دارند . آن ها نقش حیاتی در عملکرد کلی این حافظه‌ها ایفا می‌کنند و یکی از مهم‌ترین آن‌ها کش DRAM نام دارد .

شاید هنگام بررسی مشخصات یک SSD یا حتی در تبلیغات فروشگاه‌ها با عبارت with DRAM cache یا برعکس DRAM-less روبه‌رو شده باشید . این اصطلاحات برای بسیاری از کاربران مبهم است و سوالات زیادی ایجاد می‌کند : کش DRAM دقیقاً چیست؟ چرا بعضی SSDها آن را دارند و بعضی دیگر نه ؟ آیا وجود یا عدم وجود این بخش واقعاً تفاوتی در کارایی دستگاه ایجاد می‌کند یا صرفاً یک ویژگی جانبی است؟

پاسخ به این پرسش‌ها اهمیت زیادی دارد چون هنگام انتخاب یک SSD مناسب ، کاربر نباید فقط به ظرفیت ذخیره‌سازی یا سرعت نوشتن و خواندن متوالی توجه کند . آنچه در پشت پرده‌ی عملکرد این حافظه‌ها جریان دارد ، می‌تواند تجربه‌ی کاربر را بسیار تغییر دهد . از سرعت بوت شدن سیستم‌عامل گرفته تا اجرای نرم‌افزارهای سنگین و حتی طول عمر دستگاه , همه به جزییات SSD مانند DRAM مربوط است . به همین دلیل، شناخت نقش کش DRAM و درک تفاوت‌های آن با مدل‌های فاقد آن ، می‌تواند کسانی را که قصد خرید سیستم جدید یا ارتقای سیستم خود را دارند یاری کند .

در ادامه این مطلب از آرون کامپیوتر با ما همراه باشید تا سوالات بالا را پاسخ دهیم .

DRAM چیست؟

DRAM یا Dynamic Random Access Memory نوعی حافظه‌ی بسیار سریع و فرّار (volatile) است ؛ یعنی تا زمانی که جریان برق برقرار است داده‌ها را نگه می‌دارد اما وقتی برق قطع شود ، DRAM دیگر نمی‌تواند اطلاعات را نگه دارد . یعنی DRAM بیشتر یک فضای موقت برای پردازش سریع داده‌ها است ، نه برای ذخیره‌سازی دائمی داده ها .

در دنیای کامپیوترها ، DRAM نقش‌های متنوعی دارد:

• به‌عنوان رم اصلی سیستم (System RAM) که برنامه‌ها و داده‌های در حال را در خود نگه می‌دارد .
• در پردازنده‌ها، از DRAM به‌عنوان کش برای دسترسی سریع‌تر به داده‌های پرکاربرد استفاده می‌کنند .
• و در SSDها به‌عنوان یک مخزن موقت سریع که به کنترلر کمک می‌کند مسیر داده‌ها را بهتر مدیریت کند و سرعت خواندن و نوشتن را افزایش دهد.

پردازنده یا کنترلر SSD هر زمان که نیاز به داده‌ای داشته باشد ، به جای جست‌وجوی مستقیم در حافظه‌های کندتر (مثل نَند یا هارددیسک) ، ابتدا به DRAM مراجعه می‌کند و و این کار باعث می‌شود پردازنده بتواند عملیات محاسباتی و ذخیره‌سازی را روان‌تر و سریع‌تر انجام دهد .

همین ویژگی‌هاست که DRAM را به یکی از اجزای حیاتی در معماری سیستم‌های مدرن تبدیل کرده است ؛ از لپ‌تاپ‌ها و سرورها گرفته تا گوشی‌های هوشمند و حتی کنسول‌های بازی ، همه برای سرعت و کارایی بهتر به DRAM نیاز دارند .

جایگاه DRAM درSSD :

یک SSD معمولاً سه بخش اصلی دارد : کنترلر (Controller) که وظیفه مدیریت عملیات ها را بر عهده دارد ، حافظه‌ی NAND Flash که محل ذخیره‌سازی دائمی داده‌هاست و در بسیاری از مدل‌ها یک ماژول DRAM که نقش کش را ایفا می‌کند .

کش DRAM در SSD چند وظیفه‌ی مهم دارد :

• جدول نگاشت (Mapping Table): این جدول به کنترلر کمک می‌کند تا بداند هر بلوک منطقی (Logical Block) دقیقاً در کدام بخش از حافظه‌ی فیزیکی (Physical Flash) قرار گرفته است.
• افزایش سرعت دسترسی تصادفی (Random Access): اگرعملیات هل خواندن و نوشتن‌های کوچک و پراکنده باشند ، فلش به‌تنهایی کندتر عمل می‌کند . وجود DRAM باعث می‌شود کنترلر بتواند این درخواست‌ها را سریع‌تر و روان‌تر پاسخ دهد .
• بهبود عملکرد پایدار (Sustained Performance): زمانی که SSD تحت بار کاری سنگین و طولانی قرار دارد ، کش DRAM کمک می‌کند سرعت و کارایی دستگاه افت نکند و عملکرد درست و یکنواختی ارائه دهد.

تفاوت SSD با DRAM یا بدون DRAM :

برخی SSDها بدون DRAM هستند . کنترلر یا از حافظه سیستم (RAM) استفاده می‌کند (در فناوری HMB یا Host Memory Buffer) یا جدول نگاشت را مستقیم در فلش قرار می‌دهد . این طراحی هزینه تولید را پایین می‌آورد ولی از نظر عملکرد در برخی شرایط وجود DRAM بسیار مفید خواهد بود .

مزایای وجود DRAM و تأثیرات آن روی عملکرد سیستم :

• کاهش تأخیر : وقتی کنترلر بتواند سریع‌تر به Mapping Table دسترسی داشته باشد ، دیگر نیازی نیست برای پیدا کردن داده‌ها مدام در فلش جست‌وجو کند در نتیجه سرعت پاسخ‌گویی بالاتر می رود و عملکرد کلی بهتر می شود .
• عملکرد پایدارتر : در زمان نوشتن‌های طولانی یا در کارهای سنگین ، فلش به‌تنهایی ممکن است دچار افت سرعت شود . وجود DRAM کمک می‌کند فشار روی فلش کمتر شود و سرعت دستگاه در طول کار ثابت‌تر باقی بماند .
• استفاده بهینه‌تر از فلش : وقتی وقتی کنترلر جدول نگاشت را در DRAM ذخیره کند ، کنترلر مجبور نیست دائماً فلش را برای این کار درگیر کند در نتیجه فشار روی سلول‌های فلش کاهش می یابد و عمر SSD هم بیشتر می شود .

چطور بفهمیم SSD کش DRAM دارد؟

برای تشخیص اینکه یک SSD مجهز به کش DRAM هست یا نه ، چند روش ساده وجود دارد:

• بررسی مشخصات فنی (Specs): معمولاً سازنده در بخش مشخصات محصول عباراتی مانند DRAM cache یا with DRAM را ذکر می‌کند. اگر چنین عبارتی وجود داشته باشد، یعنی SSD دارای کش DRAM است.
• مطالعه نقدها و بررسی‌های تخصصی (Teardown): گاهی کاربران یا رسانه‌های فناوری با باز کردن SSD یا بررسی دقیق آن متوجه می‌شوند که برخی مدل‌ها در نسخه‌های اولیه دارای DRAM بوده‌اند، اما در نسخه‌های بعدی شرکت سازنده بدون اطلاع‌رسانی DRAM را حذف کرده است . بنابراین مرور نقدها و تجربه‌ی دیگران می‌تواند اطلاعات دقیق‌تری به شما بدهد
• استفاده از ابزارهای بنچمارک و تست عملکرد: برخی نرم‌افزارهای تست می‌توانند نشان دهند که SSD از کش DRAM استفاده می‌کند، یا به جای آن از فناوری دیگری مثل HMB (Host Memory Buffer) بهره می‌ برد، یا کامل اً فاقد کش است. این روش بیشتر برای کاربران حرفه‌ای است .

چند توصیه مهم درباره کش DRAM :

• در کار با فایل‌های بزرگ یا بار کاری چندگانه (multitasking شدید) وجود DRAM در SSD بسیار کمک کننده خواهد بود .
• در بازی‌ها ، ادیت ویدیو ، بارهای کاری محاسباتی (مثلاً CAD) وجود DRAM در SSD بسیار کمک کننده است .
• موقع استفاده سازمانی یا حرفه‌ای که SSD اکثرا با سرعت بالا کار می کند وجود DRAM در SSD بسیار مفید خواهد بود .
• برای کاربری معمولی مثل استفاده از سیستم برای وب‌گردی یا استفاده روزمره ، وجود یا عدم وجود کش DRAM تفاوت زیادی ایجاد نمی کند ؛ در این شرایط SSD بدون DRAM هم خیلی خوب عمل می‌کند .
• DRAM مصرف برق بیشتری دارد و هزینه ساخت SSD را بالا می‌برد .
• اگر SSD شما دائم تحت فشار زیاد نباشد ، شاید انتخاب یک مدل DRAM-less با قیمت پایین‌تر منطقی‌تر باشد .
• به برند، کنترلر ، تعداد کانال‌های NAND ، فناوری فلش (TLC یا QLC) و اعتبار تولیدکننده هم توجه کنید ؛ کش DRAM فقط یکی از فاکتورهاست.

این مقاله درباره این بود که کش DRAM چیست ؟ دانستیم کش DRAM در SSD یک حافظه‌ی سریع و فرّار است . DRAM به کنترلر کمک می‌کند کار خود را بهتر و سریع‌تر انجام دهد . این حافظه جدول نگاشت داده‌ها را در خود نگه می‌دارد، زمان تأخیر را کاهش می‌دهد و باعث می‌شود عملکرد دستگاه پایدارتر باشد . در نهایت، هنگام انتخاب  و خرید هارد SSD بهتر است به وجود کش DRAM توجه داشته باشید . البته باید دقت کنید که در نوع استفاده ی شما از دستگاه وجود DRAM چقدر مهم است .

از همراهی شما بسیار متشکریم .