مقایسه حافظه های HDD و SSD و NVMe

این تکنولوژی که بیش از نیم قرن از قدمت آن می گذرد می تواند حجم بالایی از داده ها را به ازای کمترین هزینه برای کاربر نگه داری نماید. در تکنولوژی HDD، داده ها بر روی صفحات متحرک ذخیره می شوند و هر زمان که کامپیوتر قصد واکشی یا خواندن اطلاعاتی از حافظه را داشته باشد، هد مخصوص به محل اطلاعات مندرج رفته و اطلاعات را بازیابی می کند. البته این نوع فراخونی خود باعث ایجاد نویز می شود.
کمپانی هایی چون Seagate، IBM یا Western Digital از بزرگ ترین تولید کنندگان هارد دیسک در جهان می باشند. از جمله مواردی که باعث شد مهندسان این رشته را به سمت ارتقای این تکنولوژی سوق دهد می توان به توان بالای مصرفی، تولید گرما، وزن زیاد، حذف اطلاعات در میادین مغناطیسی و … اشاره نمود.
Solid State Drive (درایور حالت جامد) یا SSD ، تکنولوژی بروز شده HDD است. از این رو به آنان حالت جامد اطلاق می گردد زیرا بر خلاف HDD هیچ گونه بازوی متحرک برای بازخوانی و صفحه چرخان برای ذخیره اطلاعات ندارند. این نوع حافظه ها با تراشه های نیمه هادی که در ساختار خود دارند موجب می شوند تا نسبت به حافظه های رده ی قبل با سرعت بالاتری اطلاعات را ذخیره و بازخوانی نمایند. مصرف انرژی کمتر، مقامت در برابر لرزش، بارگذاری سریع تر اطلاعات از جمله مزایای حافظه های SSD نسبت به HDD می باشد.

آن چه در ساختار SSD وجود دارد که با هارد های HDD تمایز ایجاد می کند وجود دو پارامتر حافظه و کنترلر است. کنترلر در واقع فرمانده اصلی در یک حافظه SSD است و هرگونه عملیات READ / WRITE و حذف کردن تحت مدیریت آن انجام می شود. به زبان ساده تر ارتباط بین سخت افزار و حافظه توسط کنترلر برقرار می شود. حافظه ای که در ساختار SSD استفاده می شود از نوع NAND یا NOR است که در واقع بر روی برد حافظه SSD به صورت تراشه هایی در کنار یکدیگر استفاده می شوند.
در حافظه های SSD نیازی به Defragment شدن وجود ندارد و کندی در آنان مشاهده نمی شود چون از تراشه های نیمه هادی به جای دیسک های چرخان استفاده شده است. با این حال قیمت بالای این تکنولوژی، محدود بودن ظرفیت آنان نسبت به HDD ها و گاها عدم واکشی اطلاعات به علت خرابی باعث شده که نتواند هارد های HDD را به صورت کامل از میدان خارج نماید.
 NVM Express یا NVMe که مخفف Non-volatile Memory Express می باشد پروتکل ارتباطی است که توسط سازندگانی هم چون اینتل ، سامسونگ و … ارائه شده است. تعداد بیش تر عملیات ورودی و خروجی، کاهش تاخیر صف پاسخ گویی و اجرای هم زمان دستورات از جمله مواردی است که سازندگان را به سمت ساخت تکنولوژی جدید NVMe روانه نمود. در طراحی پروتکل جدید قابلیت اجرای موازی دستورات چند برابر شده است و همین امر در ارائه سرعت بیش تر تاثیر به سزایی دارد. در پروتکل NVMe تا میزان 64K دستور  در هر صف به صورت هم زمان اجرا می شود. این در حالی است که در حافظه های رده قبل تا حد 256 فرمان در یک صف پشتیبانی می شد.

سازندگان این نوع حافظه تلاش نمودند تا با ایجاد سازگاری درگاه PCI (درگاهی با پهنای باند بالا و تکنولوژی روز ) که از درگاه های ارتباطی قبلی (SATA) سریع تر می باشد امکان سازگاری هارد دیسک با رم و سی پی یو پر سرعت را فراهم نمایند. همان گونه که خود مستحضر می باشید عدم هماهنگی سی پی یو و رم با هارد موجب وقفه و از دست رفتن اطلاعات می گردد که این مورد در حافظه های نسل جدید رفع گردید. با برقرای درگاه اتصال پر سرعت جدید PCIe این بار هارد ها توانستند از تمام توان خود استفاده نمایند به نحوی که با پردازش اطلاعات در هسته های cpu چند پر دازنده ای، سرعت خود را تا حدود 5 برابر افزایش دادند. تکنولوژی جدید باعث شد تا زمان واکشی داده ها از حافظه SSD نسبت به حافظه NVMe از 350 ثانیه به حدود 60 ثانیه کاهش یابد(5 برابر کاهش). این نکته نیز حائز اهمیت است که میزان توان عملیاتی I/O در یک ثانیه در نسل جدید حافظه ها (NVMe) توانسته حدود 10 برابر بهبود یابد .

در نهایت آن چه حافظه های NVMe را به نسبت رقبای قبلی خود سرآمد نموده است موارد زیر است :
1- سازگاری با درگاه PCI
2- پردازش همزمان تعداد دستورات بیش تر
3- قابلیت استفاده از پردازش موازی CPU در جدول زیر می توانید به صورت اجمالی نحوه عملکرد سه نوع حافظه را با هم مقایسه نمایید.

آن چه واضح است تاثیر مثبت و انکار ناپذیر این نسل از حافظه ها در بهبود سرعت لود و بارگذاری سایت ها است.