مفهوم کش یا حافظه نهان

مفهوم کش یا حافظه نهان

حافظه نهان اولیه (Level cache)

این نوع حافظه در تمام پردازنده‌های 486 و بالاتر از جمله پنتیوم درون پردازنده وجود دارد. این نوع حافظه باعث می‌شود داده‌ها با سرعت بیشتری در اختیار پردازنده قرار گیرند. اندازه این نوع حافظه در پردازنده‌های 80486 ، برابر 256 کیلوبایت است. بنابراین حافظه نهان اولیه را کاربران رایانه نمی‌توانند افزایش دهند. زیرا درون بدنه سرامیکی یا پلاستیکی پردازنده قرار دارد. پردازنده‌های پنتیوم 2 و 3 دارای حافظه نهان اولیه‌ای متشکل از 2 بخش 16 بیتی کیلوبایتی هستند که یکی برای داده‌ها و دیگری برای دستورالعملها است. این پردازنده‌ها در مجموع دارای 32 کیلوبایت حافظه نهان هستند.

اگر تا کنون یک کامپیوتر شخصی خریده باشید قطعا اصطلاح کاشه (Cache) را شنیده اید .کامپیوتر های مدرن دارای هر دو نوع کاشه های L1 و L2 حتی L3 هستند همچنین ممکن است از مقدار آن ( سلرون . سلرون دی . فول ) چیزهایی شنیده باشید این موضوع نشان میدهد که حافظه نهان یک فرایند مهم در علم کامپیوتر است که بروی هر کامپیوتری ظاهر می شود.
کاشه سازی یک فناوری مبتنی بر زیر سیستم حافظه کامپیوتر شما است . هدف اصلی یک کاشه شتاب دهی کامپیوتر شما و در عین حال پایین نگه داشتن قیمت آن است . کاشه سازی به شما امکان می دهد تا وظایف کامپیوتر خود را با سرعت بیشتری انجام دهید. برای درک ایده اصلی موجود در پشت یک سیستم کاشه اجازه دهید کار را با یک مثال فوق العاده ساده آغاز کنیم که برای نشان دادن مفاهیم کاشه سازی از یک کتابدار(پردازنده)استفاده می کند. اجازه بدهید یک کتابدار (پردازنده) را در پشت میزش تصور کنیم .او آنجا نشسته است تا کتبی که میخواهید را در اختیار شما قرار دهد برای ساده تر کردن وضعیت اجازه بدهید فرض کنیم که شما خودتان (کاربر پشت کامپیوتر) نمی توانید کتاب مورد نظر را بردارید شما باید کتاب مورد نظر خود برای مطالعه را از کتابدار (پردازنده) بخواهید تا وی آن را از یک مجموعه قفسه (یعنی بخش های مختلف پردازنده اعداد صفر و یک را ترجمه کند که این اعداد در RAM هستند) در سالن نگهداری کتابها (RAM ) برای شما بیاورد ابتدا اجازه بدهید کار را با یک کتابدار فاقد کاشه آغاز کنیم .
اولین مشتری (اولین برنامه ایی که شما اجرا کرده اید ) از راه میرسد او کتاب موبی دیک (یک برنامه مثل فتو شاپ) را در خواست میکند کتابدار (پردازنده) به سالن نگهداری کتاب (RAM) رفته و کتاب مورد نظر را برداشته به بخش مراجعه برگشته(یعنی ترجمه می کند و به مانیتور میفرسته) و کتاب را به مشتری می دهد بعدا مشتری برای باز گرداندن کتاب به کتابخانه بر می گردد (برنامه را می بندد) کتاب دار (پردازنده) کتاب مورد نظر را گرفته و آن را به سالن نگهداری بر می گرداند
سپس کتابدار به بخش مراجعه باز گشته (یعنی منتظر اجرای فرمانهای بعدی شماست (حتی حرکت موس) ) و منتظر مشتری بعدی میماند فرض کنیم مشتری بعدی نیز کتاب موبی دیک را در خواست کند(یعنی دوباره برنامه فتو شاپ را اجرا کنیم) به این ترتیب کتابدار باید به سالن نگهداری(RAM) برگردد تا کتابی را که اخیرا با آن سرو کار داشته است را برداشته و به مشتری (کاربر) تحویل دهد.در این مدل کتابدار (پردازنده) ناچار است برای آوردن هر کتاب (اجرای یک برنامه) یک چرخه کامل را طی نماید حتی کتاب های مشهوری که به دفعات در خواست شده است (یعنی برنامه هایی که به دفعات اجرا می شوند و بسته می شوند).
اجازه دهید یک کوله پشتی (حافظه نهان) را در اختیار کتابدار قرار دهیم تا بتواند 10 کتاب را در آن ذخیره کند (یعنی کتابدار دارای یک کاشه 10 کتابی است ) او در این کوله پشتی حداکثر 10 عدد از کتابهایی را نگهداری می کند که مشتریان برگردانده اند اجازه دهید از مثال قبلی استفاده کنیم اما اینبار با کتابداری که به کاشه سازی جدید و بهبود یافته مجهز شده است.

حافظه نهان ثانویه

در رایانه‌های با پردازنده 486 و بالاتر ، برای بالابردن کارآیی رایانه معمولا از حافظه نهان ثانویه نیز استفاده می‌شود. این حافظه در رایانه‌های قبل از پنتیوم 2 و 3 این نوع حافظه در کنار پردازنده بر روی کارت یا کارتریج پردازنده قرار گرفته است و به صورت ریز مجتمع با پردازنده است. در این پردازنده‌های نسل دوم سلرون و بعد از آن ، حافظه نهان ثانویه در داخل خود پردازنده قرار گرفته و اندازه آن بین 128 تا 256 کیلوبایت است. پردازنده آتلون (کا7) از 512 کیلوبایت تا 8 مگابیت حافظه نهان ثانویه را پشتیبانی می‌کند.

حافظه نهان ثانویه حافظه نهان اولیه نوع پردازنده
__ __ 386 اینتل
__ 16 و 8 کیلوبایت 486 اینتل
__ 16 کیلوبایت پنتیوم کلاسیک اینتل
__ 32 کیلوبایت پمنتیوم ام‌ام‌ایکس اینتل
512 کیلوبایت 32 کیلوبایت پنتیوم 2 اینتل
256 یا 512 کیلوبایت یا یک مگابایت 16 کیلوبایت پنتیوم پرو اینتل

مادربردها معمولا دارای حداقل 256 کیلوبایت از این نوع حافظه نهان هستند. بنابراین می‌توان گفت مقدار حافظه نهان بستگی به عوامل زیر دارد :

1. نوع پردازنده
2. اندازه حافظه اصلی
3. نوع تراشه‌های مجتمع (مجموعه تراشه مادربرد) نوع پردازنده

چنانچه حافظه اصلی در حدود 32 مگابایت باشد، 256 کیلوبایت حافظه نهان ثانویه کافی است. اما برای حافظه بین 32 مگابایت بهتر است مادربرد رایانه دارای 512 کیلوبایت حافظه نهان ثانویه داشته باشد. بالاخره چنانچه بیشتر از 64 مگابات باشد بهتر است از یک مگابایت حافظه نهان ثانویه استفاده شود. بنابراین اصل کلی در مورد حافظه نهان این است که هرچه اندازه حافظه نهان ثانویه بزرگتر ، مفیدتر است.

فرض کنیم که شما هر روز به رستوران می رید . هر روز راس ساعت 5 بعد از ظهر سفارش غذا می دید . هروز 4 نوع غذا رو به ترتیب خاص سفارس می دید . راس ساعت 5 همبرگر سفارش می دید گارسون سفارش شما رو بررسی می کنه به آشپزخونه میره بعد از 1 دقیقه همبرگر رو برای شما میاره شما همبرگر رو خورده و سفارش سوسیس می دید مجددا سفارش توسط گارسون به آشپزخانه منتقل شده و بعد از یک دقیقه غذا آماده می شه . به همین ترتیب شما سه غذای دیگه رو سفارش داده و برای هر غذا 1 دقیقه معطل میشید . خوب شما هروز همین غذاهارو سفارش داده و برای آماده شدن هر غذا 1 دقیقه معطل می شید . گارسون با خودش فکر می کنه که برای اینکه هم خودش کمتر کار کنه و هم شما کمتر معطل بشید بیاد و 1 میز دیگه ای آماده از غذاهای شما رو تهیه کنه و بلافاصله بعد از سفارش شما غذا رو روی میزتون بزاره . در اینجا گارسون” باس ” آشپزخانه ” رم ” و میز آماده ” کش ” در نظر گرفته می شن . بعد از چند روز شما همبرگر رو میخورید طبق عادت گارسون برای شما سوسیس میاره اما شما می گید که امروز املت می خوام! اینجا گارسون مجددا مجبور میشه که 1 دقیقه شما رو در انتظار بزاره تا املت رو براتون بیاره . در اینجا گارسون میز دومی رو تهیه می کنه که بر اساس انتخاب های دوم شما چیده شده . بدین ترتیب شما اگر غذایی رو سفارش بدین که در میز اول نباشه اما در میز دوم باشه بلافاصله غذا رو میل می کنید و معطل نمی شید . میز دوم در اینجا کش سطح دو یا ” Cache L2 ” هست . اصطلاحی که امروزه در رابطه با فول کش یا هالف کش گفته میشه همین کش سطح 2 هست . اصول کار پردازنده بدین صورت که پیش بینی دستورات بعدی رو کرده و جواب دستورات رو در حافظه ی نهان یا همون کش می ذاره . جالبه که بدونید پردازنده 90% دستورات بعدی رو درست حدس میزنه و اگر حدس پردازنده غلط از کار در بیاد مجبوره که به حافظه ی رم مراجعه کنه که همین مراجعه باعث تاخیر زیادی در کار پردازنده میشه . نکته ی که قابل گفتن هست اینه که این حافظه بسیار گران قیمت هست و به صرفه نیست که برای بالا بردن سرعت کامپیوتر حافظه کش تهیه کنید . ( مجبورید پردازنده هم عوض کنید!)
کتابداری را در نظر بگیرید که در یک کتابخانه مسئول تحویل کتاب به متقاضیان است . فرض کنید در سیستم فوق ( درخواست و تحویل کتاب ) از مفهوم Cache استفاده نمی گردد. اولین متقاصی کتابی را درخواست می نماید( فرض شده است که متقاضی خود نمی تواند مستقیما” کتاب مورد نظر را از قفسه مربوطه ،بردارد) ، کتابدار، کتاب مورد نظر را از قفسه مربوطه پیدا و در ادامه آن را تحویل متقاضی می نماید. متقاضی پس از ساعاتی مراجعه و کتاب را تحویل می دهد. کتابدار، کتاب تحویلی را مجددا” در قفسه مربوطه قرار می دهد. پس از لحظاتی یک متقاضی دیگر مراجعه و همان کتاب قبلی را درخواست می نماید ، کتابدار مجددا” می بایست به بخش مربوطه در کتابخانه مراجعه و پس از بازیابی کتاب ، آن را در اختیار متقاضی دوم قرار دهد.همانگونه که ملاحظه می گردد ، کتابدار مکلف است برای تحویل هر کتاب ( ولو کتاب هائی که فرکانس استفاده از آنان توسط متقاضیان زیاد باشد ) به بخش مربوطه مراجعه و پس از یافتن کتاب آن را در اختیار متقاضیان قرار دهد. آیا روشی وجود دارد که با استناد به آن بتوان عملکرد و کارآئی کتابدار را بهبود بخشید ؟
در پاسخ به سوال فوق می توان با ایجاد یک سیستم Cache برای کتابدار ، کارآئی آن را افزایش داد. فرض کنید بخشی را با ظرفیت حداکثر ده کتاب در مجاورت ( نزدیکی ) کتابدار آماده نمائیم . کتاب هائی که توسط متقاضیان برگردانده می شود، در بخش فوق ذخیره خواهند شد. مثال فوق را با در نظر گرفتن سیستم Cache ایجاد شده برای کتابدار مجددا” دنبال می نمائیم . در ابتدای فعالیت روزانه ، بخش Cache خالی بوده و هنوز در آن کتابی قرار نگرفته است . اولین متفقاصی مراجعه و کتابی را درخواست می نماید . کتابدار می بایست به بخش مربوطه مراجعه و کتاب را از قفسه مربوطه براشته و در اختیار متقاضی قرار دهد. متقاضی پس از تحویل کتاب ، چند ساعت بعد مراجعه و کتاب را تجویل کتابدار خواهد داد. کتابدار، کتاب تحویلی را در بخش پیش بینی شده برای Cache قرار می دهد. لحظاتی بعد متقاضی دیگر مراجعه و درخواست همان کتاب را می نماید .کتابدار در ابتدا بخش مربوط به Cache را جستجو و در صورت یافتن کتاب ، آن را به متقاضی تحویل خواهد داد. در این حالت ضرورتی به مراجعه کتابدار به بخش و قفسه های مربوطه نخواهد بود. در روش فوق زمان تحویل کتاب به متقاضی بهبود چشمگیری پیدا خواهد کرد. در صورتیکه کتاب درخواستی توسط متقاضی در بخش Cache کتابخانه نباشد ، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ در ابتدا مدت زمانی صرف خواهد شد که کتابدار به این اطمینان برسد که کتاب درخواستی در بخش Cache موجود نمی باشد ( جستجو) یکی از چالش های اصلی در رابطه با طراحی Cache به حداقل رساندن زمان جستجو در Cache است .سخت افزارهای جدید ، زمان فوق را به صفر نزدیک کرده اند. پس از حصول اطمینان از عدم وجود کتاب در بخش Cache ، کتابدار می بایست با مراجعه به بخش مربوطه آن را انتخاب و در ادامه در اختیار متقاضی قرار دهد.
با توجه به دو مثال فوق ، چندین نکته مهم در رابطه با Cache استنباط می گردد:

– تکنولوژی Cache ، استفاده از حافظه های سریع ولی کوچک ، بمنظور افزایش سرعت یک حافظه کند ولی با حجم بالا است
– زمانیکه از Cache استفاده می گردد ، در ابتدا می بایست محتویات آن بمنظور یافتن اطلاعات مورد نظر بررسی گردد. فرآیند فوق را Cache hit می گویند. در صورتیکه اطلاعات مورد نظر در Cache موجود نباشند (Cache miss) ، کامپیوتر می بایست در انتظار تامین داده های خود از حافظه اصلی سیستم باشد ( حافظه ای کند ولی با حجم بالا )
– اندازه Cache محدود بوده وسعی می گردد که ظرفیت فوق حتی المقدور زیاد باشد ، ولی بهرحال اندازه آن نسبت به رسانه های ذخیره سازی دیگر بسیار کم است .
– این امکان وجود خواهد داشت که از چندین لایه Cache استفاده گردد.

Cache در کامپیوتر

کامپیوتر، ماشینی است که زمان انجام کارها توسط آن با واحدهای خیلی کوچک اندازه گیری می گردد.زمانیکه ریزپردازنده قصد دستیابی به حافظه اصلی را داشته باشد، می بایست مدت زمانی معادل 60 نانوثانیه را برای این کار در نظر بگیرد. سرعت فوق بسیار بالا است ولی سرعت ریزپردازنده بمراتب بیشتر است . ریزپردازنده قادر به داشتن سیکل هائی به اندازه دو نانوثانیه است . تفاوت سرعت بین پردازنده و حافظه کاملا” مشهود بوده و قطعا” رضایت پردازنده در این خصوص کسب نخواهد شد. پردازنده می بایست تاوان کند بودن حافظه را خود بپردازد . انتظار پردازنده و هرز رفتن زمان مفید وی کوچکترین تاوانی است که می بایست پردازنده پذیرای آن باشد.
بمنظور حل مشکل فوق ، فرض کنید از یک نوع خاص حافظه، با ظرفیت کم ولی با سرعت بالا ( 30 نانوثانیه ) ، استفاده گردد . سرعت دستیابی به حافظه فوق دو مرتبه سریعتر نسبت به حافظه اصلی است .این نوع حافظه راL2 Cache می نامند. فرض کنید از یک حافظه بمراتب سریعتر ولی با حجم کمتر استفاده و آن را مستقیما” با پردازنده اصلی درگیر نمود. سرعت دستیابی به حافظه فوق می بایست در حد و اندازه سرعت پردازنده باشد .این نوع حافظه ها را L1 Cache می گویند.
در کامپیوتر از زیرسیستمهای متفاوتی استفاده می گردد.از Cache می توان در رابطه با اکثر زیر سیستمهای فوق استفاده تا کارآئی آنان افزایش یابد.

حافظه رم چیست؟

حافظه رم چیست؟

‌RAM یا Random Access Memory گونه‌ای از حافظه برای ذخیره‌سازی داده‌هاست که اجازه می‌دهد فایل‌ها در مدت زمانی کوتاه نوشته و خوانده شوند؛ بدون اینکه در این خواندن و نوشتن تقدم و تأخر زمانی اهمیتی داشته باشد.‌ حافظه رم به دلیل سرعت بالای آن در خواندن و نوشتن از سایر حافظه‌ها‌، از جمله دیسک سخت است.

رم به سیستم شما اجازه می‌دهد ‌با سرعت بالا به داده‌های مورد نیاز دسترسی داشته باشد و در نتیجه رم تأثیر بالایی بر سرعت عملکرد سیستم شما دارد. نکته دیگر آنکه رم یک حافظه موقتی است که پس از هر بار راه‌اندازی دوباره سیستم عامل تمامی داده‌های ذخیره شده ‌روی آن پاک می‌شود.

این امر از رم یک حافظه موقت عالی برای ذخیره‌سازی داده‌ها می‌سازد که برای برنامه‌هایی که نیاز به دسترسی سریع و مداوم به داده‌ها دارند، به کار گرفته می‌شود. برای مثال اگر از یک واژه‌پرداز برای نوشتن یک متن استفاده کنید، در حالی که مشغول ویرایش هستید، اطلاعات و داده‌های آن ‌روی رم ذخیره می‌شود تا در حین ویرایش، بتوانید به شکل زنده همه تغییرات اعمال شده را در آن واحد ببینید.

اساسا دو گونه متفاوت از رم وجود دارد: استاتیک یا ثابت و دینامیک یا متغیر. رم دینامیک یا DRAM زمان دسترسی ‌حدود ۶۰ نانو ثانیه (یک میلیاردم ثانیه) را مقدور می‌سازد، در حالی که SRAM یا رم استاتیک زمان دسترسی ۱۰ نانو ثانیه دارد. با ‌وجود این، DRAM به دلیل هزینه کمتر آن بیشتر مورد اقبال و استفاده است.

مفهوم ECC

مفهوم ECC

Error Correction Code (کد تصحیح خطا) یا به اختصار ECC قابلیتی فوق العاده مهم در حافظه های RAM است که از به وجود آمدن خطا های احتمالی ناشی از پردازش داده ها جلوگیری میکند و به حفظ یکپارچگی داده ها کمک شایانی میکند. ECC در حافظه های RAM موجود در سرور های مراکز داده استفاده می شود. ECC روشی برای شناسایی و تصحیح خطا های حافظه تک بیتی است. single-bit memory errors یا خطای حافظه تک بیتی یک خطای بوجود آمده در سرور است که از پردازش داده ها توسط سرور ها ناشی میشود. این خطا ها تاثیر زیادی در عملکرد سرور ها و سرویس دهی آنها میگذارد. دو نوع single-bit memory errors وجود دارد که عبارتند از : Hard errors و Soft errors. همانطور که از نام Hard errors نیز معلوم است این ارور یا خطاها ناشی از صدمات فیزیکی وارد بر حافظه میباشد نظیر تغییرات بیش از حد دما ، فشار ولتاژ و صدمات فیزیکی. Soft errors شامل ERROR هایی هستند که در مکانیزم کاری حافظه اختلال ایجاد می کنند برای مثال نوشتن و خواندن داده ها به صورت متفاوت از آنچه که برای آن در نظر گرفته شده است درست همانند به وجود آمدن تغییرات ولتاژ در مادربورد سیستم، اثرات ناشی از امواج رادیواکتیو، امواج فرابنفش و … که قادر هستند موجب بروز single-bit errors از نوع Soft در حافظه شوند. از آنجایی که بیت های مقادیر برنامه ریزی شده شان را به صورت الکتریکی حفظ میکنند هر گونه تداخل در این گونه موارد منجر به بروز این خطا خواهد شد.

در سرور ها لوکیشین های مختلفی برای بروز خطا ها وجود دارد که شامل دستگاه های ذخیره سازی ، پردازنده سرور ، ارتباطات شبکه و در انواع حافظه ها. برای دستگاه های Workstation یا ایستگاه های کاری ( کلاینت ها و …) و همچنین سرور ها نباید این گونه خطا ها به وجود بیاید و بهترین کار این است که از حافظه های پشتیبانی کننده از تکنولوژی ECC استفاده شود. خب بهتر است به چگونگی کار کردن قابلیت ECC بپردازیم. همانگونه که میدانید پردازش داده ها در دستگاه های کامپیوتر بر اساس Bit (بیت) که کوچکترین واحد از یک داده است انجام میشود. یعنی نقل و انتقالات داده ها بر اساس بیت انجام میشود. یک بیت یا مقدار صفر دارد و یا مقدار یک. وقتی بیت ها با یکدیگر گروه بندی میشوند کد باینری (دودویی) را ایجاد میکنند. این کدهای باینری بین پردازنده CPU و حافظه RAM سیستم آدرس دهی و منتقل خواهند شد. به عنوان مثال ۸ بیت کد باینری معادل ۱۰۱۱۰۰۰۱ است

RAID چیست؟

RAID چیست؟

گذرگاه IDE در طبقه بندی گذرگاههای سیستم ، جزء گذرگاههای خارجی محسوب می شود و در سیستم کامپیوتر از آن به منظور ارتباط قطعاتی مانند Rewriter ، CD-ROM ، HDD و … مورد استفاده قرار می گیرد. در سیستمهای امروزی به طور معمول دو کانکتور IDE برای برقراری ارتباط بین 4 وسیله جانبی وجود دارد ولی در پاره ای سیستم ها تعداد این کانکتورها 4 مورد می باشد ، دو کانکتور به عنوان IDE ، و دو کانکتور اضافی برای استفاده تحت عنوان RAID یا ATA 133 و یا ATA 100 می باشد.

همانطور که می دانیم با استفاده از کانکتورهای IDE ی موجود روی مادربرد امکان استفاده از حداکثر دو دستگاه بر روی هر کانکتور وجود دارد RAID تکنولوژی است که امکاناتی نظیر افزایش سرعت بکاپ گیری همزمان روی یک یا چند درایو و … در اختیار کاربر قرار می دهد . برای هر کدام از آرایشهای ممکن هنگام استفاده از دو یا چند هارد دیسک نسخه های متفاوت RAID مطرح می شود به عنوان مثال RAID1 , RAID0 و….

به عنوان مثال RAID0 دارای مزایا و معایب ذیل می باشد:

RAID0 ذخیره سازی روی چند دیسک بدون کنترل خطا

مزایا و مشخصات :

– داده ها به بلوکهایی تبدیل می شوند و هر بلوک در هارد دیسک مجزا ذخیره می شود.

– باعث بالا رفتن کارایی سیستم I/O می گردد چرا که بار ترافیکی نقل و انتقالات بین چندین کانال مجزا تقسیم می شود.

– بالارفتن کارایی بدلیل وجود کنترلرهای مختلفی که عمل کنترل ترافیک را به عهده می گیرند (افزایش سرعت)

– طراحی بسیار ساده ( زیرا مدار محاسبه Parity وجود ندارد)

– عدم پرداختن به محاسبات مربوطه به Parity وکنترل خطا (افزایش سرعت به دلیل عدم پرداختن به محاسبات مربوط به Parity

معایب :

– عدم استفاده ازParity که هیچ گونه کد تشخیص و تصحیح خطا در این نوع RAID وجود ندارد.

– از کار افتادن یک درایو باعث از دست رفتن کلیه اطلاعات خواهد شد.

– عدم کارایی در محیطهای حساس به حفظ داده ها

موارد استفاده :

– میکس و پردازش تصاویر ویدیویی- میکس و مونتاژ.

– واژه پردازی نرم افزارهای تایپ و…

– کارهایی که نیاز به سرعت بالا دارد.

تفاوت انواع هارد IDE و SATA و SAS و SCSI و SSD

تفاوت انواع هارد IDE و SATA و SAS و SCSI و SSD

اگر با ما بوده باشید تا به حال در چندین پست راجع به هارد دیسک مطالبی تقدیم کردیم و در آینده نیز در این راستا مطالبی ارائه خواهیم داد که البته به صورت سلسله وار به یکدیگر مرتبط میباشند. امروز در این پست درباره تفاوت های بین خروجی ها در برد صحبت خواهیم کرد که منجر به تنوع در انواع هارد دیسک خواهد شد مثل IDE و SATA و SAS و SCSI و SSD …

تفاوت انواع هارد IDE و SATA و SAS و SCSI و SSD

هارد IDE

طی سالها از ۱۹۸۶ این نوع هارد از هارد دیسک های موجود بوده که شاید بعضی از کاربران نیز اصلا استفاده نکرده باشند ، کلمه IDE مخفف Integrated Drive Electronics میباشد که به آن ATA یا PATA نیز اطلاق می شود که اشاره دارد به Parallel Advanced Technology Attachment و کلمه Parallel به معنای موازی است یعنی هارد موازی کاری می کند منظور کابل هارد است که تقسیم کننده داده های Pins می باشد اطلاعات را ارسال می کند و از طرف دیگر همزمان دریافت می کند این اسم بعد از ظهور هارد SATA در سال ۲۰۰۳ بر آن اطلاق شد. انتقال داده ها در این نوع هارد با سرعتی مابین ۵ الی ۱۳۳ مگابایت انجام می گیرد.

کابل IDE

کابل هارد IDE مخصوص دیتا به ۴۶ سانتی متر می رسد که از ۴۰ PINS تشکیل شده و رنگ کابل سیاه می باشد همچنین کابل ۸۰ PINS و سوکت مخصوص به آن روی مادربرد برای کامپیوتر به سه رنگ است ، رنگ سیاه برای هارد اصلی MASTER و خاکستری برای SLAVE و آبی برای کنترل CONTROLLER که سه اتصال دارند.

مادربرد Motherboard

معمولا اتصال آبی رنگ به مادربرد Motherboard وصل می شود و بقیه اتصالات به همراه هارد اصلی می توانند به مادربرد Motherboard و اسلات های موجود متصل شوند.

کابل هارد دیسک

زمانی که بیش از یک هارد دیسک به برد IDE متصل شود مثلا ۴ تا به این ترتیب می شود؛ یکی از این کابلها Primary است و دیگری Secondary و می دانیم که هر کابلی هارد دیگری به آن می تواند وصل شود لذا کابل اول Primary می شود که به دو هارد متصل است که هارد اول Master یعنی شماره ۱ در کابل اول و این هاردی است که شروع به بالا آمدن سیسم عامل می کند و هارد دوم در کابل اول Primary در واقع Slave یعنی شماره ۲ میباشد و مثل همین در کابل دوم Secondary که هم Master و هم Slave هست برقرار است اما زمانی که کامپیوتر اقدام به خواندن هر یک از هارد موجود روی مادربرد می کند از این چهارتا به ترتیب ؛ هارد MASTER در کابل PRIMARY که شماره ۱ میباشد خوانده می شود سیستم عامل به هر یک از هاردها در واقع به صورت A B C D شماره گذاری می کند لذا به ترتیب HDA یعنی هارد دیسک اول که سیستم آن را می خواند و بعد هارد SLAVE روی همان کابل را می خواند مثلا شماره ۲ که HDB آن را می خواند و به نسبت هارد MASTER در کابل دوم SECONDARY سیستم HDC و هارد آخری SLAVE در واقع HDD میباشد که هارد چهارم است این اطلاعات و این ترتیب موقعه ایی که از کاربران لینوکس باشیم نیاز است و نسبت به این نوع هارد نرخ انتقال دادها ضعیف است نسبت به توسعه ایی که برای سیستم های کامپیوتر ایجاد شده لذا نوع جدید هارد SATA روی کار آمد.

هارد SATA

هارد SATA

به خاطر سرعت دادن انتقال داده ها بین هارد و کامپیوتر این نوع هارد در سال ۲۰۰۳ و یا اواخر ۲۰۰۲ ظهور پیدا کرد به این هارد در سابق PATA می گفتند که حرف P به کلمه Parallel اشاره دارد اما حرف S به کلمه serial دلالت دارد یعنی پشت سرهم چون این هارد خیلی خوب به صورت متوالی کار می کند. چگونه است هاردی که به صورت توالی کار می کند سریعتر از هاردی باشد که به صورت موازی کار می کند؟ توازی یعنی اینکه چند کار را در موازات یکدیگر همزمان انجام می دهد برای صرفه جویی در وقت در حالیکه توالی یعنی یک کار شروع می شود و بعد کار دیگر ، حالا چگونه است که توالی سریعتر از توازی کار می کند؟ خواهم گفت.

کابل ساتا

کابل IDE پهن و عریض است  چون حاوی زیادی pins میباشد که مثلا به ۴۰ تا می رسد پس ۲۰ pins داده ارسال می کند و مابقی pins همزمان دریافت می کند خوب حالا مشکل چیست؟اگر که اطلاعاتی در زمینه الکترونیک داشته باشید می دانید که هر pin دریافت و ارسالی دارد به شکل سیگنالهای الکترونیکی ، پس هر pin کار میدان الکترونیکی را انجام می دهد یعنی هر میدان الکترونیکی در اطرافش میدان مغناطیسی تولید می کند به این معنا که هر pin زمانی که دریافت یا ارسال داه ها را انجام می دهد یک میدان مغناطیسی دافعه یا جاذبه با میدان مغناطیسی برای pin در کنارش تولید می کند که موجب کاهش عملکرد کابل و سرعت انتقال داده ها خواهد شد لذا این از دست دادنی که میدان مغناطیسی برای هر یک از pin با دیگری ایجاد می کند به نسبت زیادی کاهش سرعت خواهد داشت اما کابل ساتا عرضش کاهش یافته و تعداد pins ها ۷ تا شده ۴ pins برای نقل داده هاست. در واقع کاهش سرعت به خاطر همان میدان مغناطیسی است که ایجاد می شود.

SATA

به نسبت هارد ساتا سرعت انتقال داده ها به ۶۰۰ مگابایت می رسد و کابل به ۱ م می رسد و بر خلاف کابل IDE یک هارد دیسک را حمل می کند به همین خاطر خروجی های بیشتری از کابلهای ساتا روی مادربرد دارند به طوری که هر خروجی یک کابل ساتا به یک هارد دیسک را در پی دارد اما در اینجا به جای HDA یا HDB خواندنش روی سیستم به صورت SDA یا SDB میباشد که S به SATA اشاره دارد.

مادربرد اتصالات هارد SATA را پشتیبانی می کند و همچنین هاردهای IDE را ، و اگر مادربردی باشد که هر دو را پشتیبانی نمی کند اینجا می توان کابل را تبدیل کرد.

هارد SCSI

هارد SCSI

SCSI کلمه اختصاری Small Computer Systems Interface میباشد که اشاره دارد به ورودی (سوکت) برای وصل شدن چاپگر یا هر دیسک دیگری یا اسکنر و هر چیزی که دسترسی و اجازه به اتصال برای خروجی SCSI را دارد. طراحی آن از طرف شرکت اپل میباشد سرعت انتقال داده ها در سال ۱۹۸۶ به ۵ مگابایت می رسید در واقع همان سالی که ظهور پیدا کرد همراه با امکان اتصال ۸ هارد در خروجی واحد با کابلی که به ۶م می رسید و الان به ۶۴۰ مگابایت و کابل ۱۲ م می رسد و برای ۱۶ هارد دیگر توسعه پیدا کرده است جالب اینکه در این نوع هارد می توان مستقیما به RAM متصل شد بدون در نظر گرفتن CPU البته برای سرورهای زیاد و پایگاه داده هایی بالا مناسب است و سازگاری با کاربر عادی ندارد و خیلی کم مادربردی پیدا می شود که این نوع هارد را پشتیبانی کند لذا به کارت کنترل مخصوص SCSI یا SAS نیاز هست. این نوع هاردها از فن آوری Raid پشتیبانی می کند که در مطالب آینده به آن خواهم پرداخت.

هارد SAS

هارد SAS

این هارد توسعه یافته هارد قبلی است و SAS مخفف Serial Attached SCSI می باشد سرعت انتقال در این نوع هارد تقریبا ۷۶۸ مگابایت می رسد که نسبت به هر یک از هارد دیسک های قبلی سریعتر است و چرخش دیسک های این هارد در هر دقیقه از عوامل اساسی تعیین کنند سرعت آن میباشد به همین خاطر به طور مثال سرعت چرخش هارد ساتا بین ۵۴۰۰ تا ۷۲۰۰ RPM است در حالی که در هارد SAS تعداد چرهش دیسک ها ۷۲۰۰ تا ۱۵۰۰۰ RPM می باشد. RPM یعنی REVOLUTION PER MINUTE منتهی این هاردها از نظر فضا نسبت به انواع قبلی کمتر و گران هستند و نیاز به پاور قدرتمندی برای اجراء دارد به همین خاطر غالبا در سرورها مورد استفاده واقع می شود و خیلی کم کاربری عادی هم استفاده می کند این نوع هارد از Hot plugging پشتیبانی می کند که امکان جدا کردن هارد از سیستم در اثناء کار وجود دارد مثل اینکه فلش وصل باشد بدون اینکه اطلاعات موجود روی آن از دست برود.

هارد SSD

هارد SSD

SSD مخفف Solid State Drive میباشد این نوع هارد در مقایسه با هارد HDD سرعت بیشتری دارد و در انتقال داده ها از سرعت بالایی برخوردار است که بیشتر در ویندوز مورد استفاده قرار می گیرد و اجراء برنامه و بازیها روی این هارد خیلی سریعتر نسبت به HDD اجراء می شوند. از نظر مصرف برق نیز بهتر کار می کند و لذا باصرفه است که در لپ تاپها این تاثیر بیشتر نمود پیدا می کند و وزن نسبتا کمی دارند.