مراجعة قرص التشغيل ADATA XPG SX8000 512GB SSD

حينما ظهرت أقراص SSD لأول مرة بينما كانت تطغو الأقراص الميكانيكية HDD فى أجهزة المستخدمين، فإنه كانت هناك طفرة واختلاف فى السرعات بينهم وقد توقع الكثيرين حينها أن تستبدل أقراص SSD السريعة بتلك الاقراص الميكانيكية فى زمن قليل، حينها تلك الأقراص كانت تعتمد على واجهة التشغيل SATA و لكن مع تطور تقنيات تصنيع لشرائح الذواكر NAND Flash فقد دعت الحاجة الى استخدام حلول أسرع فى الاتصال وبذلك قد دخلت ممرات PCIe الى المعادلة لأنها توفر معدل للنقل متضاعف عن ممرات SATA. الأن وصلنا الى استغلال أربعة قنوات PCIe 3.0 X4 للاتصال بين القرص والمعالج مباشرة ونحن لدينا أحد الأقراص لشركة ADATA الذى يأتى بتلك واجهة التوصيل للمستخدمين مع استخدام شرائح الذواكر المتكدسة 3D NAND وتوصيات التشغيل NVMe 1.2 لذلك دعونا نرى ماذا سيقدم القرص ADATA XPG SX8000 512GB  لتلك الفئة من الأقراص ذات المستوى الأعلى من الأداء.

أقراص SSD تختلف عن أقراص HDD بأنها لا تعتمد على حلقات مغناطيسية متحركة ولكنها تتكون من مجموعات من شرائح الذواكر NAND Flash ولذلك فإنها تكون ليست فقط أسرع ولكنها أكثر فاعلية ضد فقدان البيانات من القرص لأنها لا تعتمد على ابرة مُتحركة للقراءة والكتابة على تلك الحلقات.

لذلك فإن اتجاه التطوير فى تلك الأقراص يعتمد على تطوير شرائح الذواكر Nand Flash ودقة تصنيعها و كيفية تصميمها. التصميم الذى تتكون بها شرائح الذواكر NAND Flash أمر معتاد حيث أنها تعتمد فى تصميمها مثل تصميم الذواكر Ram بأنها تتكون من مصفوفة من الخلايا التى تستوعب البيانات بداخلها. ولكن تصميم الخلايا نفسها يؤثر فى العمر الافتراضي للقرص نفسه ولكنه يؤثر أيضاً فى تكلفة صنع تلك الذواكر.

أنواع الخلايا التى سوف تجدها فى تلك الأقراص يعتمد على مقدار الوحدة الأصغر bit التى تستوعبها الخلية. حيث الخلية من النوع SLC أى Single Level Cell سوف تستوعب وحدة bit واحدة. أما الخلايا من النوع MLC اختصار Multi Level Cell فإنها تستوعب اثنان من bit. وأخيرا الخلايا من النوع TLC اختصار Triple Level Cell والتى تستوعب كل خلية ثلاثة وحدات bit. ومؤخرا قد تم تصميم الخلايا الرباعية QLC اختصار Quad Level Cell التى تستوعب أربعة وحدات bit لكل خلية

الأقراص من التصميم SLC تكون الأعلى فى الأداء و العمر الافتراضي ودورات القراءة والكتابة للذواكر ولكنها الأعلى فى تكلفة صناعتها لذلك لا تجدها الأن فى الأقراص لأن هناك نقص عالمي فى انتاج شرائح الذواكر. أما الذواكر بالتصميم TLC فإنه يكون الأرخص فى تكلفة صناعته والأقل نسبيا فى دورات القراءة والكتابة للذواكر ولكنها تتيح حشر المزيد من مساحة التخزين فى نفس شريحة الذواكر لذلك وبذلك يتيح لن أحجام 1TB-2TB فى نفس المقاس الحالى من الأقراص.

أما الأقراص من النوع MLC فإنها تكون حل وسط بين الأثنين ولكنها أيضاً لا نجدها الى فى الأقراص من المستوى الأعلى لأن تكلفة تصنيعها أكبر وانتاجها أقل الأن ولكنها تقدم مستوى أفضل من الأداء من حلول TLC المنتشرة بين أقراص المستخدمين الأن.

لقد ذكرنا أن القرص يأتى بتصميم للذواكر المتكدسة 3D NAND ومعنى ذلك أن شرائح الذواكر تتكدس فى طبقات فوق بعضها وتتواصل سويا عن طريق قنوات طولية TSV وقد أتاح ذلك التصميم المزيد من كفاءة استغلال المساحة الطولية بشكل عام، حيث فى نفس المساحة سوف تتواجد المزيد من شرائح الذواكر وبذلك سعة الأقراص سوف تتضاعف مع نفس المساحة التى كانت تشغلها الأقراص ذات التصميم الأفقي Planner سابقاً.

تلك هى مقدمة بسيطة للتصميمات المختلفة التى تُبنى عليها أقراص SSD الأن، و من ضمنها واجهة التوصيل وهنا نتحدث عن الواجهة الأسرع حالياُ PCIe حيث المتحكمات الأن فى الأقراص يمكنها التواصل واستغلال أربعة قنوات من الجيل الثالث PCIe 3.0 X4 ليكون المعدل النظري لتدفق البيانات 32Gb/s أى 4GB/s حيث كل قناة تعطى معدل لتدفق البيانات 8Gb/s. تلك السرعة الكبيرة هي المعدل النظري لنقل البيانات ولكن فى أرض الواقع هناك عقبات و مشاكل للتأخر الوصول وتدفق البيانات و مع كفاءة استغلال المتحكم للقرص و جودة وتصميم شرائح NAND سوف تحصل على السرعة الحقيقية لتدفق البيانات التسلسلي الذى يتخطى أو يكون فى حدود 2GB/s حيث هنا المتحكم وتصميم شرائح الذواكر سوف يكون له نقطة التفوق فى استغلال المزيد من معدل تدفق البيانات.

فى الأخير تلك السرعة تعلوا بشكل كبير عن معدل تدفق البيانات الذى يوفره واجهة التوصيل SATA 6GB/s حيث تلك الواجهة يكون معدل التدفق لها فى حدود 500 MB/s فى المتوسط لسرعات القراءة والكتابة المتسلسلة.

واجهة التوصيل هنا تختلف عن أقراص SSD التى تأتي بالمقاس 2.5" حيث القرص يأتى بتصميم M.2 والذى يتكون من شريحة أساسية مطبوعة PCB عليها شرائح الذواكر والمتحكم وقنوات التوصيل فى مقاسات مختلفة تصل الى 22110 حيث يكون عرض القرص 22مم وطوله 110مم. واللوحات الأم الأن تدعم المقاسات المختلفة من الأقراص وتوفر ممرات للنقل PCIe X4 بشكل مباشر مع المعالج مع لوحات الفئة العليا.

الأن لنتعرف أكثر عن القرص الذى سوف نقوم بتجربته SX8000 بشكل أعمق ومن ثم سوف نختبر القرص لنرى ما يقدمه فى منحنى الأداء.

القرص ADATA XPG SX8000 512GB

القرص يأتى من ضمن سلسلة الأقراص SX8000 والتى تأتي بالأحجام 128GB- 256GB-512GB-1TB والتى تأتى بأثنين من التصميم الخارجى للقرص حيث التصميم الأفتراضى والتصميم الذى يحتوى على لوحة معدنية لتشتيت الحرارة عن القرص والتى تأتى من ضمن الفئة XPG المخصصة للفئة المتحمسة من المستخدمين وجمهور الألعاب.

القرص الذى لدينا من الفئة XPG الذى يأتى معه ساق معدنية مزود بها وسادات حرارية رفيعة السمك تتلامس مع ناحية واحدة من القرص الذى يتواجد عليه المتحكم SM2260 لكى تقلل من حرارته ولا يصل القرص الى سقف الحرارة المسموح بها والذى يؤدى الى خفض معدل تدفق البيانات نتيجة لذلك Thermal Throttling.

شركة ADATA تستخدم شرائح الذواكر NAND Flash من شركة Micron وهى من الشركات القليلة التى تستعين بشرائح الذواكر من نتاج شركة أخرى حيث كل الشركات المصنعة للذواكر تستخدم نتاجها فى صناعة الأقراص الخاصة بها.

شرائح الذواكر المستخدمة فى الأقراص من النوع MLC بتصميم ثلاثي الأبعاد المتكدس 3D NAND حيث كل شريحة تحتوى على الحجم 256Gb وهي من الأجيال السابقة من نتاجات شرائح الذواكر حيث الأن شرائح الذواكر تأتى بحجم 512Gb-768Gb ولكنها تعتمد على النوع TLC من الخلايا من أجل ذلك الحجم المتكدس الكبير. ولكن الشركة تستخدم الشرائح الأقل حجما والتى يعوضها التصميم MLC الأفضل فى الأداء.

المتحكم المستخدم فى الأقراص من شركة Silicon Motion وهو SM2260 والخاص بواجهة التوصيل PCIe والذى تستخدمه الشركات مع أقراص الخوادم ذات المستوى الأعلى، وهو متحكم ثماني القنوات يتواصل مع أربعة شرائح مركزية تضم شرائح الذواكر NAND Flash وكذلك أثنين من شرائح الذواكر DRAM كلأ منها بحجم 256MB والتى تعمل كذاكرة مساعدة مباشرة سريعة للقرص والتى يُخزن عليها خريطة تواجد لبيانات المستخدمة مؤخرا وكذلك أخر البيانات التى يتم استخدامها بشكل مباشر متتالي وبذلك بالتعاون مع مجموعة من الذواكر NAND بالتصميم SLC السريع فإنها توفر مستوى أعلى لحظي من معدل تدفق البيانات بسبب سرعة الذواكر DRAM المهولة مقارنة مع سرعة ذواكر NAND.

بطريقة نظرية سرعة القراءة المتسلسلة تصل الى 1900 MB/s وسرعة الكتابة المتسلسلة 1100 MB/s كما أن سرعة القراءة للبيانات العشوائية 140,000 IOPS وسرعة الكتابة العشوائية 150,000 IOPS. سوف نختبر سرعات الكتابة والقراءة المتسلسلة والعشوائية مع مستويات خط الأوامر Queue Depth المختلفة التى تُعبر عن مستوى التواصل المتزامن للقرص مع نظام التشغيل.

من أجل ضمان أن القرص سوف يعمل معك بشكل سليم لمدة طويلة فإن المواصفات تخبرك أن الجهاز قابل للكتابة على القرص حتى 320TB وكذلك ضمان للقرص مصنعي لمدة 5 سنوات أى أن القرص يستطيع الكتابة عليه فى حدود 5.7 TB فى اليوم أى يمكنك الكتابة على القرص بأكمله 11 مرة فى اليوم بدون أن تحدث مشاكل فى فقد البيانات أو تلفها.

لو ألقينا نظرة على العلبة الخارجية ستجدها باللون الأحمر المختلط باللون الأصفر مثل المنظر العام لفئة XPG ذلك الشعار الذى يتوسط المشتت الخاص بالقرص، كما نرى من الأعلى أهم الخصائص المتعلقة بالقرص مثل تصميم الذواكر المستخدمة 3D NAND واتباع التوصيات الأخيرة لواجهة التشغيل NVMe 1.2.

من الجهة الخلفية ستجد سرد لأهم الخصائص للقرص بلغات متعددة منها اللغة العربية. كما ستجد الكود الخاص بتسجيل القرص فى نظام الضمان المصنعى الذى توفره الشركة.

القرص ذاته مبنى على لوحة PCB سوداء من الجانب الأمامي ستجد شريحة Heat Sink التى تُغطى شريحتين تجمع الذواكر NAND Flash بالإضافة الى شريحة الذواكر DRAM وكذلك شريحة المتحكم SM2260.

من الجانب الأخر ستجد الشريحتين الأخرى من تجمع ذواكر NAND تُغطيها اللاصق الخاص بتعريف القرص ونره بجانبه شريحة الذواكر DRAM التى بحجم 256MB الأخرى وبجانبها أثنين من المكثفات الصلبة لكى تقوم بإمداد الطاقة لشريحة الذواكر DRAM لتوفر لها الطاقة حينما ينقطع الطاقة عنها من قنوات الطاقة الرئيسية للقرص.

الدعم البرمجي القادم مع القرص

يتوفر مع القرص اثنين من التطبيقات التى تساعدك فى بعض المهام المتعلقة بالقرص وهم:

التطبيق SSD ToolBox والذى تستطيع من خلال استعراض الحالة العامة للقرص من حيث درجة حرارته ومعلومات مساحة التخزين له من خلال التبويب Device Info والذى يستعرض تلك المعلومات لكافة الأقراص التى تستخدمها.

من خلال التبويب Diagnostics ستتمكن من فحص الأقراص لديك من الأخطاء بشكل سريع أو مكثف.

أما من خلال التبويب Utilities فإنك تستطيع عمل مسح كامل للقرص لضمان عدم استرجاع البيانات من عليه وكذلك تحديث نسخة النظام لمنظومة RAID إذا كانت مستخدمة.

التبويب System Optimization فإنه يقوم بإجراء عمليات Trim للقرص لتهيئة السماحة الخالية من القرص وإعادة تهيئة بشكل منظم من أجل اجراء عملية الكتابة فى المستقبل على القرص بشكل أسرع.

التطبيق الثانى هو Acronis True Image HD فإنه يساعدك على نقل محتوى نظام التشغيل من على القرص الميكانيكي HDD الى القرص SSD بدون الحاجة الى إعادة تنصيب نظام التشغيل مرة أخرى على القرص الجديد.

تجربتنا للقرص ADATA XPG SX8000 512GB

سوف نقوم بتجربة القرص على منصة الاختبار الأحدث لدينا والتى تستوعب الجيل السابع Kaby Lake والمعالج i7 7700K مع نظام التشغيل Windows 10 x64 مع غلق مستويات توفير الطاقة C States والتى من شأنها التأثير على مستوى سرعة الاستجابة للأقراص.

القرص درجة الحرارة الخاصة به مع التشغيل المستمر واختبار القراءة والكتابة المتسلسلة لمدة طويلة فإنه لا يتخطى حاجز 60 درجة مئوية و تنخفض بشكل سريع مع توقف الضغط للحظات وحين الخمل فإن دراجة حرارة القرص فى حدود أوائل الثلاثينيات.

سوف تعتمد مكتبة اختبارات سرعة القراءة والكتابة للقرص على البرامج الاصطناعية المعتادة، كذلك سوف نقوم باختبار القراءة والكتابة المتسلسلة والعشوائية مع مستويات خطوط الأوامر Queue Depth المختلفة. نستعرض النتائج الخاصة بالقرص بعد استعراض منصة الاختبار المستخدمة:

المعالج المُستخدم: Intel Core i7 7700K اللوحة الأم : AORUS Z270X-Gaming 9 الذواكر : G.Skill TridentZ 16GB 3200MHz قرص التشغيل ADATA XPG SX8000 512GB البطاقة الرسومية : Zotac GTX 1070 AMP Extreme شاشة العرض : Acer XG270HU

نتائج الاختبارات