SSDs کا تعارف۔ حصہ 1۔ تاریخی

ڈسک کی تاریخ کا مطالعہ سالڈ سٹیٹ ڈرائیوز کے آپریشن کے اصولوں کو سمجھنے کے سفر کا آغاز ہے۔ ہمارے مضامین کی سیریز کا پہلا حصہ، "SSDs کا تعارف" تاریخ کا دورہ کرے گا اور آپ کو SSD اور اس کے قریب ترین حریف، HDD کے درمیان فرق کو واضح طور پر سمجھنے کی اجازت دے گا۔

معلومات کو ذخیرہ کرنے کے لیے مختلف آلات کی کثرت کے باوجود، ہمارے زمانے میں HDDs اور SSDs کی مقبولیت ناقابل تردید ہے۔ ان دو قسم کی ڈرائیوز کے درمیان فرق اوسط شخص کے لیے واضح ہے: SSD زیادہ مہنگا اور تیز ہے، جبکہ HDD سستا اور زیادہ کشادہ ہے۔

ذخیرہ کرنے کی گنجائش کے لیے پیمائش کی اکائی پر خصوصی توجہ دی جانی چاہیے: تاریخی طور پر، اعشاریہ کے سابقے جیسے کلو اور میگا کو انفارمیشن ٹیکنالوجی کے تناظر میں دو کی دسویں اور بیسویں طاقت کے طور پر سمجھا جاتا ہے۔ الجھن کو ختم کرنے کے لیے، بائنری سابقے kibi-، mebi- اور دیگر متعارف کرائے گئے۔ ان سیٹ ٹاپ باکسز کے درمیان فرق جیسے جیسے حجم بڑھتا ہے نمایاں ہو جاتا ہے: 240 گیگا بائٹ ڈسک خریدتے وقت آپ اس پر 223.5 گیگا بائٹ معلومات محفوظ کر سکتے ہیں۔

تاریخ میں غوطہ لگائیں۔

پہلی ہارڈ ڈرائیو کی ترقی کا آغاز 1952 میں آئی بی ایم نے کیا۔ 14 ستمبر 1956 کو، ترقی کے حتمی نتائج کا اعلان کیا گیا - IBM 350 ماڈل 1۔ ڈرائیو میں 3.75 میبی بائٹس ڈیٹا موجود تھا جس میں انتہائی غیر معمولی طول و عرض: اونچائی 172 سینٹی میٹر، لمبائی 152 سینٹی میٹر اور چوڑائی 74 سینٹی میٹر تھی۔ اس کے اندر 50 ملی میٹر (610 انچ) کے قطر کے ساتھ خالص لوہے سے لیپت 24 پتلی ڈسکیں تھیں۔ ڈسک پر ڈیٹا تلاش کرنے میں اوسط وقت ~600 ms لگتا ہے۔

جیسے جیسے وقت گزرتا گیا، IBM نے ٹیکنالوجی کو مسلسل بہتر کیا۔ 1961 میں متعارف کرایا گیا۔ IBM 1301۔ ہر پلیٹر پر ریڈ ہیڈز کے ساتھ 18.75 میگا بائٹس کی گنجائش کے ساتھ۔ میں IBM 1311۔ ہٹانے کے قابل ڈسک کارتوس نمودار ہوئے، اور 1970 کے بعد سے، IBM 3330 میں غلطی کا پتہ لگانے اور درست کرنے کا نظام متعارف کرایا گیا۔ تین سال بعد وہ نمودار ہوا۔ IBM 3340۔ "ونچیسٹر" کے نام سے جانا جاتا ہے۔

ونچسٹر (انگریزی ونچسٹر رائفل سے) XNUMXویں صدی کے دوسرے نصف میں امریکہ میں ونچسٹر ریپیٹنگ آرمز کمپنی کی تیار کردہ رائفلز اور شاٹ گنز کا عمومی نام۔ یہ پہلی بار دہرائی جانے والی شاٹ گنوں میں سے ایک تھیں جو خریداروں میں بے حد مقبول ہوئیں۔ ان کا نام کمپنی کے بانی اولیور فشر ونچسٹر کے نام تھا۔

IBM 3340 30 MiB کے دو سپنڈلز پر مشتمل تھا، یہی وجہ ہے انجینئرز نے اس ڈسک کو "30-30" کہا. یہ نام ونچسٹر ماڈل 1894 رائفل کی یاد دلاتا ہے جو .30-30 ونچسٹر میں چیمبر کی گئی تھی، جس میں IBM 3340 کی ترقی کی قیادت کرنے والے کینتھ ہاؤٹن نے کہا تھا کہ "اگر یہ 30-30 ہے تو یہ ونچسٹر ہونا چاہیے۔" a 30 -30، پھر یہ ونچسٹر ہونا چاہیے۔")۔ تب سے، نہ صرف رائفلیں، بلکہ ہارڈ ڈرائیوز کو بھی "ہارڈ ڈرائیوز" کہا جانے لگا۔

مزید تین سال بعد، IBM 3350 "Madrid" کو 14 انچ پلیٹرز اور 25 ms کے رسائی کے وقت کے ساتھ جاری کیا گیا۔

پہلی SSD ڈرائیو دتارام نے 1976 میں بنائی تھی۔ داتارام بلک کور ڈرائیو ایک چیسس پر مشتمل تھی جس میں آٹھ ریم میموری سٹکس تھے جن کی صلاحیت 256 KiB ہر ایک تھی۔ پہلی ہارڈ ڈرائیو کے مقابلے میں، بلک کور چھوٹا تھا: 50,8 سینٹی میٹر لمبا، 48,26 سینٹی میٹر چوڑا اور 40 سینٹی میٹر اونچا۔ اسی وقت، اس ماڈل میں ڈیٹا تک رسائی کا وقت صرف 750 این ایس تھا، جو اس وقت کی جدید ترین HDD ڈرائیو سے 30000 گنا زیادہ تیز ہے۔

1978 میں، Shugart ٹیکنالوجی کی بنیاد رکھی گئی، جس نے ایک سال بعد Shugart Associates کے ساتھ تنازعات سے بچنے کے لیے اپنا نام بدل کر Seagate Technology رکھ دیا۔ دو سال کے کام کے بعد، Seagate نے ST-506 جاری کیا - 5.25 انچ فارم فیکٹر میں اور 5 MiB کی صلاحیت کے ساتھ پرسنل کمپیوٹرز کے لیے پہلی ہارڈ ڈرائیو۔

Shugart ٹیکنالوجی کے ظہور کے علاوہ، 1978 کو StorageTek سے پہلی انٹرپرائز SSD کے اجراء کے لیے یاد کیا گیا۔ StorageTek STC 4305 میں 45 MiB ڈیٹا تھا۔ اس SSD کو IBM 2305 کے متبادل کے طور پر تیار کیا گیا تھا، اس کی جہتیں ملتی جلتی تھیں اور اس کی قیمت $400 ناقابل یقین تھی۔

1982 میں، SSD پرسنل کمپیوٹر مارکیٹ میں داخل ہوا۔ Axlon کمپنی RAM چپس پر ایک SSD ڈسک تیار کر رہی ہے جسے RAMDISK 320 کہتے ہیں خاص طور پر Apple II کے لیے۔ چونکہ یہ ڈرائیو غیر مستحکم میموری کی بنیاد پر بنائی گئی تھی، اس لیے معلومات کی حفاظت کو برقرار رکھنے کے لیے کٹ میں ایک بیٹری فراہم کی گئی تھی۔ بیٹری کی گنجائش بجلی کے نقصان کی صورت میں خود مختار آپریشن کے 3 گھنٹے کے لیے کافی تھی۔

ایک سال بعد، Rodime 352 انچ فارم فیکٹر میں پہلی RO10 3.5 MiB ہارڈ ڈرائیو جاری کرے گا جس سے جدید صارفین واقف ہیں۔ اس حقیقت کے باوجود کہ یہ اس فارم فیکٹر میں پہلی تجارتی مہم ہے، روڈیم نے بنیادی طور پر کوئی اختراعی کام نہیں کیا۔

اس فارم فیکٹر میں پہلی پروڈکٹ کو ٹنڈن اور شوگرٹ ایسوسی ایٹس کی طرف سے متعارف کرایا گیا فلاپی ڈرائیو سمجھا جاتا ہے۔ مزید برآں، Seagate اور MiniScribe نے روڈیم کو پیچھے چھوڑتے ہوئے 3.5 انچ کے صنعتی معیار کو اپنانے پر اتفاق کیا، جس کو "پیٹنٹ ٹرول" اور ڈرائیو پروڈکشن انڈسٹری سے مکمل طور پر باہر نکلنے کا سامنا کرنا پڑا۔

1980 میں، توشیبا کے انجینئر، پروفیسر فیوجیو ماسوکا نے NOR فلیش میموری نامی ایک نئی قسم کی میموری کے لیے پیٹنٹ رجسٹر کیا۔ ترقی میں 4 سال لگے۔

اور نہ ہی میموری کنڈکٹرز کا ایک کلاسک 2D میٹرکس ہے۔، جس میں قطاروں اور کالموں کے چوراہے پر ایک سیل نصب ہوتا ہے (مقناطیسی کور پر میموری کے مطابق)۔

1984 میں، پروفیسر مسوکا نے بین الاقوامی الیکٹرانکس ڈویلپرز میٹنگ میں اپنی ایجاد کے بارے میں بات کی، جہاں انٹیل نے اس ترقی کے وعدے کو تیزی سے تسلیم کر لیا۔ توشیبا، جہاں پروفیسر ماسووکا کام کرتے تھے، فلیش میموری کو کچھ خاص نہیں سمجھتے تھے، اور اس لیے مطالعہ کے لیے کئی پروٹو ٹائپس بنانے کے لیے انٹیل کی درخواست کی تعمیل کی۔

Fujio کی ترقی میں Intel کی دلچسپی نے توشیبا کو ایجاد کو تجارتی بنانے کے مسئلے کو حل کرنے میں پروفیسر کی مدد کے لیے پانچ انجینئرز مختص کرنے پر آمادہ کیا۔ انٹیل، بدلے میں، تین سو ملازمین کو فلیش میموری کا اپنا ورژن بنانے میں لگا دیا۔

جب انٹیل اور توشیبا فلیش اسٹوریج کے میدان میں ترقی کر رہے تھے، 1986 میں دو اہم واقعات پیش آئے۔ سب سے پہلے، SCSI، کمپیوٹرز اور پیریفرل آلات کے درمیان بات چیت کے لیے کنونشنز کا ایک مجموعہ، کو سرکاری طور پر معیاری بنایا گیا ہے۔ دوسرا، AT اٹیچمنٹ (ATA) انٹرفیس، جو برانڈ نام انٹیگریٹڈ ڈرائیو الیکٹرانکس (IDE) کے نام سے جانا جاتا ہے، تیار کیا گیا، جس کی بدولت ڈرائیو کنٹرولر کو ڈرائیو کے اندر منتقل کر دیا گیا۔

تین سال تک، Fujio Mausoka نے فلیش میموری ٹیکنالوجی کو بہتر بنانے کے لیے کام کیا اور 1987 تک NAND میموری تیار کی۔

NAND میموری ایک ہی NOR میموری ہے، جو تین جہتی صف میں منظم ہے۔. بنیادی فرق یہ تھا کہ ہر سیل تک رسائی کا الگورتھم زیادہ پیچیدہ ہو گیا، سیل کا رقبہ چھوٹا ہو گیا، اور کل صلاحیت میں نمایاں اضافہ ہوا۔

ایک سال بعد، انٹیل نے اپنی NOR فلیش میموری تیار کی، اور Digipro نے اس پر فلیش ڈِسک کے نام سے ایک ڈرائیو بنائی۔ فلیش ڈِسک کے پہلے ورژن میں اس کی زیادہ سے زیادہ ترتیب میں 16 MiB ڈیٹا تھا اور اس کی قیمت $500 سے بھی کم تھی۔

80 کی دہائی کے آخر اور 90 کی دہائی کے اوائل میں، ہارڈ ڈرائیو بنانے والوں نے ڈرائیوز کو چھوٹا بنانے کا مقابلہ کیا۔ 1989 میں، PrairieTek نے PrairieTek 220 20 MiB ڈرائیو کو 2.5 انچ کے فارم فیکٹر میں جاری کیا۔ دو سال بعد، Integral Peripherals Integral Peripherals 1820 "Mustang" ڈسک اسی حجم کے ساتھ، لیکن پہلے سے ہی 1.8 انچ بناتا ہے۔ ایک سال بعد، ہیولٹ پیکارڈ نے ڈسک کا سائز کم کر کے 1.3 انچ کر دیا۔

Seagate 3.5 انچ فارم فیکٹر میں ڈرائیوز کے لیے وفادار رہا اور گردش کی رفتار بڑھانے پر انحصار کرتا رہا، اس نے 1992 میں اپنا مشہور Barracuda ماڈل جاری کیا، جو 7200 rpm کی سپنڈل اسپیڈ کے ساتھ پہلی ہارڈ ڈرائیو تھی۔ لیکن سیگیٹ وہاں رکنے والا نہیں تھا۔ 1996 میں، سیگیٹ چیتا لائن سے ڈرائیوز 10000 rpm کی گردش کی رفتار تک پہنچ گئی، اور چار سال بعد X15 ترمیم 15000 rpm تک پھیل گئی۔

2000 میں، ATA انٹرفیس PATA کے نام سے جانا جانے لگا۔ اس کی وجہ سیریل اے ٹی اے (SATA) انٹرفیس کا ابھرنا تھا جس میں زیادہ کمپیکٹ تاریں، ہاٹ سویپ سپورٹ اور ڈیٹا کی منتقلی کی رفتار میں اضافہ تھا۔ سیگیٹ نے یہاں بھی برتری حاصل کی، 2002 میں اس طرح کے انٹرفیس کے ساتھ پہلی ہارڈ ڈرائیو جاری کی۔

فلیش میموری شروع میں پیدا کرنا بہت مہنگا تھا، لیکن 2000 کی دہائی کے اوائل میں لاگت میں تیزی سے کمی واقع ہوئی۔ Transcend نے اس کا فائدہ اٹھایا، 2003 میں 16 سے 512 MiB تک کی صلاحیتوں کے ساتھ SSD ڈرائیوز جاری کی۔ تین سال بعد، سام سنگ اور سین ڈسک نے بڑے پیمانے پر پیداوار میں شمولیت اختیار کی۔ اسی سال آئی بی ایم نے اپنی ڈسک ڈویژن ہٹاچی کو فروخت کر دی۔

سالڈ اسٹیٹ ڈرائیوز زور پکڑ رہی تھیں اور ایک واضح مسئلہ تھا: SATA انٹرفیس خود SSDs سے سست تھا۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، NVM ایکسپریس ورک گروپ نے NVMe تیار کرنا شروع کیا - ایک SATA کنٹرولر کی شکل میں "درمیانی" کو نظرانداز کرتے ہوئے، براہ راست PCIe بس پر SSDs کے لیے رسائی پروٹوکول کے لیے ایک تصریح۔ یہ PCIe بس کی رفتار پر ڈیٹا تک رسائی کی اجازت دے گا۔ دو سال بعد، تفصیلات کا پہلا ورژن تیار ہوا، اور ایک سال بعد پہلی NVMe ڈرائیو نمودار ہوئی۔

جدید SSDs اور HDDs کے درمیان فرق

جسمانی سطح پر، ایس ایس ڈی اور ایچ ڈی ڈی کے درمیان فرق آسانی سے قابل دید ہے: ایس ایس ڈی میں کوئی مکینیکل عناصر نہیں ہوتے، اور معلومات میموری سیلز میں محفوظ ہوتی ہیں۔ متحرک عناصر کی عدم موجودگی میموری کے کسی بھی حصے میں ڈیٹا تک فوری رسائی کا باعث بنتی ہے، تاہم، دوبارہ لکھنے کے چکروں کی تعداد پر ایک حد ہوتی ہے۔ ہر میموری سیل کے لیے دوبارہ لکھنے کے چکروں کی محدود تعداد کی وجہ سے، ایک بیلنسنگ میکانزم کی ضرورت ہے - خلیوں کے درمیان ڈیٹا کی منتقلی کے ذریعے سیل کے لباس کو برابر کرنا۔ یہ کام ڈسک کنٹرولر کے ذریعہ انجام دیا جاتا ہے۔

توازن کو انجام دینے کے لیے، SSD کنٹرولر کو یہ جاننے کی ضرورت ہوتی ہے کہ کون سے خلیے قابض ہیں اور کون سے آزاد ہیں۔ کنٹرولر خود سیل میں ڈیٹا کی ریکارڈنگ کو ٹریک کرنے کے قابل ہے، جسے حذف کرنے کے بارے میں نہیں کہا جا سکتا۔ جیسا کہ آپ جانتے ہیں، آپریٹنگ سسٹم (OS) جب صارف کسی فائل کو ڈیلیٹ کرتا ہے تو ڈسک سے ڈیٹا نہیں مٹاتا، بلکہ میموری کے متعلقہ علاقوں کو مفت کے طور پر نشان زد کرتا ہے۔ یہ حل HDD استعمال کرتے وقت ڈسک کے آپریشن کا انتظار کرنے کی ضرورت کو ختم کرتا ہے، لیکن SSD کو چلانے کے لیے مکمل طور پر غیر موزوں ہے۔ ایس ایس ڈی ڈرائیو کنٹرولر بائٹس کے ساتھ کام کرتا ہے، فائل سسٹم کے ساتھ نہیں، اور اس لیے فائل کو ڈیلیٹ کرنے پر علیحدہ پیغام کی ضرورت ہوتی ہے۔

اس طرح TRIM (انگریزی - trim) کمانڈ نمودار ہوئی، جس کے ساتھ OS SSD ڈسک کنٹرولر کو ایک مخصوص میموری ایریا کو خالی کرنے کے لیے مطلع کرتا ہے۔ TRIM کمانڈ مستقل طور پر ڈسک سے ڈیٹا کو مٹا دیتی ہے۔ تمام آپریٹنگ سسٹم اس کمانڈ کو سالڈ اسٹیٹ ڈرائیوز پر بھیجنا نہیں جانتے ہیں، اور ڈسک ارے موڈ میں ہارڈویئر RAID کنٹرولرز کبھی بھی TRIM کو ڈسکوں پر نہیں بھیجتے ہیں۔

جاری رکھنا ...

مندرجہ ذیل حصوں میں ہم فارم کے عوامل، کنکشن انٹرفیس اور سالڈ سٹیٹ ڈرائیوز کی اندرونی تنظیم کے بارے میں بات کریں گے۔

ہماری لیبارٹری میں سلیکٹیل لیب آپ آزادانہ طور پر جدید HDD اور SSD ڈرائیوز کی جانچ کر سکتے ہیں اور اپنے نتائج اخذ کر سکتے ہیں۔

سروے میں صرف رجسٹرڈ صارفین ہی حصہ لے سکتے ہیں۔ سائن ان، برائے مہربانی.

کیا آپ کو لگتا ہے کہ SSD HDD کو بے گھر کرنے کے قابل ہو جائے گا؟

• 71.2٪ہاں، SSDs مستقبل 396 ہیں۔

• 7.5٪نہیں، میگنیٹو آپٹیکل HDD42 کا دور آگے ہے۔

• 21.2٪ہائبرڈ ورژن HDD + SSD118 جیت جائے گا۔

556 صارفین نے ووٹ دیا۔ 72 صارفین غیر حاضر رہے۔

ماخذ: www.habr.com