SSD با DRAM یا DRAM-less؛ HMB چیست و کدام را بخریم؟

DRAM در SSD چیست؟

DRAM یک حافظه سریع و فرّار است که در بعضی SSDها به‌صورت یک یا چند چیپ جداگانه کنار Controller و NAND قرار می‌گیرد.

یکی از مهم‌ترین کاربردهای آن نگهداری اطلاعات مربوط به Flash Translation Layer یا FTL و Mapping Table است.

SSD باید دائماً بداند هر آدرس منطقی که سیستم‌عامل درخواست می‌کند، در کدام بخش فیزیکی NAND قرار گرفته است.

Kingston توضیح می‌دهد که بعضی Controllerها از DRAM جداگانه برای نگهداری موقت Mapping Table و داده‌های در حال پردازش استفاده می‌کنند.

می‌توان Mapping Table را شبیه یک فهرست آدرس در نظر گرفت:

Windows یک فایل را درخواست می‌کند → Controller آدرس منطقی را دریافت می‌کند → Mapping Table مشخص می‌کند داده در کجای NAND قرار دارد.

هرچه مدیریت این اطلاعات سریع‌تر و مؤثرتر انجام شود، Controller راحت‌تر می‌تواند عملیات خواندن، نوشتن، Garbage Collection و مدیریت NAND را انجام دهد.

────────────────────────────────────────────────────────────

SSD DRAM-less چیست؟

SSD DRAM-less همان‌طور که از نامش مشخص است، چیپ DRAM اختصاصی جداگانه ندارد.

این موضوع باعث نمی‌شود SSD بدون حافظه کاری باشد.

Controllerها معمولاً مقداری حافظه داخلی مانند SRAM دارند و بسته به معماری، بخشی از اطلاعات Mapping ممکن است در NAND یا با روش‌های دیگر مدیریت شود. Kingston نیز اشاره می‌کند که بعضی Controllerهای بدون DRAM، Mapping Table را در NAND Flash نگهداری می‌کنند.

در SSDهای NVMe جدید، راهکار مهم دیگری هم وجود دارد:

HMB یا Host Memory Buffer

────────────────────────────────────────────────────────────

HMB چیست؟

HMB مخفف Host Memory Buffer است.

این قابلیت در استاندارد NVMe تعریف شده و به SSD اجازه می‌دهد از بخشی از حافظه RAM سیستم میزبان برای عملیات داخلی خود استفاده کند.

یعنی یک NVMe SSD فاقد DRAM می‌تواند به‌جای داشتن یک چیپ DRAM اختصاصی روی خود PCB، از مقداری از RAM کامپیوتر کمک بگیرد.

Samsung در SSD 980 و 990 EVO از HMB برای طراحی DRAM-less استفاده کرده و توضیح می‌دهد که این فناوری SSD را به DRAM سیستم میزبان متصل می‌کند تا بخشی از محدودیت‌های طراحی بدون DRAM جبران شود.

Phison نیز در Controllerهای DRAM-less خود از HMB استفاده می‌کند؛ برای مثال E27T به‌صورت رسمی HMB را پشتیبانی می‌کند.

────────────────────────────────────────────────────────────

آیا HMB همان DRAM اختصاصی SSD است؟

خیر.

هر دو می‌توانند در مدیریت اطلاعات موردنیاز Controller نقش داشته باشند، اما معماری آن‌ها متفاوت است.

SSD دارای DRAM

حافظه مستقیماً روی خود SSD قرار دارد و در اختیار Controller است.

SSD دارای HMB

SSD بخشی از RAM سیستم میزبان را از طریق رابط NVMe در اختیار می‌گیرد.

بنابراین HMB را بهتر است راهکاری برای کاهش بخشی از محدودیت‌های DRAM-less بدانیم، نه اینکه آن را دقیقاً معادل DRAM اختصاصی فرض کنیم.

────────────────────────────────────────────────────────────

DRAM و SLC Cache چه تفاوتی دارند؟

این دو مفهوم نباید با هم اشتباه گرفته شوند.

DRAM Cache یک حافظه DRAM سریع و فرّار است که در طراحی برخی SSDها وجود دارد.

اما SLC Cache معمولاً بخشی از NAND است که موقتاً در حالتی سریع‌تر مدیریت می‌شود تا Performance نوشتن افزایش پیدا کند.

بنابراین ممکن است یک SSD:

• DRAM داشته باشد و SLC Cache هم داشته باشد.

• DRAM نداشته باشد ولی SLC Cache داشته باشد.

• DRAM-less باشد و هم‌زمان HMB و SLC Cache داشته باشد.

برای مثال Samsung 980 یک SSD DRAM-less مبتنی بر HMB است که هم‌زمان از TurboWrite برای Cache نوشتن استفاده می‌کند.

نوع NAND نیز موضوع جداگانه‌ای است. برای بررسی آن می‌توانید مقاله TLC یا QLC؛ تفاوت NAND در SSD چیست و کدام را بخریم؟ را مطالعه کنید.

────────────────────────────────────────────────────────────

آیا SSD دارای DRAM همیشه سریع‌تر است؟

خیر.

این یکی از مهم‌ترین نکاتی است که هنگام خرید باید در نظر گرفت.

وجود DRAM به Controller مزیت معماری می‌دهد، اما Performance نهایی حاصل مجموعه‌ای از عوامل است:

• Controller

• NAND

• Firmware

• تعداد Channelها

• Parallelism

• SLC Cache

• ظرفیت

• PCIe Generation

• مدیریت حرارتی

• DRAM یا HMB

SSDهای DRAM-less جدید می‌توانند Performance بسیار بالایی ارائه دهند.

برای مثال Phison در Controller جدید E37T یک طراحی DRAM-less PCIe 5.0 ارائه کرده که طبق مشخصات رسمی شرکت می‌تواند به حدود 14.9GB/s Sequential Performance و 3 میلیون IOPS برسد. این مثال نشان می‌دهد که «بدون DRAM = کند» دیگر یک قانون معتبر برای SSDهای جدید نیست.

Samsung نیز 990 EVO Plus را بدون DRAM Cache عرضه کرده و برای مدل 4TB تا 1.05 میلیون IOPS Random Read و 1.4 میلیون IOPS Random Write اعلام کرده است.

بنابراین باید خود مدل SSD را مقایسه کرد، نه فقط وجود DRAM را.

────────────────────────────────────────────────────────────

DRAM بیشتر روی Sequential Speed تأثیر دارد یا Random Performance؟

اعداد Sequential روی جعبه SSD تمام داستان نیستند.

یک SSD DRAM-less مدرن می‌تواند Sequential Read و Write بسیار بالایی داشته باشد؛ نمونه‌های جدید Phison و Samsung این موضوع را نشان می‌دهند.

مزیت معماری DRAM معمولاً زمانی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند که SSD دائماً درگیر:

• درخواست‌های Random

• Queueهای متعدد

• دسترسی هم‌زمان به فایل‌های مختلف

• Workloadهای Mixed

• نوشتن و خواندن سنگین

• مدیریت حجم زیاد Metadata

باشد.

به همین دلیل فقط مقایسه عددهایی مثل:

7000 MB/s vs 6500 MB/s

برای تصمیم‌گیری کافی نیست.

────────────────────────────────────────────────────────────

DRAM یا DRAM-less برای Windows؟

برای سیستم‌های معمولی، هر دو می‌توانند انتخاب مناسبی باشند.

یک NVMe SSD DRAM-less جدید که از Controller مناسب، NAND خوب، Firmware بهینه و HMB استفاده می‌کند، می‌تواند برای:

• Windows

• Office

• مرور وب

• برنامه‌نویسی معمولی

• کاربری دانشجویی

• Multimedia

• استفاده خانگی

کاملاً مناسب باشد.

Samsung نیز SSDهای DRAM-less مجهز به HMB مانند 980 و 990 EVO را برای استفاده عمومی، Gaming و Workflowهای روزمره عرضه کرده است.

بنابراین برای یک کامپیوتر روزمره، صرفاً به دلیل DRAM-less بودن نباید یک SSD مناسب را کنار گذاشت.

────────────────────────────────────────────────────────────

DRAM یا DRAM-less برای گیمینگ؟

در Gaming نیز نمی‌توان فقط با نگاه‌کردن به DRAM تصمیم گرفت.

بسیاری از فعالیت‌های SSD در بازی شامل:

• Loading فایل‌ها

• خواندن Assetها

• نصب بازی

• Update

• انتقال فایل

• Stream کردن داده

است.

SSDهای DRAM-less جدید با HMB می‌توانند برای Gaming کاملاً مناسب باشند. Samsung به‌طور مشخص خانواده 990 EVO را برای Gaming نیز معرفی می‌کند و Phison نسل جدید Controllerهای DRAM-less را برای Clientهای پرسرعت توسعه داده است.

داشتن DRAM به‌خودی‌خود به معنی FPS بیشتر نیست.

اگر دو SSD اختلاف Performance واقعی کمی داشته باشند اما مدل DRAM-less ظرفیت بیشتری با همان بودجه ارائه کند، برای Game Library بزرگ ممکن است ظرفیت بالاتر ارزش بیشتری داشته باشد.

برای تصمیم درباره ظرفیت می‌توانید مقاله SSD 500GB، 1TB یا 2TB؛ کدام ظرفیت مناسب شماست؟ را ببینید.

────────────────────────────────────────────────────────────

DRAM برای تدوین، Rendering و کار حرفه‌ای مهم‌تر است؟

در Workloadهای سنگین اهمیت طراحی SSD بیشتر می‌شود.

مواردی مانند:

• تدوین 4K و 8K

• Scratch Disk

• Cache حرفه‌ای

• Virtual Machine

• Database

• Compilation سنگین

• انتقال مداوم فایل‌های حجیم

• Workstation

• پردازش Datasetهای بزرگ

می‌توانند SSD را برای مدت طولانی تحت بار قرار دهند.

در چنین شرایطی یک SSD دارای DRAM با Controller و NAND مناسب معمولاً انتخاب محافظه‌کارانه‌تر و مطمئن‌تری است.

Kingston برای SSDهای رده بالای دارای DRAM مانند KC3000، Workloadهایی مثل 3D Rendering و تولید محتوای 4K+ را هدف قرار داده است. این مدل دارای DRAM Cache، Controller Phison E18 و TLC NAND است.

البته باز هم باید مشخصات کامل مدل بررسی شود؛ یک SSD قدیمی دارای DRAM لزوماً از یک DRAM-less جدید بهتر نیست.

────────────────────────────────────────────────────────────

آیا DRAM عمر SSD را بیشتر می‌کند؟

پاسخ درست این است:

DRAM می‌تواند به مدیریت بهتر SSD کمک کند، اما وجود DRAM به‌تنهایی معیار عمر SSD نیست.

Mapping Table، Wear Leveling، Garbage Collection، Write Amplification، NAND، Firmware و Over-Provisioning همگی روی رفتار و Endurance درایو مؤثرند. Kingston توضیح می‌دهد که Write Amplification بالاتر می‌تواند Wear بیشتری روی NAND ایجاد کند و Controller وظیفه مدیریت Wear Leveling و Garbage Collection را نیز بر عهده دارد.

Phison نیز اشاره می‌کند که SSDهای دارای DRAM در بسیاری از طراحی‌ها می‌توانند از نظر Endurance مزیت داشته باشند؛ اما این موضوع نباید به یک قانون قطعی برای همه مدل‌ها تبدیل شود.

برای مقایسه عمر واقعی بهتر است این موارد را بررسی کنید:

• TBW

• Warranty

• نوع NAND

• Controller

• Firmware

• ظرفیت

• Workload هدف

نه فقط عبارت DRAM.

────────────────────────────────────────────────────────────

آیا DRAM-less به NAND فشار بیشتری وارد می‌کند؟

در بعضی طراحی‌های بدون DRAM، Mapping Table یا بخشی از Metadata باید با اتکای بیشتری به NAND مدیریت شود. Kingston صراحتاً اشاره می‌کند که بعضی Controllerهای بدون DRAM، Mapping Table را در NAND Flash ذخیره می‌کنند.

اما در NVMeهای مدرن، HMB می‌تواند بخشی از این نیاز را به RAM میزبان منتقل کند.

به همین دلیل رفتار یک SSD DRAM-less قدیمی با یک NVMe DRAM-less جدید مجهز به HMB الزاماً یکسان نیست.

────────────────────────────────────────────────────────────

چرا DRAM در SSDهای SATA اهمیت بیشتری پیدا می‌کند؟

HMB قابلیتی از اکوسیستم NVMe است و SSDهای NVMe می‌توانند از RAM سیستم میزبان برای این منظور استفاده کنند.

در مقابل، SATA SSDها این سازوکار HMB را مانند NVMe ندارند.

بنابراین یک SATA SSD فاقد DRAM باید Mapping و Cache داخلی خود را با معماری Controller، SRAM و NAND مدیریت کند.

به همین دلیل هنگام مقایسه دو SATA SSD، وجود DRAM می‌تواند معیار مهم‌تری نسبت به مقایسه دو NVMe جدید باشد.

اگر تفاوت این دو رابط برایتان مشخص نیست، مقاله مقایسه SSD SATA و NVMe را مطالعه کنید.

────────────────────────────────────────────────────────────

آیا HMB از RAM کامپیوتر کم می‌کند؟

بله، HMB طبق تعریف از بخشی از حافظه سیستم میزبان استفاده می‌کند.

اما مقدار حافظه‌ای که SSD درخواست و استفاده می‌کند به پیاده‌سازی Controller، Firmware و Host بستگی دارد و یک عدد ثابت برای تمام SSDها وجود ندارد.

در نتیجه نباید فرض کرد تمام SSDهای HMB مقدار مشخص و یکسانی از RAM سیستم را اشغال می‌کنند.

────────────────────────────────────────────────────────────

آیا داشتن RAM بیشتر باعث سریع‌تر شدن SSD HMB می‌شود؟

نه به‌صورت خودکار.

HMB به این معنی نیست که SSD هرچقدر RAM سیستم بیشتر باشد، Cache بیشتری خواهد گرفت.

Controller و Firmware تعیین می‌کنند HMB چگونه استفاده شود و Host نیز منابع را در اختیار Device قرار می‌دهد. ساختار HMB در استاندارد NVMe به‌عنوان یک Feature مشخص تعریف شده است.

بنابراین ارتقا از مثلاً 16GB RAM به 32GB RAM به‌تنهایی به معنی سریع‌ترشدن SSD نیست.

────────────────────────────────────────────────────────────

DRAM یا DRAM-less برای لپ‌تاپ؟

برای Laptop باید چند معیار را هم‌زمان دید:

• Performance

• مصرف انرژی

• دما

• ضخامت و Single-Sided بودن

• ظرفیت

• قیمت

• سازگاری

طراحی DRAM-less می‌تواند به تولید SSDهای ساده‌تر و کم‌مصرف کمک کند. برای نمونه Phison E37T یک Controller DRAM-less تک‌طرفه برای دستگاه‌های باریک و Mobile معرفی شده و Samsung نیز روی بهره‌وری انرژی SSDهای DRAM-less خانواده EVO تأکید کرده است.

برای لپ‌تاپ‌های روزمره، یک NVMe DRAM-less خوب با HMB می‌تواند انتخاب بسیار منطقی باشد.

اما برای Mobile Workstation و Workloadهای سنگین، یک مدل دارای DRAM ممکن است گزینه مناسب‌تری باشد.

قبل از خرید نیز حتماً سازگاری را از طریق راهنمای انتخاب SSD M.2 و بررسی سازگاری با مادربرد و لپ‌تاپ بررسی کنید.

────────────────────────────────────────────────────────────

PCIe 3.0، 4.0 یا 5.0 چه ارتباطی با DRAM دارد؟

نسل PCIe و وجود DRAM دو مشخصه مستقل هستند.

ممکن است یک SSD:

• PCIe 3.0 + DRAM

• PCIe 3.0 + DRAM-less

• PCIe 4.0 + DRAM

• PCIe 4.0 + HMB

• PCIe 5.0 + DRAM

• PCIe 5.0 + DRAM-less

باشد.

برای نمونه Phison اکنون Controllerهای DRAM-less PCIe 5.0 نیز ارائه می‌کند.

پس نسل PCIe به‌تنهایی مشخص نمی‌کند SSD دارای DRAM است یا نه.

برای انتخاب نسل مناسب، مقاله PCIe 3.0 یا 4.0 یا 5.0 برای SSD؛ کدام را بخریم؟ را بخوانید.

────────────────────────────────────────────────────────────

آیا برای خرید SSD فقط باید دنبال DRAM باشیم؟

خیر.

ترتیب منطقی بررسی SSD می‌تواند این باشد:

1. ظرفیت

اول باید فضای کافی برای نیاز شما وجود داشته باشد.

2. سازگاری

M.2، SATA، NVMe، Form Factor و PCIe Generation را بررسی کنید.

3. نوع NAND

TLC یا QLC بودن را متناسب با Workload بسنجید.

4. Controller و Firmware

بخش بزرگی از رفتار واقعی SSD به این دو وابسته است.

5. DRAM یا HMB

ببینید SSD DRAM دارد یا DRAM-less است و در صورت NVMe بودن آیا HMB دارد.

6. Random و Sustained Performance

فقط Peak Sequential Speed را نبینید.

7. TBW و Warranty

دو SSD با Performance مشابه می‌توانند Endurance متفاوتی داشته باشند.

8. قیمت

در نهایت بررسی کنید برای مزایای مدل بالاتر واقعاً چقدر هزینه اضافه پرداخت می‌کنید.

────────────────────────────────────────────────────────────

اگر دو SSD هم‌قیمت باشند، DRAM بهتر است؟

اگر دو SSD از نظر:

• ظرفیت

• NAND

• Interface

• نسل PCIe

• Performance

• TBW

• Warranty

• کیفیت Controller

واقعاً نزدیک باشند، وجود DRAM می‌تواند یک مزیت ارزشمند باشد؛ مخصوصاً برای سیستم اصلی و Workloadهای سنگین.

اما در بازار واقعی چنین مقایسه کاملاً برابری کمتر اتفاق می‌افتد.

ممکن است DRAM-less جدید:

• Controller سریع‌تری داشته باشد

• NAND جدیدتری داشته باشد

• مصرف پایین‌تری داشته باشد

• ظرفیت بیشتری ارائه کند

• قیمت مناسب‌تری داشته باشد

و در عمل انتخاب بهتری باشد.

────────────────────────────────────────────────────────────

SSD یک ترابایت دارای DRAM یا دو ترابایت DRAM-less؟

اینجا نیاز کاربر مهم‌تر از یک ویژگی فنی منفرد است.

اگر فضای موردنیاز شما از 1TB بیشتر است و کاربردتان شامل:

• Game Library

• فایل‌های شخصی

• عکس و ویدئو

• برنامه‌ها

• کار روزمره

• Media Library

است، یک SSD دو ترابایتی DRAM-less مدرن و مناسب می‌تواند کاربرد بسیار بیشتری از یک مدل 1TB دارای DRAM داشته باشد.

اما برای:

• Workstation

• Scratch Disk

• Database

• VM

• تدوین سنگین

• نوشتن طولانی و مداوم

ممکن است مدل دارای DRAM اولویت بیشتری پیدا کند.

────────────────────────────────────────────────────────────

جدول انتخاب سریع DRAM یا DRAM-less

این جدول یک راهنمای عمومی است و مشخصات مدل واقعی همیشه اولویت دارد.

────────────────────────────────────────────────────────────

هنگام خرید چطور بفهمیم SSD DRAM دارد؟

بهترین راه بررسی:

صفحه رسمی محصول و Datasheet سازنده است.

به عباراتی مانند این توجه کنید:

• DRAM Cache

• DRAM Cache: Yes

• LPDDR4 / DDR4 Cache

• DRAM-less

• Host Memory Buffer

• HMB

برای مثال Kingston در صفحه KC3000 به‌طور مستقیم DRAM Cache: Yes را ذکر می‌کند.

Samsung نیز برای 990 PRO مقدار DRAM Cache هر ظرفیت را در Datasheet اعلام می‌کند؛ مدل‌های 1TB، 2TB و 4TB به‌ترتیب دارای 1GB، 2GB و 4GB LPDDR4 هستند.

در مقابل Samsung برای SSDهای 980 و 990 EVO به‌طور مشخص از طراحی DRAM-less و HMB نام می‌برد.

اگر سازنده این مشخصه را اعلام نکرده باشد، بهتر است فقط از روی قیمت یا ظاهر محصول نتیجه قطعی نگیرید.

────────────────────────────────────────────────────────────

جمع‌بندی: SSD با DRAM بهتر است یا DRAM-less؟

اگر یک پاسخ کوتاه بخواهیم:

SSD دارای DRAM معمولاً برای Workloadهای سنگین، Random و Mixed I/O، Workstation و استفاده حرفه‌ای انتخاب مطمئن‌تری است.

SSD DRAM-less مدرن با HMB می‌تواند برای Windows، Gaming، Laptop، استفاده روزمره و حتی Performance بالا کاملاً مناسب باشد.

نسل جدید Controllerها نشان داده که نبود DRAM دیگر الزاماً به معنی SSD کند نیست؛ Phison و Samsung هر دو SSDهای DRAM-less بسیار پرسرعتی ارائه کرده‌اند.

بنابراین این قانون ساده را کنار بگذارید:

DRAM = خوب
DRAM-less = بد

سؤال بهتر این است:

این SSD با Controller، NAND، HMB یا DRAM، ظرفیت، TBW، Performance و قیمتش برای نوع استفاده من مناسب است یا نه؟

برای مشاهده گزینه‌های موجود می‌توانید SSDهای اینترنال آریو چیپ را بررسی کنید.

────────────────────────────────────────────────────────────

منابع

• NVM Express — NVMe Specifications و Host Memory Buffer

• Kingston — ساختار SSD، Controller، Mapping Table و DRAM

• Phison — Controllerهای DRAM-less و فناوری HMB

• Samsung — SSD 980 و استفاده از HMB در طراحی DRAM-less

• Samsung Semiconductor — منابع و مشخصات SSDهای مصرفی

• Kingston — مشخصات SSD دارای DRAM مدل KC3000

TLC یا QLC؛ تفاوت NAND در SSD چیست و کدام را بخریم؟

PCIe 3.0 یا 4.0 یا 5.0 برای SSD؛ کدام را بخریم؟

SSD 500GB، 1TB یا 2TB؛ کدام ظرفیت مناسب شماست؟

SATA یا NVMe؟ مقایسه سرعت واقعی و راهنمای انتخاب