HDD vs. SSD

O ile szybszy jest dysk SSD w porównaniu z dyskami HDD i czy jest wart swojej ceny?

ZA dysk SSD lub SSD może znacznie przyspieszyć działanie komputera, często nawet bardziej niż może to zrobić szybszy procesor (CPU) lub pamięć RAM. ZA dysk twardy lub HDD jest tańszy i oferuje więcej przestrzeni dyskowej (często od 500 GB do 1 TB), podczas gdy dyski SSD są droższe i ogólnie dostępne w konfiguracjach od 64 GB do 256 GB.

Dyski SSD mają kilka zalet w stosunku do dysków HDD.

Wykres porównania

Tabela porównawcza dysku twardego i dysku SSD

	HDD	SSD
Oznacza	Dysk twardy	Dysk SSD
Prędkość	Dysk twardy ma większe opóźnienia, dłuższy czas odczytu / zapisu i obsługuje mniejszą liczbę procesorów IOP (operacje wyjściowe na sekundę) w porównaniu do dysków SSD.	Dysk SSD ma mniejsze opóźnienia, szybszy odczyt / zapis i obsługuje więcej procesorów IOP (operacje wyjściowe na sekundę) w porównaniu do dysków twardych.
Ciepło, elektryczność, hałas	Dyski twarde zużywają więcej prądu do obracania talerzy, generując ciepło i hałas.	Ponieważ taki dysk nie jest potrzebny w dyskach półprzewodnikowych, zużywają mniej energii i nie wytwarzają ciepła ani hałasu.
Defragmentacja	Wydajność dysków HDD pogarsza się z powodu fragmentacji; dlatego muszą być okresowo defragmentowane.	Fragmentacja nie wpływa na wydajność dysku SSD. Defragmentacja nie jest więc konieczna.
składniki	Dysk twardy zawiera części ruchome - napędzane silnikiem wrzeciono, które utrzymuje jeden lub więcej płaskich okrągłych dysków (zwanych talerzami) pokrytych cienką warstwą materiału magnetycznego. Głowice do odczytu i zapisu są umieszczone na górze dysków; wszystko to jest zamknięte w metalowej obudowie	SSD nie ma ruchomych części; jest to zasadniczo układ pamięci. Jest to połączone ze sobą układy scalone (IC) ze złączem interfejsu. Istnieją trzy podstawowe elementy - kontroler, pamięć podręczna i kondensator.
Waga	Dyski twarde są cięższe niż dyski SSD.	Dyski SSD są lżejsze niż dyski HDD, ponieważ nie mają wirujących dysków, wrzeciona i silnika.
Radzenie sobie z wibracjami	Ruchome części dysków twardych sprawiają, że są podatne na awarie i uszkodzenia spowodowane wibracjami.	Dyski SSD są odporne na wibracje do 2000 Hz, czyli o wiele więcej niż dyski twarde.

Zawartość: HDD vs SSD

• 1 prędkość
  • 1.1 Statystyka testu porównawczego - małe operacje odczytu / zapisu
• 2 Transfer danych na dysku twardym kontra dysk SSD
• 3 Niezawodność
  • 3.1 Zużycie
• 4 Cena
  • 4.1 Perspektywy cen
• 5 Pojemność pamięci
• 6 Defragmentacja na dyskach twardych
• 7 Hałas
• 8 Komponenty i obsługa
• 9 referencji

Prędkość

Dyski HDD do pracy wykorzystują wirujące talerze napędów magnetycznych oraz głowice odczytu / zapisu. Dlatego szybkość uruchamiania jest wolniejsza dla dysków HDD niż SSD, ponieważ konieczne jest przyspieszenie dysku. Intel twierdzi, że ich dysk SSD jest 8 razy szybszy niż dysk twardy, co zapewnia krótszy czas uruchamiania.^[1]

Poniższy film porównuje prędkości HDD i SSD w prawdziwym świecie i nic dziwnego, że pamięć SSD pojawia się w każdym teście:

Statystyka porównawcza - małe operacje odczytu / zapisu

• Dyski twarde: małe odczyty - 175 IOP, małe zapisy - 280 IOP
• Flash SSD: Małe odczyty - 1075 IOP (6x), Małe zapisy - 21 IOP (0.1x)
• DRAM SSD: Małe odczyty - 4091 IOP (23x), Małe zapisy - 4184 IOP (14x)

IOP oznaczają operacje wejścia / wyjścia na sekundę

Transfer danych na dysku twardym a dysk SSD

W przypadku dysku twardego transfer danych jest sekwencyjny. Fizyczna głowica odczytu / zapisu „szuka” odpowiedniego punktu na dysku twardym do wykonania operacji. Czas poszukiwania może być znaczący. Na szybkość przesyłania może mieć również wpływ fragmentacja systemu plików i układ plików. Wreszcie mechaniczny charakter dysków twardych wprowadza również pewne ograniczenia wydajności.

Na dysku SSD przesyłanie danych nie jest sekwencyjne; jest to dostęp losowy, więc jest szybszy. Wydajność odczytu jest spójna, ponieważ fizyczna lokalizacja danych nie ma znaczenia. Dyski SSD nie mają głowic do odczytu / zapisu, a zatem nie występują opóźnienia spowodowane ruchem głowy (wyszukiwanie).

Niezawodność

W przeciwieństwie do napędów HDD, dyski SSD nie mają ruchomych części. Tak więc niezawodność dysków SSD jest wyższa. Ruchome części na dysku twardym zwiększają ryzyko awarii mechanicznej. Szybki ruch talerzy i głowic wewnątrz dysku twardego sprawia, że ​​jest podatny na „awarię głowy”. Awarie głowy mogą być spowodowane awarią elektroniki, nagłą awarią zasilania, szokiem fizycznym, zużyciem, korozją lub źle wyprodukowanymi talerzami i głowicami. Kolejnym czynnikiem wpływającym na niezawodność jest obecność magnesów. Dyski HDD wykorzystują pamięć magnetyczną, więc są podatne na uszkodzenia lub uszkodzenie danych, gdy znajdują się w pobliżu silnych magnesów. Dyski SSD nie są narażone na takie zniekształcenie magnetyczne.

Zużycie

Gdy pamięć flash zaczęła nabierać rozpędu na potrzeby przechowywania długoterminowego, pojawiły się obawy o zużycie, szczególnie z niektórymi ekspertami ostrzegającymi, że ze względu na sposób działania dysków SSD, liczba cykli zapisu może być ograniczona. Jednak producenci dysków SSD włożyli wiele wysiłku w architekturę produktu, kontrolery napędów i algorytmy odczytu / zapisu, aw praktyce zużycie SSD nie występowało w większości praktycznych zastosowań.^[2]

Cena £

W czerwcu 2015 r. Dyski SSD są nadal droższe na gigabajt niż dyski twarde, ale ceny dysków SSD znacznie spadły w ostatnich latach. Podczas gdy zewnętrzne dyski twarde kosztują około 0,04 USD za gigabajt, typowy dysk flash SSD kosztuje około 0,50 USD za GB. To mniej niż około 2 USD za GB na początku 2012 r.

W efekcie oznacza to, że możesz kupić zewnętrzny dysk twardy (HDD) o pojemności 1 TB za 55 USD w Amazon (patrz najlepiej sprzedające się zewnętrzne dyski twarde), a dysk SSD o pojemności 1 TB kosztuje około 475 USD. (patrz lista bestsellerów dla wewnętrznych dysków SSD i zewnętrznych dysków SSD).

Perspektywy cen

W wpływowym artykule dla Przetwarzanie sieciowe w czerwcu 2015 r. konsultant ds. pamięci masowej Jim O'Reilly napisał, że ceny pamięci SSD spadają bardzo szybko, a dzięki technologii 3D NAND dyski SSD prawdopodobnie osiągną parytet cen z dyskami twardymi pod koniec 2016 r..

Istnieją dwa główne powody spadku cen dysków SSD:

1. Zwiększenie gęstości: Technologia 3D NAND była przełomem, który umożliwił skok kwantowy pojemności dysku SSD, ponieważ pozwala na pakowanie 32 lub 64 razy więcej niż pojemność na matrycę.
2. Wydajność procesu: Produkcja pamięci flash stała się bardziej wydajna, a wydajność matryc znacznie wzrosła.

Artykuł z grudnia 2015 r. Dotyczący Komputerowy świat przewidywał, że 40% nowych laptopów sprzedanych w 2017 r., 31% w 2016 r. i 25% laptopów w 2015 r. będzie korzystać z dysków SSD zamiast dysków HDD. W artykule podano również, że chociaż ceny dysków twardych nie spadły zbyt mocno, ceny dysków SSD konsekwentnie spadały z miesiąca na miesiąc i zbliżają się do poziomu porównywalnego z dyskami twardymi.

Prognozy cen dla dysków HDD i SSD według DRAMeXchange. Ceny podano w dolarach amerykańskich za gigabajt.

Pojemność przechowywania

Do niedawna dyski SSD były zbyt drogie i dostępne tylko w mniejszych rozmiarach. Laptopy 128 GB i 256 GB są powszechne podczas korzystania z dysków SSD, natomiast laptopy z dyskami wewnętrznymi HDD mają zwykle pojemność od 500 GB do 1 TB. Niektórzy dostawcy - w tym Apple - oferują dyski „fusion”, które łączą 1 dysk SSD i 1 dysk twardy, które płynnie ze sobą współpracują.

Jednak w przypadku 3D NAND dyski SSD prawdopodobnie zlikwidują różnicę pojemności dysków HDD do końca 2016 r. W lipcu 2015 r. Samsung ogłosił, że wypuszcza dyski SSD 2 TB, które wykorzystują złącza SATA.^[3] Chociaż technologia HDD może zająć około 10 TB, nie ma takiego ograniczenia dla pamięci flash. W sierpniu 2015 r. Samsung zaprezentował największy na świecie dysk twardy - dysk SSD 16 TB.

Defragmentacja na dyskach twardych

Ze względu na fizyczny charakter dysków twardych i ich talerzy magnetycznych, które przechowują dane, operacje IO (odczytywanie lub zapisywanie na dysku) działają znacznie szybciej, gdy dane są przechowywane w sposób ciągły na dysku. Gdy dane pliku są przechowywane na różnych częściach dysku, szybkość operacji we / wy jest zmniejszana, ponieważ dysk musi się obracać, aby różne regiony dysku mogły wejść w kontakt z głowicami odczytu / zapisu. Często brakuje wystarczającej ilości ciągłego miejsca do przechowywania wszystkich danych w pliku. Powoduje to fragmentację dysku twardego. Konieczna jest okresowa defragmentacja, aby zapobiec spowolnieniu działania urządzenia.

W przypadku dysków SSD nie ma takich fizycznych ograniczeń dla głowicy odczytu / zapisu. Dlatego fizyczna lokalizacja danych na dysku nie ma znaczenia, ponieważ nie wpływa na wydajność. Dlatego defragmentacja nie jest konieczna w przypadku dysków SSD.

Hałas

Dyski HDD są słyszalne, ponieważ się obracają. Dyski HDD w mniejszych rozmiarach (np. 2,5 cala) są cichsze. Dyski SSD to układy scalone bez ruchomych części i dlatego nie hałasują podczas pracy.

Komponenty i działanie

Typowy dysk twardy składa się z wrzeciona, które mieści jeden lub więcej płaskich dysków okrągłych (zwanych talerze), na którym zapisywane są dane. Talerze są wykonane z materiału niemagnetycznego i pokryte cienką warstwą materiału magnetycznego. Głowice do odczytu i zapisu są umieszczone na górze dysków. Talerze są obracane z bardzo dużą prędkością za pomocą silnika. Typowy dysk twardy ma dwa silniki elektryczne, jeden do obracania dysków, a drugi do pozycjonowania zespołu głowicy odczytu / zapisu. Dane są zapisywane na talerzu, gdy obraca się obok głowic odczytu / zapisu. Głowica do odczytu i zapisu może wykrywać i modyfikować magnetyzację materiału znajdującego się bezpośrednio pod nią.

Zdemontowane komponenty dysków HDD (po lewej) i SSD (po prawej).

Natomiast dyski SSD używają mikroczipów i nie zawierają ruchomych części. Komponenty SSD obejmują kontroler, który jest wbudowanym procesorem, który wykonuje oprogramowanie na poziomie oprogramowania układowego i jest jednym z najważniejszych czynników wydajności SSD; pamięć podręczna, w której przechowywany jest również katalog danych o rozmieszczeniu bloków i wyrównaniu zużycia; oraz magazynowanie energii - kondensator lub akumulatory - dzięki czemu dane w pamięci podręcznej mogą zostać wpompowane do napędu po zaniku zasilania. Podstawowym składnikiem SSD była pamięć ulotna DRAM od czasu ich pierwszego opracowania, ale od 2009 roku częściej jest to pamięć flash NAND. Wydajność dysku SSD można skalować wraz z liczbą równoległych układów pamięci flash NAND zastosowanych w urządzeniu. Pojedynczy układ NAND jest stosunkowo wolny. Gdy wiele urządzeń NAND działa równolegle wewnątrz dysku SSD, przepustowość jest skalowana, a wysokie opóźnienia można ukryć, o ile czeka na nich wystarczająca liczba zaległych operacji, a obciążenie jest równomiernie rozłożone między urządzeniami.

Bibliografia

• Wikipedia: Dysk twardy
• Wikipedia: Dysk półprzewodnikowy
• Ceny dysków SSD w swobodnym spadku - Przetwarzanie sieciowe
• Samsung ogłasza dyski półprzewodnikowe 2 TB do komputerów stacjonarnych - Blog Samsunga
• Samsung przedstawia 2,5-calowy dysk SSD 16 TB: największy na świecie dysk twardy - Ars Technica
• Ceny dysków SSD dla konsumentów i dysków twardych zbliżają się do parytetu
• Przesyłki HDD spadły o 20% w pierwszym kwartale 2016 r., Osiągnęły poziom najniższy od wielu lat - AnandTech