SSD против HDD — самые важные различия

Резкое увеличение объема данных требует постоянного развития новых идей в области хранения данных. Еще в 1956 году компания IBM представила свой первый жесткий диск (сокращенно HDD) на основе магнитной памяти. В то время для хранения данных объемом 5 МБ требовалась механическая среда весом 500 килограммов (!). В 1980 году компания Seagate выпустила HDD емкостью 6 МБ в 5,25-дюймовом корпусе — его цена: 1000 долларов. Только 11 лет спустя были выпущены первые 2,5-дюймовые жесткие диски емкостью 100 МБ. В это же время появились первые твердотельные накопители (SSD) с флэш-памятью. Сегодня твердотельные накопители вытеснили жесткие диски во многих областях. Но классический жесткий диск не умер. Узнайте, в чем смысл существования жесткого диска и в чем его отличия от SSD.

В отличие от SSD, HDD состоит из вращающихся дисков с магнитным зарядом, которые разделены на дорожки и сектора. В HDD есть головка чтения/записи, которая перемещается по вращающемуся магнитному диску. Таким образом, информация для хранения записывается на диск путем намагничивания. Различные намагниченные участки считываются с помощью головки чтения/записи.

В упрощенном виде процесс считывания можно сравнить с проигрыванием пластинки. После выбора названия на индексе (обложке пластинки) считывающая головка (игла пластинки) помещается в видимое пространство между двумя названиями (дорожками данных) на пластинке для сканирования данных (в данном случае музыки). Если вы хотите прослушать другой титр, вы начинаете все с самого начала. У жесткого диска интерфейс и стандартизированные разъемы обеспечивают связь с компьютерной средой. Внутренний контроллер HDD перемещает головку чтения/записи к адресованным участкам жесткого намагниченного диска. Данные сохраняются на магнитном диске HDD даже при отсутствии питания.

В отличие от SSD, конструкция HDD требует высокоточной механики. Магнитный диск лежит в прецизионных подшипниках и приводится в движение на определенное число оборотов от 5400 до 15 000 об/мин электродвигателем для высокопроизводительных компьютеров и серверов. Головка чтения/записи поворачивается в нужные положения отдельным приводом. Это также требует высочайшей точности, поскольку ширина дорожки данных на магнитном диске составляет всего около 75 нанометров — это ничтожно мало! Сама головка «плавает» в потоке воздуха при вращении на 25 нанометров выше магнитного диска. Для сравнения, человеческий волос имеет диаметр 300 нанометров. Если головка чтения/записи и магнитный диск соприкасаются, происходит печально известный сбой головки, который часто приводит к потере данных.

Разница между SSD и HDD весьма существенна. В SSD больше нет механически движущихся частей, вращающегося магнитного диска и головки чтения/записи. Данные хранятся в полупроводниковых ячейках. При этом используется свойство полупроводника (твердого тела) сохранять — т.е. хранить — состояние заряда после его принятия. Информация, подлежащая хранению, распределяется между многими миллионами полупроводниковых ячеек контроллером, который «наслаивает» данные в соответствии с требованиями и, при необходимости, переставляет их местами. SSD также лучше, чем HDD, с точки зрения энергопотребления благодаря отсутствию деталей с электрическим приводом. Кроме того, вес и габариты меньше.

При таком количестве технических различий между HDD и SSD стоит обратить внимание и на срок службы этих технологий хранения данных. Механические решения сегодня очень сложны, но они подвержены естественному износу, в основном из-за трения (иначе был бы вечный двигатель). Таким образом, приблизительный срок службы жесткого диска составляет от пяти до десяти лет. Это значение может отклоняться в меньшую сторону в зависимости от тепловой и механической нагрузки на носитель информации. Некоторые производители обещают срок службы жесткого диска до одного миллиона часов (в пересчете примерно 114 лет). Существует несколько диагностических программ, которые могут считывать «состояние здоровья» жесткого диска.

В отличие от жесткого диска, срок службы твердотельного накопителя часто указывается с учетом максимального общего объема данных. Для этого используется термин «Total Bytes Written» (сокращение: TBW). Твердотельный накопитель для потребителей емкостью 240 ГБ продается производителем с трехлетней гарантией при общем объеме данных 72 ТБ. В пересчете это дает неплохие 65 ГБ в день. Типичная рабочая станция ПК записывает от 20 до 30 ГБ в день. Таким образом, образец SSD должен прослужить около десяти лет. При использовании больших файлов видео или изображений общий объем данных может быть достигнут быстрее.

В настоящее время твердотельные накопители промышленного качества обеспечивают до пяти миллионов циклов записи с тенденцией к росту. Поэтому, например, серверы с твердотельными накопителями являются оптимальным решением для перспективных технологий хранения данных, тем более что они также снижают энергопотребление серверных ферм и уменьшают их экологический след.

Для твердотельных накопителей также доступны программы мониторинга, с помощью которых можно отслеживать состояние диска. Кроме того, прошивку твердотельного накопителя обычно можно обновить, что улучшает управление данными.

Самая большая опасность для HDD заключается в том, что головка чтения/записи разрушается из-за механических воздействий. Это обычно связано с полной потерей данных. Однако более вероятны потери данных, вызванные износом материала. Обычно это проявляется в виде все более частых ошибок. Полностью потерять данные на жестком диске таким образом удается редко.

Твердотельные накопители — как промышленные, так и потребительские — сегодня обладают превосходными показателями сохранности данных. Однако даже профессионалы обычно не могут спасти неисправный SSD.

Мы сравним наиболее важные показатели производительности SDD и HDD. Благодаря техническому развитию, показатели производительности твердотельных накопителей могут значительно улучшиться за короткое время. Поэтому значения в таблице следует рассматривать как приблизительные.

Как и в случае с любым другим оборудованием, цены на него неуклонно снижаются после того, как продукты появляются на рынке в течение некоторого времени и становятся более зрелыми. Когда эта статья была написана в октябре 2020 года, цены на твердотельные накопители составляли около $145 за ТБ емкости. Таким образом, для хранения 4 ТБ на твердотельном накопителе вы быстро достигнете отметки в 600 долларов, в зависимости от того, какими дополнительными функциями он комплектуется, что значительно отличается от HDD, которые стоят всего около 50 долларов за ТБ. Жесткие диски большей емкости стоят еще дешевле, зачастую менее 35 долларов за ТБ.

В идеале операционная система компьютера должна работать на SSD. Большие программы просто быстрее запускаются с твердотельного накопителя и делают работу быстрее и проще. Что касается рабочих данных, вы можете выбирать между SDD и HDD.

Большие архивы данных, такие как фотографии, видео и музыка, а также сложные строительные файлы следует хранить на HDD, а лучше дважды на отдельных жестких дисках.

Немного информации для геймеров: Игра, конечно, быстро загружается с SSD, но сама игра не становится намного плавнее с современными твердотельными накопителями, потому что оперативная память, процессор и видеокарта компьютера перемещаются между ними.