HDD vs. SSD

Jak rychlejší je disk SSD ve srovnání s jednotkami HDD a stojí za to cenu?

A jednotka SSD nebo SSD může výrazně zrychlit výkon počítače, často více než to, co dokáže rychlejší procesor (CPU) nebo RAM. A pevný disk nebo HDD je levnější a nabízí více úložiště (běžné je 500 GB až 1 TB), zatímco disky SSD jsou dražší a obecně dostupné v konfiguracích 64 GB až 256 GB.

Jednotky SSD mají oproti jednotkám HDD několik výhod.

Srovnávací tabulka

Srovnávací tabulka HDD versus SSD

	HDD	SSD
Znamená to	Pevný disk	Jednotka SSD
Rychlost	HDD má vyšší latenci, delší dobu čtení / zápisu a podporuje méně IOP (operace vstupu a výstupu za sekundu) ve srovnání s SSD.	SSD má nižší latenci, rychlejší čtení / zápis a podporuje více IOP (operace výstupu za sekundu) ve srovnání s HDD.
Teplo, elektřina, hluk	Jednotky pevných disků používají více energie k rotaci talířů, čímž se vytváří teplo a hluk.	Protože u pevných polovodičů není taková rotace nutná, spotřebovávají méně energie a nevytvářejí teplo ani hluk.
Defragmentace	Výkon jednotek HDD se v důsledku fragmentace zhoršuje; proto je třeba je pravidelně defragmentovat.	Výkon jednotky SSD není fragmentací ovlivněn. Defragmentace tedy není nutná.
Komponenty	HDD obsahuje pohyblivé části - motorem poháněné vřeteno, které drží jeden nebo více plochých kruhových disků (nazývaných talíře) potažených tenkou vrstvou magnetického materiálu. Čtecí a zapisovací hlavy jsou umístěny na horní straně disků; to vše je uzavřeno v kovové skříni	SSD nemá žádné pohyblivé části; je to v podstatě paměťový čip. Je to propojené integrované obvody (IC) s konektorem rozhraní. Existují tři základní komponenty - řadič, mezipaměť a kondenzátor.
Hmotnost	HDD jsou těžší než disky SSD.	Jednotky SSD jsou lehčí než jednotky HDD, protože nemají rotující disky, vřeteno a motor.
Řešení vibrací	Pohyblivé části pevných disků jsou náchylné k nárazům a poškození v důsledku vibrací.	Jednotky SSD odolávají vibracím až 2 000 Hz, což je mnohem více než HDD.

Obsah: HDD vs SSD

• 1 Rychlost
  • 1.1 Statistiky benchmarků - malé čtení / zápisy
• 2 Přenos dat na HDD vs. SSD
• 3 Spolehlivost
  • 3.1 Opotřebení
• 4 Cena
  • 4.1 Výhled cen
• 5 Úložná kapacita
• 6 Defragmentace na HDD
• 7 Hluk
• 8 Komponenty a provoz
• 9 Reference

Rychlost

Disky HDD používají k provozu rotující talíře magnetických jednotek a čtecí / zapisovací hlavy. Rychlost spouštění je tedy u HDD pomalejší než u SSD disků, protože je potřeba diskové roztočení disku. Společnost Intel tvrdí, že jejich SSD je 8krát rychlejší než pevný disk, čímž nabízí rychlejší spouštěcí časy.^[1]

Následující video porovnává rychlosti HDD a SSD v reálném světě a není divu, že úložiště SSD přichází dopředu v každém testu:

Benchmarkové statistiky - malé čtení / zápis

• HDD: Malá čtení - 175 IOP, Malá zápisy - 280 IOP
• Flash SSD: Malá čtení - 1075 IOP (6x), Malá zápisy - 21 IOP (0,1x)
• DRAM SSD: Malá čtení - 4091 IOP (23x), Malá zápisy - 4184 IOP (14x)

IOP znamenají operace vstupu / výstupu za sekundu

Přenos dat na HDD vs. SSD

U pevného disku je přenos dat sekvenční. Fyzická čtecí / zapisovací hlava „hledá“ vhodný bod na pevném disku k provedení operace. Tato doba hledání může být významná. Rychlost přenosu může být také ovlivněna fragmentací systému souborů a rozložením souborů. Konečně mechanická povaha pevných disků také zavádí určitá omezení výkonu.

V SSD není přenos dat sekvenční; je to náhodný přístup, takže je rychlejší. Existuje stálý výkon čtení, protože fyzické umístění dat je irelevantní. SSD nemají čtecí / zapisovací hlavu, a tudíž žádné zpoždění kvůli pohybu hlavy (vyhledávání).

Spolehlivost

Na rozdíl od jednotek HDD disky SSD neobsahují pohyblivé součásti. Spolehlivost SSD je tedy vyšší. Pohyblivé části pevného disku zvyšují riziko mechanického selhání. Rychlý pohyb talířů a hlav uvnitř jednotky pevného disku způsobuje „nárazy hlavy“. Havárie hlavy mohou být způsobeny elektronickým selháním, náhlým výpadkem napájení, fyzickým šokem, opotřebením, korozí nebo špatně vyrobenými talíři a hlavami. Dalším faktorem ovlivňujícím spolehlivost je přítomnost magnetů. HDD používají magnetické úložiště, takže jsou v blízkosti výkonných magnetů náchylné k poškození nebo poškození dat. SSD nejsou ohroženy takovým magnetickým zkreslením.

Opotřebení

Když blesk poprvé začal nabývat na síle pro dlouhodobé skladování, existovaly obavy z opotřebení, zejména s některými odborníky, kteří varovali, že kvůli způsobu práce SSD existuje omezený počet cyklů zápisu, kterých by mohli dosáhnout. Výrobci SSD však vynakládají velké úsilí na architekturu produktů, řadiče pohonů a algoritmy čtení a zápisu a v praxi je opotřebení SSD ve většině praktických aplikací netkanou texturou..^[2]

Cena

Od června 2015 jsou SSD stále dražší za gigabajty než pevné disky, ale ceny SSD v posledních letech výrazně poklesly. Zatímco externí pevné disky jsou kolem 0,04 USD za gigabajt, typický flash SSD je přibližně 0,50 $ za GB. Počátkem roku 2012 to kleslo z asi 2 $ na GB.

Ve skutečnosti to znamená, že si můžete koupit 1 TB externí pevný disk (HDD) za 55 USD na Amazonu (viz nejprodávanější externí pevný disk), zatímco 1 TB SSD stojí asi 475 USD. (viz seznam nejprodávanějších interních SSD a externích SSD).

Výhled cen

V vlivném článku pro Network Computing v červnu 2015 konzultant úložiště Jim O'Reilly napsal, že ceny za úložiště SSD klesají velmi rychle as technologií 3D NAND SSD pravděpodobně dosáhne cenové parity s HDD přibližně na konci roku 2016.

Existují dva hlavní důvody pro pokles cen SSD:

1. Zvyšující se hustota: Technologie 3D NAND byla průlomem, který umožnil kvantový skok v kapacitě SSD, protože umožňuje zabalit 32 nebo 64krát více než kapacita na raznici.
2. Efektivnost procesu: Flash skladování se stalo efektivnějším a výtěžky matrice se výrazně zvýšily.

Článek z prosince 2015 pro Počítačový svět předpokládá, že 40% nových notebooků prodaných v roce 2017, 31% v roce 2016 a 25% notebooků v roce 2015 bude používat spíše disky SSD než HDD. Článek také uvedl, že zatímco ceny HDD příliš neklesly, ceny SSD meziměsíčně neustále klesaly a blíží se paritě s HDD.

Projekce cen úložiště HDD a SSD, DRAMeXchange. Ceny jsou v amerických dolarech za gigabajt.

Kapacita skladu

Donedávna byly SSD příliš drahé a dostupné pouze v menších velikostech. 128 GB a 256 GB notebooky jsou běžné při používání jednotek SSD, zatímco notebooky s interními jednotkami HDD jsou obvykle 500 GB až 1 TB. Někteří výrobci - včetně společnosti Apple - nabízejí „fúzní“ jednotky, které kombinují 1 jednotku SSD a 1 jednotku HDD, které spolu hladce spolupracují.

S 3D NAND však SSD pravděpodobně do konce roku 2016 uzavřou kapacitní mezeru u HDD disků. V červenci 2015 společnost Samsung oznámila, že uvolňuje 2TB SSD disky, které používají konektory SATA.^[3] Zatímco technologie HDD bude pravděpodobně omezena na přibližně 10 TB, pro ukládání flash neexistuje žádná taková omezení. Ve skutečnosti v srpnu 2015 společnost Samsung představila největší pevný disk na světě - 16TB SSD disk.

Defragmentace na HDD

Vzhledem k fyzické povaze pevných disků a jejich magnetických destiček, které ukládají data, pracují operace IO (čtení nebo zápis na disk) mnohem rychleji, když jsou data uložena na disk souvisle. Když jsou data souboru uložena na různých částech disku, jsou rychlosti IO sníženy, protože se disk musí otáčet, aby se různé oblasti disku dostaly do kontaktu se čtecími / zapisovacími hlavami. Často není dostatek souvislého místa k uložení všech dat do souboru. To má za následek fragmentaci pevného disku. Pravidelná defragmentace je nutná, aby se zabránilo zpomalení výkonu zařízení.

U disků SSD neexistují žádná taková fyzická omezení pro čtecí / zapisovací hlavu. Fyzické umístění dat na disku tedy nezáleží, protože to neovlivní výkon. Defragmentace proto není pro SSD nutná.

Hluk

Disky HDD jsou slyšitelné, protože se točí. Jednotky HDD v menších tvarových faktorech (např. 2,5 palce) jsou tišší. Jednotky SSD jsou integrované obvody bez pohyblivých částí, a proto při provozu nevydávají hluk.

Komponenty a provoz

Typický pevný disk se skládá z vřetena, které drží jeden nebo více plochých kruhových disků (tzv talíře), na které jsou data zaznamenána. Talíře jsou vyrobeny z nemagnetického materiálu a jsou potaženy tenkou vrstvou magnetického materiálu. Čtecí a zapisovací hlavy jsou umístěny na horní straně disků. Talíře se otáčejí motorem při velmi vysokých rychlostech. Typický pevný disk má dva elektromotory, jeden pro točení disků a druhý pro umístění sestavy hlavy pro čtení a zápis. Data se zapisují na talíř, protože se točí kolem čtecích / zapisovacích hlav. Čtecí a zapisovací hlava může detekovat a modifikovat magnetizaci materiálu bezprostředně pod ním.

Demontované komponenty jednotek HDD (vlevo) a SSD (vpravo).

Naproti tomu SSD používají mikročipy a neobsahují žádné pohyblivé části. Komponenty SSD zahrnují řadič, což je vestavěný procesor, který provádí software na úrovni firmwaru a je jedním z nejdůležitějších faktorů výkonu SSD; mezipaměť, kde je také veden adresář umístění bloků a dat vyrovnávání opotřebení; a ukládání energie - kondenzátor nebo baterie - takže data v mezipaměti mohou být při výpadku napájení vyprázdněna na disk. Primárním komponentem úložiště v SSD byla od prvního vývoje volatilní paměť DRAM, ale od roku 2009 je to běžně flash paměť NAND. Výkon SSD lze škálovat s počtem paralelních NAND flash čipů použitých v zařízení. Jeden čip NAND je relativně pomalý. Když v zařízení SSD pracuje paralelně více zařízení NAND, lze škály šířky pásma a vysoké latence skrýt, pokud čeká dostatečný počet nevyřízených operací a zátěž je rovnoměrně rozdělena mezi zařízení.

Reference

• Wikipedia: Jednotka pevného disku
• Wikipedia: Jednotka SSD
• Ceny SSD ve volném pádu - Network Computing
• Společnost Samsung oznamuje pevné disky 2TB pro stolní počítače - Blog Samsung
• Společnost Samsung představuje 2,5palcový 16TB SSD: největší pevný disk na světě - Ars Technica
• Spotřebitelské SSD a ceny pevných disků se blíží paritě
• HDD zásilky klesly o 20% v Q1 2016, Hit Multi-Year Low - AnandTech