Что дает ssd: 5 преимуществ твердотельных накопителей — Kingston Technology

(HDD) и твердотельный накопитель (SSD): в чем разница?

Что такое HDD и SDD, и в чем сходство и различие этих типов хранения?

Что такое жесткий диск (HDD)?

Жесткий диск или жесткий диск (HDD) — это тип устройства хранения данных, которое используется в ноутбуках и настольных компьютерах. Жесткий диск является «энергонезависимым» накопителем, что означает, что он может сохранять сохраненные данные, даже если на устройство не подается питание. Операционные системы (ОС) сообщают жесткому диску о необходимости чтения и записи данных программами. Скорость, с которой диск считывает и записывает эти данные, зависит исключительно от самого диска.

Жесткие диски начинались как массивные, заполняющие комнату устройства емкостью около 3,75 мегабайт. Сегодня, для сравнения, жесткий диск, который легко помещается в настольный компьютер, может иметь до 18 терабайт памяти.

Как работают жесткие диски (HDD)?

Устройство жесткого диска

Жесткий диск имеет дискообразные объекты, называемые «пластинами». Пластины — это место, где данные хранятся с использованием электрического заряда. Этот электрический заряд исходит от рычага привода или «головки чтения/записи». Головки чтения/записи получают указание, куда перемещать пластины, программным обеспечением в ЦП и материнской плате. У каждого диска есть рычаг с магнитными головками, и каждый диск вращается и делится на сектора. Эти сектора имеют тысячи подразделений (называемых битами), все из которых могут принимать электрический заряд. Биты сектора и соответствующие им заряды считываются головкой чтения/записи и могут быть преобразованы в двоичные данные как 1 или 0.

Продольная запись

За годы развития HDD изменилось расположение секторов на пластине. Первоначальная конструкция жестких дисков включала продольную запись, при которой сектора выравнивались горизонтально по отношению к вращающейся пластине диска. Это горизонтальное выравнивание стало проблемой при увеличении емкости жесткого диска за счет сокращения секторов. В таком маленьком масштабе биты будут случайным образом менять свой заряд в зависимости от температуры, что приведет к повреждению данных.

Перпендикулярная запись

«Перпендикулярная запись» — это метод, созданный для решения проблем, возникающих при продольной записи. Этот метод укладывает сектора на концах и создает объем памяти, более чем в три раза превышающий объем продольной записи. Однако компромиссом является повышенная чувствительность к магнитным полям, что потребовало разработки более точных рук чтения / записи.

Фрагментация диска

Когда ЦП записывает данные на жесткий диск, он использует часть сектора или секторов, в зависимости от размера файла. Когда происходит обновление данных, ЦП дает указание жесткому диску записать их в следующий доступный сектор. Расстояние от первого сектора до этого нового сектора увеличит скорость считывания данных. Хотя время измеряется в миллисекундах, большее количество случаев разделения данных может привести к значительному замедлению. Такое разделение данных называется «фрагментацией диска», и в большинстве операционных систем есть встроенная программа, которая дефрагментирует диск, переупорядочивая данные таким образом, чтобы информация для программы находилась в одном месте.

Преимущества жестких дисков

Традиционные жесткие диски (HDD) известны как устаревшая технология, которая существует дольше, чем SSD. Однако возраст дает свои преимущества, предоставляя широкие возможности для продвижения во всех аспектах технологии.

Жесткий диск предназначен для чтения, записи и хранения данных. Они являются надежными устройствами для резервного копирования, а также для обычных компьютерных процессов. Технология жестких дисков была значительно усовершенствована, что позволило снизить их стоимость и повысить их общую емкость.

Емкость

Емкость жестких дисков с годами увеличилась, и теперь они поставляются в продажу с объемом памяти 20 терабайт. Многие современные ноутбуки и настольные ПК стандартно поставляются с 250 ГБ памяти.

Производительность

Производительность обычно измеряется скоростью и надежностью устройства. Скорость, с которой жесткие диски обрабатывают данные, значительно выросла за последние годы и хорошо соответствует их назначению.

Однако физические компоненты жестких дисков создают больше ограничений, чем другие устройства хранения. Точная рука теряет точность, если диск движется слишком быстро, а диск может вращаться только с такой скоростью, прежде чем начнет деформироваться или даже сломаться. Ускорение пластины для достижения оптимальной скорости требует времени и приводит к замедлению времени загрузки.

Срок службы/долговечность

Жесткие диски надежно сохраняют данные в течение длительного периода времени без подачи питания и являются предпочтительным методом хранения резервных копий. Срок службы внутреннего жесткого диска при постоянном использовании составляет от трех до пяти лет. Срок службы может быть больше, если устройство представляет собой внешний жесткий диск и хранится в контролируемом пространстве. Регулярный износ устройства является обычным явлением, особенно из-за записи и перезаписи данных в одних и тех же секторах пластины. Долгосрочное хранение на нескольких дисках может быть таким же простым, как использование внешнего жесткого диска. Другой способ получить доступ к этим файлам резервных копий из любого места — использовать систему сетевого хранилища (NAS). NAS — это централизованное хранилище, которое позволяет хранить и извлекать данные для авторизованных пользователей сети.

Портативность

Внешние портативные жесткие диски выполняют те же основные функции, что и внутренние жесткие диски, и могут использоваться с ноутбуками или настольными компьютерами. Внешние накопители продаются с собственными внешними блоками питания. Внутренние жесткие диски компьютера являются «портативными» — это означает, что их можно легко перемещать с одного устройства на другое, — но они менее совместимы со всеми устройствами и требуют больше усилий для перемещения.

Цена

Жесткие диски являются наиболее доступным типом хранилища, поскольку они имеют самую эффективную стоимость за гигабайт. По мере увеличения емкости хранилища цена на жесткие диски меньшего размера снижается. Например, жесткие диски емкостью 500 гигабайт продаются менее чем за 40 долларов.

Что такое твердотельный накопитель (SSD)?

Являясь основным компонентом компьютеров, твердотельные накопители (SSD) отличаются быстрым чтением, записью и загрузкой на современных машинах, что не имеет себе равных по сравнению с традиционными жесткими дисками.

Твердотельный накопитель — это компьютерное оборудование с энергонезависимой памятью (NVM), которое хранит данные без движущихся частей. В то время как жесткие диски (HDD) используют вращающийся магнитный диск и механическую записывающую головку для обработки данных, твердотельные накопители используют заряд в полупроводниках.

Внутренние твердотельные накопители устанавливаются в компьютерах, а внешние твердотельные накопители подключаются так же, как внешние жесткие диски — часто к портам USB 3.0 — и служат для тех же целей. SSD — это запоминающее устройство, в котором для хранения данных используются интегральные схемы, а не механические компоненты. Интегральные схемы уменьшают их габариты и делают работу бесшумной. Например, продукт Apple, такой как MacBook, имеет SSD в качестве жесткого диска, что придает Mac тонкий профиль.

Экспресс энергонезависимая память (NVMe) — это протокол интерфейса логического устройства для доступа к энергонезависимым носителям данных компьютера. NVMe — это стандартная спецификация, используемая на SSD-накопителях, поэтому у каждого производителя нет уникального драйвера устройства. В твердотельных накопителях NVMe используется экспресс-подключение периферийных компонентов (PCIe или PCI Express), которое может обрабатывать несколько запросов от ОС к твердотельному накопителю. PCIe — это распространенный интерфейс высокоскоростного подключения на материнской плате.

Как работают твердотельные накопители (SSD)?

Твердотельные накопители работают с использованием электронных схем для хранения и извлечения данных. Данные хранятся в «блоках», и эти блоки можно полностью записать только один раз. Чтобы сохранить последовательные данные вместе и сократить время отклика, блок должен быть полностью стерт и перезаписан в другом блоке. К сожалению, блоки не долговечны и повреждаются в процессе стирания. Запись/стирание — это то, как происходит износ твердотельного накопителя, и именно поэтому большинство твердотельных накопителей оснащены встроенной технологией «выравнивания износа», которая равномерно распределяет износ и продлевает срок службы устройства.

Некоторые из электронных схем в SSD представляют собой флэш-память NAND (логический элемент «не И»), состоящую из энергонезависимых транзисторов NAND. Энергонезависимые транзисторы NAND хранят данные в виде заряда в полупроводниках на кремниевых микросхемах памяти, установленных в массив, а иногда и на печатных платах. Стеки называются 3D NAND и могут похвастаться гораздо большей емкостью памяти, поскольку ячейки памяти располагаются друг над другом. Одноуровневые ячейки (SLC) — самая дорогая, но и самая надежная разновидность технологии SSD. Добавление дополнительного бита пространства для хранения на ячейку соответственно снижает затраты, и каждый дополнительный сохраненный бит обозначается по-разному, начиная с многоуровневых ячеек (MLC), трехуровневых ячеек (TLC) и, наконец, четырехуровневых ячеек (QLC).

Контроллеры управляют всеми ячейками флэш-памяти, сообщая им, к какой памяти следует обращаться или какой манипулировать. Кроме того, они отвечают за равномерное распределение данных и сборку мусора.

Общие методы, зависящие от форм-фактора, заключаются в том, что твердотельные накопители кэшируют запрошенные данные с более быстрым временем отклика, подобно модулям оперативной памяти. Более быстрое время отклика более желательно по сравнению с кэшированием горячих запросов от жестких дисков, которые в противном случае имели бы малое время отклика.

Твердотельные накопители требуют меньшего энергопотребления, чем жесткие диски, поскольку в них нет движущихся компонентов. Для работы твердотельных накопителей также требуется постоянное питание от рабочего устройства. В то время как SSD без питания теряют данные, когда на них не подается питание, большинство SSD поставляются со встроенной батареей, которая позволяет устройству работать в режиме ожидания и поддерживать целостность данных.

Жесткие диски и твердотельные накопители: сравнение

Каждый тип хранилища имеет свои преимущества и недостатки. Таким образом, сравнение жестких дисков (HDD) и твердотельных накопителей (SSD) необходимо для определения наилучшего соответствия рабочей нагрузке.

Емкость

Ключевое отличие в области хранения заключается в том, что в твердотельных накопителях вместо магнитных пластин используется флэш-память. Новые твердотельные накопители имеют обычно используемые емкости, такие как 128 ГБ, 256 ГБ, 512 ГБ, 1 ТБ и 2 ТБ. Интегральные схемы, которые уменьшают размер устройства, также увеличивают плотность хранения.

Для среднего потребителя самый большой твердотельный накопитель, который можно найти, составляет около 8 терабайт. В 2018 году Samsung и Toshiba представили на рынке твердотельные накопители емкостью 30,72 ТБ в том же форм-факторе 2,5 дюйма, но с толщиной диска 3,5 дюйма и интерфейсом SAS. Чтобы продемонстрировать возможности твердотельных накопителей, компания Nimbus Data анонсировала и поставила накопители большой емкости на 100 ТБ с интерфейсом SATA. Технология SSD постоянно расширяется и совершенствуется, открывая, казалось бы, безграничные возможности. Жесткие диски

существуют дольше, что позволяет значительно увеличивать их емкость с годами, и теперь они поставляются в продажу с объемом памяти 20 терабайт. Многие современные ноутбуки и настольные ПК стандартно поставляются с 250 ГБ памяти.

Производительность

Скорость, с которой SSD обращается к данным, намного выше, чем скорость HDD. В то время как жесткий диск может обрабатывать 500 МБ/с, большинство твердотельных накопителей могут обрабатывать данные со скоростью 7000 МБ/с. Эти более высокие скорости обеспечивают мгновенный запуск и меньшую задержку при входе в систему на устройстве или при загрузке приложений. Кроме того, передача и копирование файлов на SSD происходит значительно быстрее. Из-за времени автономной работы потребляемая мощность примерно на четверть-треть меньше, чем у жесткого диска.

Срок службы/долговечность

Жесткие диски лучше подходят для долговременного хранения. SDD, как правило, менее надежны для длительного хранения из-за утечек данных, которые начинаются после года без питания. Кроме того, по мере того, как они приближаются к своему максимальному количеству записанных терабайт (TBW), их эффективность неуклонно снижается, пока они не достигнут непригодного для использования состояния. TBW твердотельного накопителя — это общий объем данных, которые могут быть сохранены и удалены с устройства. Внешняя версия SSD — это более портативный SSD, чем его стационарный внутренний аналог. Твердотельные накопители особенно полезны в центрах обработки данных, где необходимо быстро передавать большие объемы данных из системы в систему. Внешний жесткий диск более портативный, чем его внутренний аналог, но он используется больше для долговременного хранения, чем для быстрой передачи данных.

Цена

Для дисков меньшей емкости в сочетании с часто используемыми данными твердотельные накопители предлагают лучшую производительность по цене. Чем больше емкость, тем выгоднее становятся жесткие диски. Цены на твердотельные накопители находятся на пути к тому, что однажды они станут такими же экономичными в расчете на гигабайт, как и любые жесткие диски. SSD на 500 гигабайт в настоящее время продается примерно за 55 долларов, а жесткий диск на 500 гигабайт — примерно 24 доллара (на момент написания статьи).

Назначение

Твердотельные накопители используются в основном для быстрого извлечения данных и постоянного использования на ноутбуке или настольном компьютере из-за их низкого энергопотребления и размера. Они используются для повседневных процессов и не должны использоваться для более длительного хранения, как жесткие диски. Твердотельные накопители являются предпочтительным устройством, когда речь идет о быстром и легком перемещении больших файлов.

Жесткие диски, твердотельные накопители и IBM

Решения для хранения данных

IBM предлагает локальные облачные, гибридные решения и решения для хранения данных на флэш-памяти, которые легко интегрируются в потребности вашего бизнеса при одновременном снижении затрат. Преобразуйте и улучшите свой бизнес с помощью комплексного решения для хранения данных, которое интегрирует и обновляет существующую ИТ-инфраструктуру, сокращая при этом затраты.

Откройте для себя решения для хранения данных.