Що краще обрати для домашнього комп’ютера: HDD чи SDD накопичувач

Задавши подібне запитання консультанту з магазину техніки, ви з більшою ймовірністю отримаєте однозначну відповідь: «беріть SSD, він набагато швидше, новіше і краще за будь-який жорсткий диск». Чи так однозначно?

Як у комп’ютерів, так і у ноутбуків є два основних типи постійних накопичувачів: SSD і HDD. Кожен з них має безліч параметрів, за якими можна оцінити продуктивність пристрою. Але це ще не все, адже параметри впливають на вартість диска.

Але що взагалі означають ці дві абревіатури? Який пристрій краще вибрати для роботи комп’ютера або лептопа? Розберемося далі.

Принцип роботи HDD

Жорсткий диск (HDD, англ. – Hard Disk Drive) – запам’ятовуючий пристрій довільного доступу, заснований на принципі магнітного запису. Структурно такий накопичувач складається з алюмінієвої пластини (іноді скляної або керамічної), а також голівки, що обертається.

На пластину наноситься тонкий шар феромагнетика завтовшки кілька мікрометрів, що розбиває її на безліч доріжок, кластерів та секторів. При підключенні живлення з певною швидкістю починає обертатися шпиндель, до якого прикріплена робоча поверхня (пластина або диск). Головка рухається електроприводом, постійно зчитуючи різні дані.

Якщо заглибитися в механізм роботи трохи далі, то можна описати процес запису даних на диск наступним чином. При подачі змінного струму шпиндель пластини обертається і має вектор намагніченості доменів (тобто розташування секторів, доріжок та кластерів на диску у визначеному порядку). Далі на котушку головки також подається струм, завдяки якому на ній утворюється змінне магнітне поле, яке впливає на феромагнетик і змінює його структуру. Приблизно так відбувається запис нових даних на диск.

Кількість пластин HDD визначає ємність такого накопичувача. Чим їх більше, тим більший обсяг пам’яті може вмістити. Отже, і голівок, що зчитують, повинно бути більше (дві для одного диска, так як він читається з двох сторін).

Характеристики жорстких дисків

З технічної точки зору кожен HDD-накопичувач можна охарактеризувати за кількома критеріями:

• Обсяг пам’яті. Найчастіше у домашньому використанні зустрічаються диски з ємністю 512 Гб або 1 Тб. Звичайно, чим більше пам’яті пропонує HDD, тим вища його вартість.
• Форм-фактор. Простіше кажучи, це розмір жорсткого диска. Найбільш поширені LFF та SFF HDD, діагональ яких становить 3.5″ та 2.5″ відповідно. Перший варіант використовується у настільних комп’ютерах, другий – у ноутбуках.
• Частота обертів. Цей параметр відображає те, як швидко шпиндель обертає пластини. Простіше кажучи, це показник швидкості, адже від нього залежить кількість інформації, яку диск встигне записати/прочитати. Знову ж таки, в «домашньому секторі» частіше зустрічаються HDD із частотою обертання 5400 або 7200 обертів на хвилину. Серверні рішення пропонують вже 10000 об/хв і більше.
• Об’єм буфера. Будь-яка операційна система має ті файли, якими вона користується найчастіше. Логічно, щоб доступ до них здійснювався швидше, ніж пошук невеликого документа, що загубився, десь у глибинах вашого жорсткого диска. У HDD є окремий блок кеш-пам’яті, де і зберігаються файли, що часто використовуються, що повинно прискорювати роботу системи. Зазвичай обсяг такого буфера дорівнює 32, 64, 128 Мб та більше.
• Рівень шуму. Зрозуміло, що будь-який пристрій, у складі якого є компоненти, що рухаються (у разі HDD це, як мінімум, зчитуючі голівки і пластини), шумітимуть. При виборі жорсткого диска це не менш важливий фактор, адже деякі накопичувачі такого типу без перебільшення можуть дратувати під час роботи.

Крім того, сучасні жорсткі диски можуть похвалитися підтримкою різноманітних технологій. До них можна віднести, наприклад, Native Command Queuing (NCQ), що підвищує ефективність операцій читання/запису.

Плюси та мінуси

Саме час поговорити про переваги та недоліки жорстких дисків у порівнянні з SSD.

Плюси:

• Низька ціна.
• Надійність та довговічність.
• Легко відновити видалену інформацію.
• Вміщують великий обсяг пам’яті (до 10 Тб).
• Витримують більше циклів перезапису.

Мінуси:

• Дуже низька швидкість читання/запису (особливо під час роботи з дрібними файлами).
• Шумлять.
• Високе енергоспоживання.

Твердотільний накопичувач та принцип його роботи

Твердотільний накопичувач (SSD, англ. – «Solid-State Drive») – пристрій, що запам’ятовує, що працює на основі енергонезалежної флеш-пам’яті типу NAND. На відміну від жорсткого диска він не містить механічних компонентів, що рухаються. Структурно в SSD-накопичувачі можна виділити чотири елементи: NAND-чіпи (flash-memory), DRAM-пам’ять (cache), контролер та друковану плату:

• NAND-чіпи – це місце для зберігання даних.
• DRAM-пам’ять – аналог швидкої кеш-пам’яті HDD.
• Контролер – виступає посередником між накопичувачами та іншими компонентами комп’ютера.
• Друкована плата – необхідна для з’єднання всіх модулів.

Можна припустити, що якщо в жорсткому диску для пошуку інформації на головці, що зчитує, доводилося б «бігати» по всій пластині, то в SSD всі дані доступні практично миттєво. Насправді тут є свій нюанс – пропускна спроможність інтерфейсу. Простіше кажучи, сам по собі твердотільний накопичувач може бути в сотні разів швидше за HDD, але «роз’єм», по якому він підключається має обмеження на швидкість передачі даних.

Сьогодні використовується два види інтерфейсів: SATA та NVMe. Перший має максимальну пропускну здатність 600 МБ/c, тому весь свій потенціал такий SSD реалізувати не зможе, упираючись у стелю. У свою чергу, спеціалізований під твердотільні накопичувачі стандарт NVMe, перша робоча версія якого дебютувала в 2011 році, зміг зняти це обмеження.

Таким чином, якщо ми беремо два SSD-диски з SATA-інтерфейсом та NVM Express, останній буде працювати набагато швидше. Наприклад, пропускна здатність твердотільного накопичувача формату M.2 SATA не перевищує 600 МБ/с (3 Гбіт/с для SATA II та 6 Гбіт/c для SATA III), тоді як у M.2 NVMe (PCIe) цей показник становить уже майже 4000 МБ/с, забезпечуючи майже 6-кратний приріст.

Типи флеш пам’яті

Фактично NAND-чіпи складаються з транзисторів, які включаються при подачі на них напруги. Залежно від величини заряду вони запам’ятовують різні стани. Наприклад, на транзистор подається напруга X, що дорівнює стану «0». При певній напрузі Y, відмінній від X, значення певної комірки пам’яті дорівнюватиме вже «1». Залежно від того, скільки станів може запам’ятати осередок, виділяють кілька типів NAND-пам’яті:

• SLC (Single-Level Cell) – комірка пам’яті, в якій зберігається інформація об’ємом всього в 1 біт. Це найбільш швидкий і стійкий до перешкод тип NAND-чіпів, так як ймовірність помилитися між станами мінімальна, адже їх всього два: «0» і «1» при відповідних напругах. Крім того, ресурс циклів перезапису у SLC максимальний, енергоспоживання нижча, але вища за вартість.
• MLC (Multi-Level Cell) – осередок пам’яті, що запам’ятовує 2 біти інформації. Тут за допомогою транзисторів розпізнається вже 4 логічні стани (з’являється 2 розряди замість 1): “00”, “01”, “10” і “11”. Нижче продуктивність та менший ресурс роботи.
• TLC (Triple-Level Cell) – тип NAND, де пам’ять осередку обмежується вже 3 бітами. Неважко здогадатися, що станів тут 23. Зростає ймовірність помилки при читанні даних (оскільки доводиться розрізняти набагато більше значень напруги), нижче продуктивність, менша довговічність, але більша ємність і доступна ціна.
• QLC (Quad-Level Cell) – осередок пам’яті, що запам’ятовує 4 біта інформації (від «0000» до «1111», тобто 16 станів). SSD з даним типом NAND-чіпів є найдешевшими (за вартістю зберігання 1 Гб), але ще менш продуктивними та зносостійкими.

Характеристики твердотільних накопичувачів

Головними параметрами при виборі SSD можна назвати наступні варіанти:

• Обсяг пам’яті. Так склалося, що практично будь-який твердотільний накопичувач буде набагато дорожчий за жорсткий диск аналогічної ємності (якщо ми розглядаємо один сектор застосування). Якщо ви розраховуєте обмежитися єдиним SSD у своєму пристрої, а питання грошей стоїть гостро, над обсягом доведеться добре подумати.
• Форм-фактор. SSD-накопичувачі відрізняються за габаритами та розмірами посадкових отворів. Існують моделі з маркуванням “2242”, “2280” та ін. У цьому випадку перші дві цифри – ширина диска, останні дві – його довжина. Існують і інші форм-фактори, тому перед покупкою обов’язково перевірте SSD якого формату підтримує ваш ноутбук/комп’ютер.
• Інтерфейс. У сучасних твердотільних накопичувачів виділяють три основні протоколи підключення: ATA, NVMe та SCSI. Для кожного з них є окремий інтерфейс: SATA, PCIe та SAS. Перші два зазвичай використовуються у домашніх цілях, тоді як останній застосовується у серверних масивах. SSD на основі SATA, як правило, дешевші, але менш продуктивні. У свою чергу SSD на базі PCIe більш дорогі та швидкі.
• Тип флеш-пам’яті. Як ми вже з’ясували, в основному виділяють чотири типи NAND-чіпів: SLC, MLC, TLC та QLC. Проте, кожен з них має ще й інші маркування: «3D-NAND», «V-NAND» та інші, але це вже тема окремої статті. Втім, якщо бюджет дозволяє, варто брати SLC/MLC пам’ять. Інакше можна звернути увагу на QLC, а золотою серединою тут буде SSD із типом пам’яті TLC.

Плюси та мінуси

Тепер розберемося з основними перевагами та недоліками SSD-накопичувачів.

Плюси:

• Безшумна робота.
• Величезна швидкість читання/запису даних (швидше завантаження ОС тощо).
• Найменше енергоспоживання.
• Не містять механічних елементів та краще витримують падіння.
• Більш стійкі до екстремальних температурних умов.

Мінуси:

• Дорогі.
• Найменший ресурс перезапису пам’яті.

Відновити дані при видаленні набагато складніше (іноді майже неможливо).

Підсумок

Отже, що ми маємо у сухому залишку? Жорсткі диски – більш надійні та «народні» у багатьох планах накопичувачі. Вони набагато дешевші порівняно з SSD, можуть мати більший обсяг пам’яті та відрізняються величезним ресурсом перезапису. Такі сховища можуть служити вірою і правдою до 10 років. Крім того, вони простіші і у використанні. Наприклад, практично будь-який випадково видалений файл з HDD, при особливих маніпуляціях можна відновити. Втім, деякі вважають це за недолік.

З іншого боку, твердотільні накопичувачі, що приваблюють швидкістю роботи, яка може досягати 30-кратної різниці, обійдуться набагато дорожче. Натомість SSD-диски не дратують монотонним потріскуванням під час роботи та споживають менше енергії.

Якщо вам потрібен надійний об’ємний носій, який не доведеться міняти найближчими роками, а швидкість роботи не є вирішальним фактором, вибирайте HDD. Жорсткий диск можна використовувати як велику скриню для фотографій, відео та інших файлів.

Якщо ви не готові миритися з тривалим запуском програм та завантаженням ОС, обов’язково вибирайте ноутбук із SSD або прикупіть твердотільник для комп’ютера. Для роботи системи та деяких часто використовуваних вами програм загалом може бути достатньо 256 Гб. А якщо дозволяє бюджет, то покупка SSD на 512 Гб або навіть 1 Тб явно не буде безглуздою. Втім, все залежить від конкретного використання сценарію.