SSD, SSHD, HDD

Hard Disk Drive – hardurile conventionale

Hardurile (HDD – Hard Disk Drive) contin discuri rotative pe care sunt scrise datele noastre. Acestea se deosebesc intre ele prin capacitate, viteza de rotatii pe minut, interfata de conectare si memoria cache. Hard-urile pentru PC-uri sunt disponibile in 5400 rpm, 7200 rpm si 10.000 rpm. Evident, cele mai intalnite HDD-uri sunt cele cu viteza de 5400 rpm care reprezinta si o optiune foarte accesibila. Acestea se recomanda calculatoarelor simple care nu ruleaza prea multe programe in acelasi timp. Interfetele folosite pentru hard disk-uri pentru calculatoare sunt de tip P-ATA, S-ATA, S-ATA II, respective S-ATA III. Primele doua sunt tehnologii pe cale de disparitie. HDD-urile cu interfete S-ATA II, respective S-ATA III sunt cele mai noi, astfel acestea ofera cea mai buna viteza de transfer.

SSD – hardurile pe baza de memorie flash

SSD-urile sunt niste harduri mult mai rapide care dispun de o memorie flash, bazata pe tehnologie NAND. Ele nu dispun de componente in miscare, astfel sunt mult mai putin vulnerabile la socuri mecanice, functioneaza fara zgomot si au un consum mai redus de energie. La partea tehnica acestea ies invingatoare, insa au dezavantajul pretului ridicat. Daca suntem in cautare de un hard ieftin atunci SSD-urile nu raspund cerintei noastre. Aceastea au aparut relativ recent pe piata si au un pret mai ridicat. Astfel se recomanda calculatoarelor la care timpul de acces este un factor important. Deoarece pretul este mai ridicat dar intr-o continua scadere, se alege deseori un SSD cu o capacitate de stocare mai moderata pentru sistemul de operare si programe, iar cea mai mare parte din date (de exemplu materiale video, poze, etc.) sunt stocate pe un HDD conventional, a carui capacitate de stocare poate fi una mai mare fara un pret ridicat. Un dezavantaj al SSD-urilor este numarul limitat de scriere pe un anumit segment, cu toate ca acest numar nu este foarte mic si la o utilizare generala nu se va pronunta in durata de viata a SSD-ului. Nu este recomandat defragmentarea SSD-urilor nici din acest aspect, dar si datorita faptului ca accesarea datelor nu se face in mod secvential ca la HDD-urile conventionale, deci nu se va arata diferenta de viteza dupa o eventuala defragmentare.

SSHD – tehnologia hibrida

SSHD-urile, dupa cum putem vedea si in denumirea lor, reprezinta o combinatie intre SSD si HDD, bazandu-se pe o tehnologie hibrida. SSHD-urile contin atat parti mecanice cat si memorie flash de o capacitate mult mai mica decat partea mecanica. Memoria flash este destinata stocarii fisierelor mici pentru a creste viteza de citire a a cestora, astfel reducand de exemplu pornirea sistemului de operare. Partea logica este raspunzator pentru alegerea acestor fisiere frecvent citite, utilizatorului nu-i revine nicio sarcina in acest sens.

Daca bugetul permite, SSD sau SSHD sunt solutiile invingatoare pentru obtinerea cresterii vitezei calculatorului cel mai vizibil. Este destul de raspandita utilizarea unui SSD de capacitate mai mica pentru sistemul de operare si programe pe langa care se utilizeaza un HDD mai mare pentru stocarea fisierelor de tip multimedia (largi). Si dintr-un buget redus putem obtine performanta sporita cu un HDD conventional, in acest caz este recomandat unul cu viteza de rotatie de minim 7200 RPM si cu cat mai mare Cache (Buffer).

Durata de viața

Unitățile de stocare SSD nu au componente în mișcare, acestea folosind doar memorii NAND (Flash) și alte cipuri pentru stocarea și transferul datelor, ceea ce le face mult mai rezistente la șocuri sau variații de temperatură. Acestea sunt încă sensibile la câmpuri magnetice puternice, la fel ca un HDD, sau temperaturi extreme, însă anduranța lor este în mod clar mai mare.

Spre deosebire de ele, HDD-urile folosesc motoare, discuri și capete de citire/scriere aflate mereu în mișcare, ceea ce le face susceptibile în special la șocuri. HDD-urile moderne folosesc sisteme de protecție care blochează sau parchează capetele în cazul unui șoc, însă problemele mecanice sau electrice nu pot dispărea în totalitate deoarece lagărele motoarelor se uzează, capetele pot atinge accidental platanele din cauza vibrațiilor iar suprafețele magnetice ale acestora se pot oxida.

Dacă HDD-urile pot fi citite și scrise de un număr teoretic infinit de ori, SSD-urile au însă un număr limitat de scrieri după care celulele de memorie încep să nu mai stocheze corect datele.

Primele SSD-uri apărute de piață au folosit foarte scumpele memorii NAND de tip SLC (care stochează un singur bit într-o celulă de memorie), acestea rămânând exorbitant de scumpe și în ziua de astăzi. Acestea au însă o rezistență foarte mare la uzură, putând fi scrise de un număr foarte mare de ori: între 90.000 și 100.000. Rămase o soluție scumpă care este bună doar pentru mediul enterprise, SSD-urile SLC pot fi considerate inexistente pentru utilizatorul de rând.

Modelele cu memorii MLC (doi biți stocați într-o celulă de memorie) au fost pentru o perioadă alegerea optimă pentru un utilizator obișnuit, însă și acestea au fost destul de scumpe. Rezistând la un număr de 9.000 – 11.000 de scrieri, acestea au o viață îndelungată, însă din păcate nu mai sunt prea ușor de găsit. Cei care consultă cu atenție ofertele actuale vor observa că modelele MLC au devenit cam rare, iar adesea este vorba fie de produse scumpe din gamele superioare, fie de modele mai vechi rămase pe stoc, și ele cam scumpe.

Ieftinirea vizibilă a unităților de stocare SSD din perioada 2014 – 2018 poate fi pusă atât pe îmbunătățirea proceselor de fabricație, dar și pe apariția unei tehnologii NAND mai ieftine dar și mai puțin fiabile: TLC. Stocând trei biți de date într-o singură celulă de memorie, memorii NAND TLC pot fi astfel mai mici și mai ieftine, însă pot asigura și un număr mai mic de scrieri: între 3.000 și 5.000.

Pentru a trece de această problemă, cauzată de interferența electrică dintre două celule adiacente și de limitele tehnologiei Floating Gate specifice memoriilor NAND planare, producătorii au dezvoltat așa-numitul 3D TLC. Probabil una dintre puținele situații unde termenul 3D chiar are sens, memoriile 3D TLC folosesc de fapt o cu totul altă tehnologie NAND, mai precis Charge Trap Flash, iar aceasta permite realizarea unor celule de memorie mult mai rezistente care puteau rezista la 3.000 – 5.000 de scrieri atunci când au apărut și deja promit să depășească anduranța memoriilor NAND de tip MLC.

Explicația pentru limitele la scriere devine astfel evidentă: o celulă SLC reține doar două valori (0 sau 1) și corecția de eroare poate extrage valoarea corectă chiar dacă celula este afectată, însă acești algoritmi încep să dea de greu când au de-a face cu patru valori la MLC sau 8 la TLC.

În prezent, cele mai multe unități de stocare SSD prezente pe piață folosesc memorii NAND TLC, însă trebuie să vă asigurați că acestea sunt de tip 3D pentru a beneficia de cea mai bună anduranță posibilă. Pentru a aprecia calitatea memoriilor folosite, verificați pe pagina producătorului și cantitatea de date pe care acesta garantează ca o puteți scrie. În cazul unui model mai ieftin cu o capacitate de 256 GB, de exemplu, puteți găsi modele care promit 60 – 80 TB, dar există și modele mai bune care asigură 140 – 180 TB.

Deoarece sarcina magnetică cu care un HDD stochează date rezistă mult mai bine nealimentată decât sarcina electrică cu care SSD-ul face același lucru, primul este mai bun pentru arhivarea datelor pe unități de stocare neconectate. Un HDD ținut în dulap poate fi citit și după 10 – 20 de ani, în timp ce datele de pe un SSD păstrat neconectat se pot degrada începând chiar și după 3-4 ani.

Pe scurt: un HDD care este folosit în condiții optime oferă o anduranță foarte mare, însă rămâne într-un final o componentă cu prea multe părți mecanice în mișcare care poate ceda oricând. Un SSD, chiar și un model ieftin banal TLC planar, este mai sigur și oferă o durată de viață suficient de mare.

Performanțele

Un HDD modern este limitat atunci când vine de viteză de interfața de conectare și de capabilitățile tehnologiei. Portul SATA are limitele lui, însă în cazul unui HDD, cel mai mare impediment este chiar modul de funcționare. Folosind unul sau mai multe platane care se rotesc, HDD-ul trebuie să mute capul sau capetele de citire în poziția corectă, iar acest lucru diminuează drastic timpul de acces. Chiar și modelele foarte rapide cu timpi de acces de 2,5 milisecunde sunt cu un ordin de magnitudine mai lente decât un SSD banal, care are timpi de acces de ordinul a 100 – 300 microsecunde.

Din cauza acestor limitări, un HDD modern oferă în general viteze de scriere de 120 – 140 MB/s și nu poate folosi nici măcar avantajele de viteză ale interfeței SATA II. Deoarece HDD-ul este considerat deja un produs care se apropie de finalul vieții, nu mai avem parte de progrese tehnologice majore în domeniu, ci doar de mici îmbunătățiri ale tehnologiilor vechi. Din acest motiv, cam orice HDD cu 7200 de rotații pe minut și o memorie cache de 32 – 64 MB oferă performanțe similare, diferențele apărând la consum și zgomot (prin utilizarea unor turații dinamice) sau alte artificii mărunte de acest fel.

O excepție o constituie așa-numitele HDD-uri hibride, cunoscute mai mult sub acronimul SSHD. Acestea combină un HDD standard cu o unitate SSD mică cu o capacitate de 4 – 8 GB. Aceasta din urmă nu este direct vizibilă pentru utilizator și este utilizată pentru stocarea celor mai des accesate date. Un SSHD oferă timpi mult mai mici pentru pornirea sau oprirea sistemului de operare, însă dincolo de acest aspect, vitezele la scriere și citire sunt cele ale unui HDD obișnuit.

Succesul lor a fost însă limitat deoarece au apărut prea târziu pe piață, când SSD-urile începuseră deja să se ieftinească. Cu excepția laptopurilor ieftine sau a sistemelor desktop ultracompacte, acestea au fost învinse fie de SSD-uri, fie de combinații între un SSD mic și un HDD mare.

Dacă nu puteți sau nu vreți să apelați încă la un SSD pentru unitatea de stocare pe care este instalat sistemul de operare și aplicațiile, un SSHD este cea mai bună idee deoarece aduce niște avantaje, limitate ce-i drept, fără a cere foarte mulți bani în plus. Cei care doresc performanțe bune trebuie să opteze pentru o unitate de SSD, sporul de performanță fiind atât de mare, atât în privința ratelor de transfer cât și a timpilor de acces, încât chiar și un laptop bătrân de acum 6-8 ani pare să fie primit o nouă viață după montarea unei astfel de unități de stocare. Amatorii de performanțe trebuie să fie însă atenți la produsul cumpărat deoarece opțiunile sunt mult mai diversificate.

Cel mai simplu SSD pe care-l puteți alege pentru un sistem desktop sau laptop este banalul model de 2,5″ cu conector SATA. Acesta este încă cel mai bine vândut model și probabil va rămâne așa încă vreo 3 – 4 ani, însă este deja concurat de mai rapidele modele M.2 sau PCIe.

Limitat de viteza interfeței SATA-III la cel mult 600 MB/s pe secundă, un SSD de 2,5″ nu poate oferi mai mult, însă atenție la modelele care oferă mai puțin. Viteza este influențată de calitatea memoriilor folosite, de tipul de memorie (SLC, MLC, 3D TLC, TLC) și de cantitatea de memorie internă cache (modelele foarte ieftine nu folosesc deloc cache).

Producătorii oferă date despre vitezele de scriere și citire, un model standard acceptabil oferind 400 – 500 MB/s la scriere și 500 – 550 MB/s la citire, și despre performanța procesorului intern, unde un model standard acceptabil oferă 60.000 – 80.000 IOPS (operațiuni pe secundă). Nu vă lăsați păcăliți doar de ratele de transfer maxime, numărul de operațiuni pe secundă este extrem de important, iar un SSD din gama inferioară cu 20.000 IOPS la scriere va fi în mod vizibil mai lent decât un model cu 80.000 IOPS.

Unitățile de stocare SSD în format M.2 încep să devină din ce în ce mai vizibile și apreciate deoarece au un format compact și folosesc un conector special care oferă căi de transfer mai rapide. Într-adevăr, deși asociat doar cu unitățile de stocare, conectorul M.2 oferă de fapt conectivitate PCIe 4x, conectivitate SATA-III și conectivitate USB 3.0, putând fi folosit și pentru alte tipuri de componente. Prezent pe laptopuri, unde a înlocuit mSATA, acest conector începe să-și facă loc și pe plăcile de bază pentru sistemele desktop.

Cei care aleg să cumpere o unitate de stocare SSD trebuie să fie însă atenți la ce cumpără. Modelele mai vechi sau cele inferioare moderne folosesc magistrala SATA și nu sunt cu nimic mai bune decât modelele echivalente în format de 2,5″. Modelele cu adevărat interesante folosesc conectivitatea PCIe și oferă rate de transfer care ajung și la 3000 MB/s și peste 120.000 IOPS, însă atenție la compatibilitate.

Primele modele de SSD cu conectivitate PCIe au suferit la capitolul compatibilitate, acestea neputând fi folosite pentru sistemul de operare deoarece calculatorul nu putea inițializa de pe așa ceva la pornire. Pentru a beneficia deplin de o unitate M.2 de tip PCIe trebuie să vă asigurați că aveți un calculator al cărui BIOS este de tip UEFI (în lipsa căruia inițializarea este imposibilă) și că versiunea de UEFI pe care o aveți (sau la care puteți face o actualizare) oferă serviciul de inițializare pentru unitățile de acest tip.

În cazul în care sunteți neatenți, veți învăța despre această incompatibilitate chiar de la instalare deoarece unitățile M.2 SATA și cele M.2 PCIe folosesc conectori cu tăieturi diferite și ultimele nu pot fi nici măcar introduse în locașurile gândite doar pentru primele.

Deoarece SSD-urile în format M.2 și conectivitate PCIe erau nevoie să folosească tot interfața SATA (mai precis cea AHCI) pentru control, Intel a dezvoltat noua interfață logică NVMe (NVM Express). Unitățile de stocare SSD cu format M.2 cu suport NVMe aruncă astfel la coș moștenirea AHCI și beneficiază din plin de paralelismul arhitecturii PCIe, însă aveți nevoie de un sistem (desktop sau laptop) care oferă suport pentru așa ceva.

Teoretic, suportul NVMe ar putea fi extins și pentru plăcile de bază mai vechi cu UEFI, la fel ca în cazul modelelor PCIe AHCI, însă producătorii nu par prea interesați, deci va trebui să optați pentru un calculator care este compatibil de la bun început în cazul în care ideea modificării manuale a UEFI prin inserarea unor drivere DXE nu vă surâde deloc.

În final, cel de-al treilea tip de SSD pe care-l puteți găsi pe piață este cel oferit sub forma unei plăci de extensie PCIe. Un format adoptat încă de acum 10 ani deoarece era mai simplu de produs și permite utilizarea unor memorii mai mari fabricate în procese mai vechi, acesta este încă prezent pe piață și suferă de aceleași limitări pe care le-am menționat la modelul M.2 și oferă cam aceleași avantaje de viteză. Acestea sunt utile celor care doresc performanțe de vârf, dar nu au plăci de bază moderne care să ofere și un conector M.2.

Pe scurt: cum vechiul HDD nu poate susține pretențiile moderne de viteză, SSD-ul banal în format de 2,5″ este cea mai comună opțiune și oferă o performanță vizibil îmbunătățită. Amatorii de performanțe maxime pot opta pentru modelele M.2 sau PCIe cu interfață PCIe AHCI sau NVMe, însă în acest caz trebuie să fiți atenți la compatibilitate.

Capacitatea și prețul

Dacă bătrânul HDD nu poate face față atunci când vine vorba de performanță sau de anduranță, acesta rămâne încă o opțiune viabilă pentru cei care au nevoie de capacități mari de stocare. În condițiile în care cel mai ieftin SSD cu o capacitate de 512 GB este 700 de lei iar cel mai ieftin SSD cu o capacitate de 1 TB este 1500 de lei, HDD-urile sunt încă extrem de atractive pentru cei care au nevoie de mulți terrabytes pentru stocarea tuturor datelor.

Disponibile în variante cu capacități începând de la 500 GB și urcând până la 4 TB în orice ofertă, HDD-urile actuale acoperă necesitățile pentru stocare mare de date și au prețuri între 180 și 580 de lei, gamele populare precum Western Digital Blue sau Seagate Barracuda fiind alegeri sigure. Piața oferă și modele cu capacitate mai mare, de până la 16 TB, însă comercianții locali le aduc ceva mai rar din cauza cererii reduse deoarece modelele de 8 TB au prețuri care încep de la 1000 de lei și ajung, de exemplu, până la 2500 lei în cazul unui Seagate Barracuda Pro de 12 TB.

Oferta de HDD-uri hibride este cam sărăcăcioasă, local putându-se găsi de multe ori doar modelele Seagate FireCuda cu 8 GB de memorie SSD internă, care au prețuri începând de la 280 de lei pentru un model de 500 GB și urcă până la 440 în cazul unuia de 2 TB. În cazul în care aveți un laptop și aveți nevoie de un HDD de 2,5 inchi, opțiunile sunt cam la fel de monotone și plictisitoare.

În cazul SSD-urilor, situația este, în mod evident, mai complicată. Cele mai ieftine modele disponibile astăzi pe piață, adică unitățile cu memorie TLC planară fără cache precum ADATA SU650 sau Western Digital Green, încep de la prețuri de circa 200 de lei pentru versiunile de 120/128 GB sau 300 de lei pentru cele cu capacitate de 240/256 GB. Acestea sunt modele care oferă performanțe acceptabile și care sunt net superioare unui HDD, dar care nu se fac remarcate prin prea multe în lumea SSD-urilor.

Trecând la gamele superioare cu memorii TLC 3D și cache, găsim aici cele mai populare SSD-uri. Pe această listă Samsung 850 EVO, Intel 545s, Micron 1100 sau Western Digital Blue 3D (a nu se confunda cu versiunea Blue simplă planară), acestea începând de la prețuri de circa 400 de lei pentru modelele cu capacitate de stocare de 256 GB și urcând până la 1700 în cazul modelelor cu capacitate de 1 TB. Unele dintre aceste modele consumer urcă chiar până la capacități de 2 sau 4 TB, însă prețurile sunt prohibitive: aproximativ 3500 lei, respectiv 7000 lei.

Cei care urmăresc performanța își vor orienta atenția că SSD-urile în format M.2 sau PCIe care oferă rate de transfer mai mari. Cele mai ieftine modelele M.2 cu conectivitate SATA, cum ar fi de pildă Western Digital Green M.2, au prețuri care încep de la 240 de lei pentru versiunile cu conectivitate logică SATA-III. După cum spuneam însă, acestea nu au performanțe mai bune decât suratele lor și sunt recomandate doar pentru îmbunătățirea unui laptop vechi cu slot M.2.

Modelele performante cu conectivitate PCIe încep de la prețuri ceva mai mari, cum ar fi 350 de lei pentru un model cu capacitate de 128 GB și vreo 500 de lei pentru modelele cu capacitate de 256 GB, gamele mai accesibile fiind Intel 600p, ADATA SX8000, Western Digital Black sau Samsung 960 EVO. Cei care doresc performanțe mai bune și suport NVMe se pot uita către game performante cum ar fi Samsung 960 Pro, un model NAND MLC, însă prețul este cam piperat: aproximativ 1600 lei pentru modelele de 512 GB și 3000 de lei pentru cele de 1 TB.

După cum se observă, HDD rămâne în mod indiscutabil soluția de stocare cu cel mai mic preț pe gigabyte, acesta fiind în unele cazuri extreme și de zece ori mai ieftin. Lucrurile însă evoluează continuu, iar în 3 – 4 ani s-ar putea să vedem o cu totul altă situație.

Pe scurt: utilizarea exclusivă a unei unități SSD rămâne încă o opțiune scumpă, cu excepția cazului unui sistem mai modest care nu necesită mai mult de 512 GB spațiu de stocare. Pentru celelalte situații, o unitate SSD de 256 GB pentru sistemul de operare, aplicații, jocuri și ceva documente care este însoțită de un HDD mare pentru restul datelor precum filmele sau muzica rămâne cea mai bună opțiune din punct de vedere al raportului preț/performanță.

Ce a mai rămas de știut

Pe lângă aceste trei capitole importante, viitorii cumpărători ar mai putea fi interesați și alte detalii minore care poate nu sunt atât de evidente sau atât de importante.

Folosind doar memorii NAND care funcționează la tensiuni scăzute, unitățile SSD au un consum energetic mai mic și disipă mai puțină căldură, aspecte importante pentru un utilizator de laptop. Deoarece nu toate unitățile SSD în format M.2 folosesc o carcasă externă metalică pentru disiparea căldurii, acestea se pot totuși încălzi ocazional mai mult decât s-ar aștepta utilizatorii, acest aspect fiind dăunător pentru anduranța pe termen lung.

Un alt aspect apreciat de toți utilizatorii care-și doresc un desktop sau laptop cât mai tăcut posibil este lipsa oricărui zgomot în timpul funcționării, spre deosebire de HDD-uri, care sunt uneori deranjant de gălăgioase atunci când accesează cantități mari de date fragmentate.

Concluzii

Dispozitivele de stocare SSD încep să pătrundă treptat în calculatoarele personale, pe măsură ce preturile de achiziție scad, iar capacitățile de stocare accesibile din punct de vedere financiar încep să fie suficient pentru sistemul de operare, aplicații, jocuri și ceva documente.

Datorită avantajelor pe care le au, SSD-urile sunt mai potrivite pentru rularea programelor, însă HDD-urile rămân fără îndoială mai atractive pentru filme, muzică și alte tipuri de fișiere care necesită mult spațiu și sunt manevrate suficient de rar pentru ca viteza mai mică a mediului să nu fie un impediment.

Prin urmare, soluția de mijloc, reprezentată de o combinație între SSD și HDD, este una dintre cele mai bune metode pentru a te bucura și de viteze mai mari de operare, dar și de o capacitate generoasă de stocare.