Лет эдак 10 назад выбор внешнего накопителя был достаточно прост. Собственно, выбора как такового не было вообще: на рынке безраздельно властвовали винчестеры, а единственным параметром, на который имело смысл обращать внимание при покупке портативного хранилища данных — это его объем. Но годы шли, и ситуация коренным образом изменилась: если раньше твердотельные накопители были уделом энтузиастов, то сейчас они уверенно теснят обычные жесткие диски. В чем причина возросшей популярности этих устройств, и так ли они хороши? Давайте попробуем выяснить, столкнув лбами новомодные SSD и классические HDD. Да начнется битва!
Раунд 1: Цена
Пока оппонент не разогрелся, HDD берет нахрапом. Хук слева, хук справа — твердотельному накопителю здесь попросту нечего противопоставить.
Хотя флэш-память дешевеет с каждым годом, в пересчете на гигабайт информации винчестеры все еще остаются куда более выгодным приобретением. Так, например, на момент написания этой статьи средняя цена на внешний жесткий диск WD My Passport емкостью 1 терабайт по данным Яндекс.Маркета составляет 4000 рублей, тогда как терабайтный SSD WD My Passport обойдется вам почти в 12 тысяч, а за более продвинутый SanDisk Extreme Portable придется выложить 14–16 тысяч. Конечно, это не идет ни в какое сравнение с выпущенным в 1988 году Digipro Flashdisk, который можно назвать предком современных твердотельных накопителей: тогда за 16-мегабайтное устройство просили 5 000 долларов США (!).
Тем не менее, разница в 3–4 раза все равно ощутима, и вполне способна стать решающим фактором при выборе гаджета. Поэтому в первом раунде HDD безоговорочно побеждает, открывая счет.
HDD vs SSD — 1:0
Раунд 2: Производительность
SSD учел ошибки, допущенные в первом поединке, и взял инициативу в свои руки, зажав винчестер в угол и стремительно нанося удар за ударом.
Быстродействие — это, пожалуй, один из самых главных параметров, ведь именно от него будет зависеть скорость копирования файлов с ПК на диск, и обратно. И здесь, увы, винчестеры безнадежно отстают. Давайте разбираться, почему.
Каждый HDD представляет собой электромеханическое запоминающее устройство, в котором данные записываются на несколько тончайших алюминиевых или стеклянных пластин («блинов»), покрытых слоем ферромагнетика — соединения, которое способно сохранять намагниченность даже при отсутствии воздействия на него внешнего магнитного поля. Эти пластины размещаются на шпинделе, приводимом в движение электромотором. Запись и считывание информации производятся с помощью блока магнитных головок, за перемещение которых относительно поверхности блинов отвечает специальный привод (актуатор), представляющий собой соленоидный двигатель.
Процесс записи данных на жесткий диск напоминает работу старых пленочных магнитофонов. Поверхность магнитной пластины движется относительно пишущей головки. При подаче тока на последнюю возникает магнитное поле, которое изменяет вектор намагниченности доменов ферромагнетика, благодаря чему происходит кодирование битов информации. Во время считывания, напротив, магнитное поле ранее намагниченных доменов воздействует на считывающий сенсор, и за счет явления магнитной индукции формируется электрический сигнал, передаваемый компьютеру.
Нетрудно догадаться, что производительность HDD напрямую зависит от того, как быстро магнитная головка будет находить нужный сектор во время чтения или записи информации. И с первого взгляда, добиться прироста быстродействия очень легко: достаточно лишь увеличить скорость вращения пластин. Но, увы, на практике это невозможно.
На сегодняшний день скорость вращения шпинделя у топовых внутренних накопителей достигает 7200 оборотов в минуту, что предполагает наличие активного охлаждения — иначе диск попросту перегреется во время работы. Поскольку к компактному корпусу внешнего винчестера кулер никак не приладить, в переносных моделях магнитные пластины вращаются лишь со скоростью 5400 оборотов в минуту, что помогает заметно снизить уровень тепловыделения, возникающий при трении газовой среды о поверхность блинов. Но что, если бы перегрева не было? В таком случае при чрезмерном повышении скорости вращения магнитных пластин неизбежно возникли бы проблемы с позиционированием головок, ведь чем быстрее движется блин, тем сложнее контроллеру, управляющему актуатором, «прицеливаться». И это — только часть многочисленных ограничений, накладываемых на жесткие диски особенностями их конструкции: на перечисление их всех ушел бы десяток статей. Как следствие, даже самые быстрые внешние HDD передают данные на скорости 120–140 МБ/с, но не более.
SSD работают совсем иначе. В твердотельных накопителях в роли носителей данных выступают чипы, созданные по технологии CTF («Charge Trap Flash» — флэш-память с ловушкой заряда). Каждый из них представлен массивом программируемых ячеек, биты информации в которых кодируются путем изменения уровня электрического заряда на тонкой прослойке нитрида кремния, изолированной диэлектриком. При записи к ячейке прикладывается высокое напряжение, в результате чего электроны проникают сквозь толщу диэлектрических слоев, и попадают в ту самую «ловушку». Величина «пойманного» заряда кодирует ту или иную последовательность бит информации.
Перенос электронов осуществляется практически мгновенно. Кроме того, контроллеру SSD не надо «искать» нужную ячейку для записи или чтения данных: он может обратиться к любой из них напрямую. В результате, даже бюджетные модели внешних твердотельных накопителей оказываются в 2.5–3 раза быстрее HDD. Так, например, WD My Passport Go может похвастаться скоростью передачи данных в 400 МБ/с. Подобная производительность недостижима ни для одного из современных портативных HDD, а значит, этот раунд остается за твердотельными накопителями.
HDD vs SSD — 1:1
Раунд 3: Размеры и вес
В третьем раунде оба соперника показали себя достойно, однако SSD все же оказался более техничен.
Для наглядности, давайте просто сравним параметры жесткого диска WD My Passport и SSD WD My Passport Go емкостью 1 ТБ.
Да, расхождение в габаритах минимальное, но оно есть. При этом твердотельный накопитель оказывается в 2 раза легче, чем идентичный по емкости винчестер. И здесь все, опять же, упирается в конструкционные особенности HDD: моторчик привода и актуатор, как и магнитные пластины, весят немало. Причем, если те же блины попытаться сделать тоньше, устройство потеряет в надежности, а если уменьшить их радиус, то упадет и емкость накопителя — в общем, ситуация патовая.
Для твердотельных накопителей такие проблемы не актуальны: внутри миниатюрного корпуса спрятана всего одна печатная плата с распаянными на ней контроллером и флэш-чипами, вес которых несравнимо меньше. Таким образом, победа вновь достается SSD.
HDD vs SSD — 1:2
Раунд 4: Надежность
Увы, но парой синяков винчестер никак не отделается: твердотельный накопитель продолжает уверенно доминировать в этой… да нет, уже не битве, а форменном избиении!
Вы уже знаете, как работает HDD. Но есть один важный нюанс, который мы еще не обсудили — размер самих магнитных головок. В современных накопителях таковой не превышает 120 нанометров у пишущих сенсоров и 70 нанометров — у сенсоров считывающих. Чтобы было понятнее: диаметр человеческого волоса колеблется от 50 до 70 тысяч нанометров, а вирус гриппа имеет размеры около 80 нанометров.
Использование столь крохотных сенсоров позволяет существенно повысить плотность записи, так как магнитные дорожки получаются значительно уже, а значит, их можно расположить более компактно. Но по этой же причине винчестеры оказываются чрезвычайно уязвимы.
Ранее мы привели аналогию с кассетным магнитофоном, однако она не отличается точностью. Если в магнитофоне пленка скользит по пишущей головке, то в HDD сенсоры буквально парят над поверхностью магнитных пластин на высоте около 12–15 нанометров за счет экранного эффекта: под каждой магнитной головкой, словно под крылом взлетающего самолета, образуется воздушная подушка, обеспечивающая необходимую подъемную силу. Такое расстояние является оптимальным: еще больше приближать сенсоры к поверхности блина опасно, если же расстояние увеличить, то силы магнитного поля окажется недостаточно для считывания и записи данных.
Эта особенность и определяет главную уязвимость жестких дисков: если работающий HDD уронить, то он практически гарантированно выйдет из строя. Все дело в том, что при падении любой объект подвергается кинетическому воздействию в сотни, а то и тысячи, g (стандартное ускорение свободного падения, равное 9.8 м/с2) за менее, чем 1 миллисекунду, что для классических винчестеров чревато рядом весьма неприятных последствий. Проскальзывание и смещение магнитных пластин, появление люфта в подшипниках — это еще цветочки. Самым опасным в такой ситуации является соприкосновение блинов и магнитных головок.
Если при падении энергия удара направлена перпендикулярно или под незначительным углом к горизонтальной плоскости HDD, магнитные головки сперва отклоняются от своего исходного положения, а затем резко опускаются к поверхности блина, задевая ее кромкой. К чему это приводит? При самом «благоприятном» стечении обстоятельств магнитная пластина получит повреждения: головка процарапает слой ферромагнетика. При этом пострадает отнюдь не только место, куда пришелся удар (которое, к слову, будет иметь значительную протяженность, так как в момент падения диск работал и пластины вращались), но и участки, по которым рассеялись микроскопические осколки магнитного покрытия: будучи намагниченными, они не смещаются под действием центробежной силы к периферии, оставаясь на поверхности магнитной пластины, препятствуя нормальным операциям чтения/записи и способствуя дальнейшему повреждению как самого блина, так и пишущей головки. Но с большей долей вероятности сенсоры попросту оторвутся и жесткий диск окажется непригоден для эксплуатации.
А иногда случается и такое…
Напротив, у твердотельных накопителей движущиеся детали отсутствуют в принципе, так что уровень их защищенности всецело определяется конструкцией корпуса. Например, WD My Passport Go можно без опаски сбросить на бетонный пол с высоты до 2 метров: корпус из прочного пластика с резиновым бампером это вполне переживет, и находящаяся внутри него печатная плата не получит ни малейших повреждений. Внешний SSD SanDisk Extreme и вовсе способен выдержать ударное воздействие силой до 1500 g, да и высокочастотная вибрация в 2000 Гц ему нипочем, что делает данное устройство идеальным приобретением для любителей активного отдыха.
И, кстати, если уж мы вспомнили о вибрации. Жесткие диски имеют и еще одну крайне неприятную особенность: под действием сильной вибрации их производительность ощутимо падает. Происходит это потому, что снижается точность позиционирования головок, из-за чего резко возрастает время поиска нужных секторов. Надо ли говорить, что SSD полностью лишены этого недостатка? Так что и в этот раз победа остается за ними.
HDD vs SSD — 1:3
Раунд 5: Обслуживание
Давайте пофантазируем. Предположим, вы — заядлый киноман, причем очень придирчивы к качеству картинки. Последний нюанс для нашего мысленного эксперимента важен, ведь если вы всегда смотрите видео с определенными параметрами, то его продолжительность будет прямо пропорциональна объему файла, что упростит наши дальнейшие подсчеты.
Итак, собираясь в командировку, вы купили новенький внешний HDD, и записали на него 10 фильмов, чтобы смотреть с ноутбука в пути: 5 короткометражек по полчаса, которые порекомендовали друзья, один свежий блокбастер длительностью почти 3 часа, пару фестивальных картин, нахваливаемых критиками (каждая — около часа), и в довесок — две французские комедии по полтора часа на тот случай, если новинки окажутся посредственными. Поскольку диск был абсолютно чистым, фильмы записались на него последовательно, один за другим. Расположение файлов можно схематично изобразить так:
На данной схеме:
- оранжевым выделены короткометражные фильмы;
- красным — блокбастер;
- зеленым — фестивальное кино;
- бирюзовым — французские комедии.
Первые три короткометражки оказались очень интересными, а вот две другие — невыносимо скучными, так что вы их сразу удалили, даже не досмотрев. Блокбастер вышел на удивление бодрым, и вы решили сохранить его, чтобы уже дома насладиться спецэффектами на большом экране. Первый независимый фильм оказался претенциозной пустышкой, и также отправился в корзину, второй же, напротив, порадовал глубиной: вы еще определенно к нему вернетесь, чтобы до конца осмыслить. Вот, что у нас получилось в итоге: белым цветом выделено появившееся свободное пространство.
Недалеко от места, где вы остановились, нашлось неплохое кафе с высокоскоростным WiFi, и вы решили накачать еще новинок на обратную дорогу. Ваша коллекция пополнилась полуторачасовым триллером и часовой документальной картиной. Но как они распределились на диске? Триллер (обозначим его желтым цветом) начал записываться туда, где еще недавно располагались короткометражки. Однако, поскольку свободного места оказалось недостаточно, файл был разделен на две части, длительностью 1 час и полчаса. Документальный фильм (выделен синим) занял оставшийся участок, на котором раньше находилась фестивальная картина, а его вторая половина была записана уже после французских комедий.
Так происходит фрагментация данных. Это явление характерно для любого жесткого диска, независимо от модели или емкости. Чем дольше вы будете использовать винчестер, чем чаще удалять файлы и записывать новые, тем на большее количество частей будет разбиваться каждый из них. Когда же количество фрагментов станет исчисляться сотнями, а то и тысячами, и они окажутся разбросаны по разным магнитным пластинам, производительность HDD существенно упадет: на копирование существующих и запись новых файлов станет уходить в разы больше времени, чем раньше, так как контроллеру накопителя придется буквально собирать фильмы, фотографии, аудиотреки и документы по частям, словно пазл.
Поэтому каждый винчестер нуждается в периодической дефрагментации. В ходе этой процедуры операционная система (или специальная программа) перемещает кусочки файлов таким образом, чтобы они располагались на жестком диске последовательно. И если накопитель забит данными до отказа, то процесс может занять несколько часов, причем все это время вы не сможете полноценно пользоваться устройством.
В отличие от HDD, внешние SSD подобным недугом не страдают, ведь доступ к каждой ячейке памяти осуществляется практически мгновенно, а значит, такая проблема, как фрагментация, для твердотельных накопителей попросту не актуальна. С другой стороны, у использующейся в них флэш-памяти есть другая особенность: при перезаписи старых файлов ячейки памяти, которые хранят ненужные данные, должны быть предварительно стерты, и лишь затем в них можно будет сохранять новую информацию. Потенциально это могло бы привести к двукратному падению производительности при каждой перезаписи. Чтобы этого не произошло, был создан механизм «сборки мусора» — автоматической очистки ячеек памяти в фоновом режиме. Таким образом, внешние твердотельные накопители вообще не требуют специального обслуживания, получая еще одно очко в копилку.
HDD vs SSD — 1:4
Победила… дружба?
Бой окончен, оба бойца измотаны до предела и едва держатся на ногах. Рефери выводит их на центр ринга и, к удивлению публики, поднимает руки обоих противников! Как же так?
Хотя SSD опережают жесткие диски практически по всем ключевым параметрам, это еще не значит, что от классических винчестеров следует полностью отказаться. Как и в любой другой ситуации, выбор зависит исключительно от ваших потребностей. Так, например, если вы планируете купить внешний накопитель исключительно под хранение избранных фильмов, и при этом собираетесь пользоваться устройством только дома, то вам идеально подойдет именно HDD: воспроизведение мультимедийного контента не требует запредельных скоростей, а вместительный жесткий диск обойдется вам куда дешевле сопоставимого по емкости SSD.
Если же вы постоянно переносите объемные файлы с рабочего компьютера на домашний, и обратно, планируете брать диск с собой в поездки, или просто опасаетесь за сохранность важной информации, то ваш выбор — компактный и легкий твердотельный накопитель, который работает в несколько раз быстрее обычного винчестера, не боится вибрации, ударов, и даже падений с внушительной высоты.
