HDD, SSHD ir SSD

HDD, SSHD ir SSD
 

Nors didžioji dauguma vartotojų perėjo prie SSD diskų naudojimo, tačiau reikėtų apžvelgti esminius kietųjų diskų HDD (Hard Disk Drive) ir SDD (Solid State Drive) skirtumus.  Kietieji diskai egzistuoja daugiau nei 30 metų. Nuo jų sukūrimo pradžios, labai pakito HDD diskų išmatavimai (nuo 15mm storio iki šiuo metu egzistuojančių 7mm arba 9mm storio) ir jų talpa (2005-aisiais jų talpa buvo 40GB, o šiandien galite įsigyti daugiau nei 2TB talpos HDD). Tačiau reikia pažymėti, kad ir kaip kito šių diskų dydis ir talpa, pati technologija išliko nepakitusi: 1, 2 arba 3 magnetiniai diskai, kuriuose yra saugoma informacija, yra sukami nuo 5.400 iki 15.000 aps./min greičiu ir taip yra nuskaitoma diske esanti informacija.

Nors HDD diskai yra palyginti nebrangūs (~0.05 EUR/GB), jie yra lėti, naudoja pakankamai daug energijos, reikalauja daug vietos kompiuteryje ir negali pasigirti ilgaamžiškumu.

Pirmieji SSD diskai buvo pristatyti rinkoje maždaug prieš dešimtmetį. Tada kūrėjai žadėjo, kad SSD naudos ženkliai mažiau energijos, net 10 kartų bus našesni ir ilgaamžiškesni nei HDD. Dar 2007-aisiais SSD kaina buvo ganėtinai didelė, o pajėgumai nepakankami, tačiau šiandien jau galime džiaugtis gerokai padidejusia talpa (nup 32GB iki 1TB) ir gerokai sumažėjusia kaina, kuri siekia  ~0.40 EUR/GB.

Hibridiniai SSHD (HDD+SSD) yra dar vienas iš informacijos saugojimo būdų, apimančių HDD savybes - didelę talpą ir mažą kainą bei SSD - geresnį veikimą. Tačiau staigiai nukritus SSD diskų kainoms, SSHD hibridiniams diskams taip ir nepavyko įsitvirtinti rinkoje.
 

Trumpa HDD ir SSD diskų apžvalga žemiau esančiame paveikslėlyje:

Dydis svarbu!

Pradedant kurti naujus prietaisus, ypatingai mobilius, nešiojamus, pagrindinis tikslas yra juos sukurti kiek įmanoma mažesnius ir lengvesnius. Iki 2013-ųjų, buvo keliamas reikalavimas, kad saugyklos ertmė būtų 2.5” colio (~6,35 cm) dydžio ir tai nešiojamo kompiuterio viduje užimdavo gana daug vietos. Kol nebuvo leidžiama mažinti apvalių HDD ir SSHD diskų, SSD diskams tokie draudimai neegzistavo. Pastarieji galėjo būti bet kokios formos, siekiant optimizuoti mobiliųjų įrenginių korpusą.

Įvedus mSATA ir M.2 SATA/PCIe SSD formas, buvo galima sumažinti saugyklos dydį maždaug 90% neprarandant galingumo ir nesumažinant perdavimo greičio.

Trumpa 2.5” ir M.2 talpyklų dydžio apžvalga:

Sąsajos: SATA prieš PCIe

Kalbant apie saugyklas, jų veikimas priklauso nuo jose įdiegtos technologijos (magnetinės plokštės, SSD elementai) ir sąsajos. Komerciniuose kompiuteriuose šiandien yra naudojamos 2 tipų sąsajos: SATA ir PCIe.

SATA sąsaja (Serial AT Attachment) buvo išvystyta iki naujausios standartinės sąsajos SATA 3.0, turinčios didesnį nei 600 MB/s perdavimo greitį. Tai buvo ideali sąsaja, tinkanti HDD diskams, nes pastarieji patys tegalėjo išvystyti perdavimo greitį tik iki ~120MB/s, o SSD diskai pasiekdavo  ~500 MB/s perdavimo greitį, todėl SATA sąsaja tapo tinkama tiek HDD, tiek SSHD, tiek SSD.
Tačiau sukūrus naujuosius SSD diskus, galinčius pasiekti iki 2.8 GB/s perdavimo greitį, SATA ėmė tapti kliūtimi, ribojančia perdavimo greitį.

Šiai problemai spręsti buvo sukurta PCIe (PCI Express) sąsaja, kurios teorinis duomenų pralaidumas galėjo pasiekti iki 15GB/s. Ir nors jei toks greitis būtų niekada nepasiektas, PCIe sąsaja vis tiek yra ~20 kartų spartesė nei SATA.

2017-aisiais vis dar susidursime su SATA ir PCIe SSD diskų kombinacijomis, tačiau pati rinka labai greitai persiorientuoja į PCIe, kurių kaina mažėja, taip pat kaip ir kainų skirtumas tarp SATA SSD ir PCIe SSD. Visiems vartotojams rekomenduojama pereiti prie PCIe, tam kad jie galėtų mėgautis greitesniu duomenų perdavimu ir didesniu produktyvumu už nežymiai didesnę kainą.

SLC, MLC, TLC elementų technologija (Cell technology)

Kai 2007-aisiais buvo pristatyti SSD diskai, buvo tik viena galima SLC (Single Level Cell) technologija. Ši technologija buvo sudaryta iš saugojimo elementų, kuriuose buvo galima talpinti 1 bitą informacijos. Kadangi 1 elemente galėjo tilpti 1 bitas informacijos, SSD diskų dydis buvo apribotas, todėl pradiniai SSD diskai negalėjo būti didesni nei 80GB talpos. Taip pat norint sutalpinti didesnį kiekį informacijos reikėjo daugiau elementų, o tai apribojo talpos galimybes ir ganėtinai stipriai iškėlė kainą.

MLC (Multi Level Cell) technologija buvo sukurta daugiausiai dėl iškilusių talpos ir kainos problemų. MLC padidino kiekviename elemente talpinamos informacijos kiekį iki keleto bitų, taip užtikrindama didesnę talpą, sumažindama kainą, garantuodama ilgaamžiškumą ir aukščiausio lygio veikimą.

Augant didesnės talpos už mažesnę kainą poreikiui, buvo sukurta TLC (Triple Level Cell) technologija. Šiuo atveju kiekvienas elementas gali sutalpinti 3 bitus informacijos ir tai šią technologiją pavertė tikrai patrauklia vartotojams.

Yra keletas TLC elementų diegimo būdų, iš kurių geriausiai žinomi yra 3D SSD ir TLC SSD.

Veikimo ir ilgaamžiškumo mitas

Kai pirmą kartą buvo pristatyti TLC diskai, jų sparta bei ilgaamžiškumas nebuvo patenkinami. Veikimo greitis buvo apie 400MB/s, o ilgaamžiškumas kėlė abejonių.

HDD diskų patikimumas yra matuojamas MTBF (Mean Time Between Failures- Vidutinis laikas tarp trikdžių), tuo tarpu SSD diskų patikimumą apibrėžia jų patvarumas (Endurance). Šis vienetas parodo kiek galima įrašyti informacijos į elementus, prieš jiems pradedant silpti. Jei įsivaizduosime komercinį vartotoją, kuris naudoja Office programinę įrangą, internetą, saugo prekių nuotraukas, video filmus, tokiu atveju per dieną jis gali sukaupti apie 5GB informacijos. Tai reiškia, kad toks vartotojas, kuris dirba 250 dienų per metus, per tipišką nešiojamojo kompiuterio gyvavimo ciklą, sukauptų 5TB duomenų:

Galime įsivaizduoti ir dar drastiškesnę situaciją: jei vartotojas per dieną įrašo 25GB duomenų ir taip 365 dienas per metus (be jokių atostogų ar laisvadienių).

Abejuose aukščiau pavaizduotuose pavyzdžiuose, matome, kad nebuvo peržengta 50TB ir 72TB patvarumo riba, kurią turi pirmieji TLC. Kadangi TLC technologija yra tobulinama ir 200TB patvarumas yra visiškai realus,  tai reikš, kad SSD diskas, turintis 200TB tarnaus 21 metus, t.y. gerokai pralenks pačio kompiuterio gyvavimo ciklą.

SED ar non-SED? Štai kur klausimas

Kadangi vis daugiau įmonių susirūpina duomenų saugumu, todėl saugyklų duomenų šifravimas (Encryption) tampa viena svarbiausių užduočių. Šiuo metu egzistuoja 2 kodavimo tipai: techninės arba programinės įrangos pagrindu.

Kodavimas techninės įrangos pagrindu reikalauja SED HDD arba SED SSD. SED (Self Encrypting technology) leidžia realiu laiku atlikti kodavimą techninės įrangos lygmenyje. Kadangi SED technologijai yra reikalinga nesudėtinga programinė įranga, tokia kaip WinMagic, daugelis kompanijų renkasi programinės įrangos pagrindu paremtą kodavimą - BitLocker, kuris egzistuoja  Windows 7 Enterprise arba Windows 10 Professional paketuose.

Kadangi HP diegia SED HDD ir SSD diskus daugelyje įrenginių, buvo pastebėta, kad didelė dalis vartotojų pereina prie programinės įrangos pagrindu paremto kodavimo, tampančio vis pigesniu ir lengviau valdomu, tokiu kaip  BitLocker.

HP pasiūlymai ir rekomendacijos

Kadangi 2016-aisiais daugelis HP produkcijos vartotojų rinkosi TLC SSD, HP nori užtikrinti, kad galės vartotojams pasiūlyti naują PCIe TLC SSD (šie įrenginiai yra brangesni, tačiau pasižymi 4 kartus geresniu veikimu).

Tiems klientams, kuriems kaina yra itin svarbus faktorius, artimiausiu metu HP visoms platformoms pasiūlys naują SSD, kuris yra SATA TLC SSD be RAM Cache, tai reiškia, kad jis yra pigesnis, o veikimas pagerintas minimaliai.