Достоинства и недостатки hdd

В цифровую эпоху технологии хранения информации постоянно совершенствуются. На смену механическим жёстким дискам приходят твердотельные накопители, с которыми по быстроте и мощности не сравнится ни один винчестер. Однако SSD, появившись достаточно давно, до сих пор не вытеснили своих, казалось бы, безнадежно устаревших собратьев. Большинство компьютеров, как прежде, оснащаются «традиционными» жёсткими дисками, и тому есть причины.

Как устроен HDD

Жёсткий диск — электромеханический носитель информации, в основе которого лежит принцип магнитной записи. Преимущества и недостатки винчестера отчасти обусловлены его устройством. Поэтому, прежде чем говорить непосредственно о сильных и слабых сторонах носителя, несколько слов о том, как он работает и из чего состоит. А состоит он из следующих частей:

• Интегральная схема, которую также называют платой электроники. Она синхронизирует накопитель с ПК и управляет процессами внутри самого HDD.
• Электромотор. Шпиндельный двигатель заставляет вращаться магнитные диски, а плата электроники следит за тем, чтобы скорость вращения оставалась неизменной.
• Блок пишущих головок. Поскольку современные винчестеры вмещают терабайты информации, одного магнитного диска для записи бывает недостаточно. Соответственно, используется и несколько считывающих головок. Каждая из них входит в состав механизма, который называется «коромысло». Он отвечает за перемещение головки над поверхностью магнитной пластины. Сама же головка в норме никогда не соприкасается с диском: между ними всегда имеется крошечный зазор, толщина которого в 5000 раз меньше, чем у человеческого волоса.
• Магнитная пластина. Этой детали жёсткий диск и обязан своим названием. На пластину магнитная головка записывает информацию.
• Корпус. Он вмещает в себя все детали накопителя. Состоит из пластмассы, однако крышка у него всегда металлическая. Корпус иногда называют гермозоной, поскольку внутри находится очищенный воздух, а иногда даже нейтральный газ. Особая среда нужна для того, чтобы защитить магнитные диски: повлиять на их работу способна даже крошечная пылинка.

Достоинства HDD

Теперь, когда мы разобрались с тем, как устроен винчестер, переходим к его плюсам и минусам. Поскольку они относительны, сравнивать HDD мы будем с его главным конкурентом — твердотельным накопителем.

Основное достоинство винчестера — низкая стоимость. Если жёсткий диск объёмом 2 Тб в 2019 году обойдется в 5-10 тысяч рублей, то за SSD того же объёма придётся отдать от 30 до 70 тысяч. Колоссальная разница в цене обусловлена относительной простотой производства в первом случае и сложностью во втором. HDD — всего лишь механизм, для изготовления которого не нужны ни редкоземельные элементы, ни особые условия. Вторая причина — экономическая: спрос на HDD всё ещё высок, поэтому компаниям не приходится завышать цену, чтобы покрыть производственные издержки, как в случае с SSD.

Объём памяти

Ещё один плюс винчестера — его вместительность. Несмотря на то, что твердотельные накопители постепенно совершенствуются, они всё ещё не могут конкурировать со своими предшественниками на магнитных дисках в плане объёма. Сегодня SSD вмещают лишь до пяти терабайт данных, тогда как объём памяти у HDD доходит до 15 терабайт.

Возможность восстановления

Особенность HDD в том, что он часто выходит из строя постепенно, и у системы есть достаточно времени, чтобы предупредить пользователя о том, что его данные под угрозой. Программа самодиагностики S.M.A.R.T. постоянно контролирует состояние накопителя. Если же он всё-таки выходит из строя, восстановить файлы с него проще и дешевле, чем в случае с SSD. Ремонт компьютера с неисправным SSD обходится дорого.

Ограничения на перезапись

Вечных двигателей, как и вечных электронных устройств, не существует, однако в среднем жёсткие диски служат дольше, чем твердотельные накопители. Обусловлено это тем, что, в отличие от последних, у винчестеров нет ограничений на количество циклов перезаписи, так как информация находится на магнитных пластинах. SSD же устроены подобно флешкам, и файлы записываются на чипы памяти с ограниченным ресурсом. Когда он будет исчерпан, носитель выйдет из строя. Хотя в наши дни, когда компьютерные технологии развиваются стремительно, это достоинство уже не кажется важным: морально накопитель устареет раньше, чем физически.

Недостатки HDD

Несмотря на вышесказанное, жёсткий диск — носитель всё-таки устаревающий, и можно с уверенностью утверждать, что вскоре он полностью выйдет из употребления, как некогда дискета. Причина тому — недостатки HDD, которые и вынуждают производителей искать более совершенные методы записи, чтения и хранения информации.

Скорость

По сравнению с твердотельным накопителем HDD обрабатывает информацию в разы медленнее. Проблема в том, что быстрота чтения/записи у винчестера напрямую зависит от скорости вращения шпинделя, тогда как у SSD механическая часть попросту отсутствует, поэтому максимальная скорость чтения у наиболее дорогостоящих моделей достигает двух Гб/c.

Хрупкость

Выше мы говорили о том, как устроен винчестер. Положение пишущих головок в нём настроено настолько точно, что даже незначительное физическое воздействие (например, вибрация или удар) может не только вывести из строя накопитель, но и вызвать физическое повреждение магнитных пластин, что уже чревато потерей данных. Твердотельный накопитель лишён этого недостатка и боится ударов не больше, чем любая другая микросхема с чипами.

Как и все механизмы, HDD при работе шумит. Звук он издаёт негромкий, но всё же постоянное потрескивание многих пользователей раздражает. В конструкции SSD подвижных элементов нет, а потому и звуков он не издает вообще.

Подводя итог, можно сказать, что, несмотря на все преимущества, винчестеры в скором времени уйдут в прошлое. Произойдет это тогда, когда производители найдут способ снизить среднюю стоимость твердотельных накопителей, то есть сделают их более доступными для рядового пользователя.

На сегодняшний день рынок заполнен SSD и HDD накопителями, но обычный пользователь не знает, чему отдать приоритет: уже знакомому HDD-устройству, или сравнительно новому SSD-накопителю. Магнитный жесткий диск длительное время был доминирующим накопителем для хранения информации на ноутбуках и стационарных компьютерах. Их преимущество было в дешевизне и большом размере памяти. Но сейчас большинство пользователей гонятся за быстрой работой операционной системы и других программ, поэтому актуальными становится SSD-накопители.

Что такое SSD?

SSD представляет собой твердотельное устройство, то есть накопитель, на котором на постоянной основе сохраняются данные, а его принцип работы основывается на применении связки контроллера и перезаписываемых микросхем.

Контроллер является самой важной частью накопителя, он управляет работой, следит за размещением данных, износом памяти и распределяет равномерно нагрузку. За счет быстроты памяти устройство повышает скорость доступа к информации. Такие накопители не нуждаются в выполнении операций, которые связаны с механическими действиями, поэтому основные процессы работают с отправкой адреса и самого блока. Необходимо знать, что данные на SSD-накопитель записываются блоками по 4 Кб, а уничтожаются по 512 Кб. Но помните, что очистка файлов на накопителе происходит следующим образом: файл помечается как удаленный, а физически он все равно остается в памяти. По этой причине количество занимаемой памяти со временем растет, что в следствии замедляет всю работу накопителя.

Что такое HDD?

HDD – это устройство, предназначенное для хранения данных, в основе которого лежит особенность магнитной записи. Правила, по которым работает накопитель, основываются на фиксации изменения магнитного поля поблизости основания диска. Эти данные сохраняются на пластинах, которые покрываются ферромагнетным слоем. На шпинделе фиксируются диски, скорость вращения которых достигает до 15 тысячи оборотов в минуту. HDD-накопители характеризуются скоростью передачи информации приблизительно от 100 до 150 Мб/с, но при такой скорости жесткий диск начинает сильно греться. При каждодневном использовании компьютера с HDD-устройством в домашних условиях скорости передачи вполне достаточно, но уже при использовании его в профессионально-игровых компьютерах или в вычислительных центрах проблемы возникают с производительностью именно из-за жесткого диска.

Преимущества SSD накопителей перед HDD накопителями

Пропускная способность. Как известно, что жёсткие диски ограничены своей быстротой передачи данных, то SSD-устройства обладают высокой скоростью передачи блоков данных и только интерфейсы контроллеров устанавливают ограничения на пропускную способность.

Энергопотребление. Твердотельные диски характеризуются малым энергопотреблением, что дает им преимущество в этой категории.

Вес. По весу SSD приблизительно от 50 до 70 грамм, это приблизительно в 2 раз легче HDD.

Тепловыделение. Твердотельные устройства используют меньше энергии, поэтому их температура при работе намного ниже.

Шум. В этом пункте SSD привлекают покупателя больше, потому что они работают бесшумно, в отличие от HDD.

Надежность. Отсутствие механически движущихся частей помогает полностью устранить вероятность отказа по причине, которая может произойти из-за поломки механики, а в HHD механические детали являются самым уязвимым местом.

Экстремальные условия. При работе магнитные жесткие диски очень восприимчивые к вибрационным нагрузкам, а SSD лучше переносят перепады давления, смену температуры, вибрации и перегрузки, что делает их надежнее.

Быстродействие. Операционная система, расположенная на SSD, загружается быстрее, и также запускаются быстро программы из-за того, что основные операции связаны с поиском данных на диске, а не на перемещении блока головок.

Размеры. Твердотельные накопители в габаритах имеют небольшой размер по сравнению с магнитными жесткими накопителями.

Недостатки SSD

Стоимость. Стоимость HDD намного ниже, чем SDD с таким же количеством памяти.

Ёмкость. Объема памяти на магнитных жестких дисках достиг уже 3 Тб, в отличие от твердотельных накопителей, которые только испытываются с терабайтными объемами памяти.

Число записей. Основным изъяном SSD-накопителей является ограниченное количество циклов перезаписи памяти. Приблизительно от 10 до 100 тысяч операций, связанных с записью или удалением данных в одной и той же ячейке устройства, выдерживает флэш-память. При достижении заданного числа операций винчестер перестает работать.

Уязвимости. SSD-устройство характеризовалось высокой устойчивостью против вибрации, но против колебания электромагнитных волн, внезапного отключения питания и статического электричества имеет большую уязвимость. Причина этого то, что контроллер и SSD-носитель размещены на одной плате, а при скачке напряжения страдает весь накопитель. Чтобы избежать этой проблемы используют аккумуляторы, а дорогостоящие аппараты оснащены системой быстрого или резервного копирования.

Итог

SSD-накопители еще не достигли пика в развитии, поэтому они постоянно совершенствуются. Одним из главных недостатков у SSD остается сложность восстановления информации при поломке. Но при должном подходе этот недостаток можно устранить и использовать данный накопитель для решения ежедневных задач. Поэтому часто SSD и HDD накопители используют вместе.

Первое устройство используют для ускорения работы операционной системы и программ, работающих на ней, второе – для хранения файлов, занимающих большое количество места, фильмов, игр, важной информации. Возможно, нет смысла покупать сразу два разных накопителя, например, по причинам связанных с деньгами. Так что необходимо оценить все положительные и отрицательные стороны каждого накопителя и сделать самостоятельный выбор.

Жёсткий диск, HDD или винчестер – запоминающее устройство для постоянного хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. HDD расшифровывается как Hard Disk Drive, отсюда и название – жёсткий: внутри корпуса устройства находятся диски из металла или стекла, на которых нанесено магнитное напыление. Именно на этот слой и записываются данные.

Сегодня на рынке HDD формата 3.5 дюйма представлены очень широко, причём есть разнообразие не только в объёме винчестеров, но и в скорости их работы, внутреннем устройстве, типе. В этих параметрах стоит разобраться, чтобы понять, какой жёсткий диск лучше приобрести.

Устройство и типы жёстких дисков

Как было сказано выше, жёсткий диск предназначен для постоянного хранения информации, и отличие его памяти от ОЗУ в том, что она энергонезависима – то есть сохраняется на носителе при отключении питания. Жёсткий диск представляет собой электромеханическое устройство, то есть имеет движущиеся детали, и состоит из нескольких основных частей.

Это интегральная схема, которая управляет процессами записи/чтения и работой диска. Она устанавливается поверх основного корпуса диска. В самом же корпусе спрятано сердце винчестера, состоящее из шпинделя (электромотора), который вращает диск; считывающей головки (коромысла), которое подвижно и считывает информацию непосредственно с поверхности носителя, и самих магнитных дисков памяти (их может быть разное количество, располагаются они один над другим, слоями).

На рынке сейчас распространены три типа жёстких дисков:

· SSHD – гибридный жёстки диск, с небольшим объёмом твердотельной флэш-памяти (вернёмся к этому типу позже)

· SSD– полностью твердотельный диск

SSD диски пока достаточно дороги, но выигрывают у HDD в скорости, SSHD – компромисс между твердотельными носителями и магнитными. Если обобщить общие преимущества и недостатки HDD по сравнению с SSD, то получим следующий список.

Преимущества HDD

· Стоимость – HDD диск 3.5” того же объёма обойдётся вам в 3-4 раза дешевле SSD · Объём – HDD формат может похвастаться моделями в 4, 6, 8, 10 ТБ, в то время как SSD достигают пока объёма в 1-2 ТБ, при этом имея заоблачный ценник · Высокий ресурс – нет ограничения циклов перезаписи, жёсткий диск скорее выработает свой механический ресурс (заявленное время наработки на отказ у некоторых моделей доходит до 1 млн. часов) · Возможность восстановить данные с неисправного диска – довольно важная особенность: пригождается редко, но бывает жизненно важна

Недостатки HDD

· Боязнь механических воздействий – даже лёгкий удар, влага, пыль, способны отправить ваш диск на тот свет. Происходит это из-за хрупкости самих магнитных носителей. К ремонту же HDD почти непригодны из-за допусков между деталями в микрометры · Низкая скорость – самый главный недостаток по сравнению с SDD. Отличие здесь может быть как минимум в несколько раз · Большие и тяжёлые – гораздо крупнее и массивнее твердотельных собратьев, из-за чего нежелательны в ноутбуках (хотя там и используется формат 2.5”), и не очень удобны для переноски · Шум и треск при работе – поскольку в диске есть механические части, шум бывает довольно ощутимым; тихим считается диск с шумом менее 26 дБ · Тепловыделение – электродвигатель диска может создавать приличный нагрев диска, тем больше, чем больше скорость вращения шпинделя

Выбрать именно HDD жёсткий диск 3.5” как основной можно смело рекомендовать любому, кто собирает настольный компьютер для дома. На сегодняшний день это позволит сэкономить средства, а для увеличения скорости загрузки операционной системы и работы программ лучше приобрести отдельный диск SSD небольшого объёма, или гибридный диск SSHD.

Гибридные жёсткие диски SSHD

Гибридный жёсткий диск, или SSHD, это простой магнитный жёстки диск, к которому добавлен небольшой объём флэш-памяти. В большинстве моделей это 8 ГБ. Немного, если сравнить с полноценным SSD.

Эта добавленная флэш-память служит в качестве кэша для диска, – вся информация, к которой обращения происходят часто, автоматически записывается именно во флэш-память, что многократно ускоряет доступ к ней. Принцип работы следующий: при обращении к диску информация сначала ищется в самом быстром кэше 1-го уровня (от 16 до 256 МБ, есть у каждого HDD), а после – в кэше 2-го уровня, которым и является твердотельная добавка в 8 ГБ.

Гибридный жёсткий диск не поможет вам загрузить быстрее операционную систему, поскольку флэш-память начинает работать только после загрузки системы, но работу с программами ускорит заметно. Также разница в максимальной скорости передачи файлов с обычным HDD будет невелика – порядка 15%, но вот скорость доступа к файлам может отличаться в десятки раз.

SSHD – это хороший выбор для домашнего медиа-диска, если вы хотите повысить общую скорость работы при большом объёме накопителя, и если скорость для вас важна, но не критична. Пожалуй, лучший выбор из магнитных жёстких дисков. Хотя и минусы тоже есть – цена на SSHD почти вдвое выше, и очень мало моделей поддерживает оптимизацию под RAID-массив (хотя в этом у рядового пользователя редкая необходимость).

Какого объёма кэша хватит?

Речь идёт о объёме кэша 1-го уровня – его величина может колебаться, можно встретить модели с объёмами от 16 до 256 МБ. Это высокоскоростная флэш-память, которая ускоряет работу жёсткого диска, но это ускорение незначительно (порядка 5-10%), и происходит не для всех операций. Например, при последовательном чтении с диска или переносе больших файлов разница в кэше заметна не будет.

Не стоит гнаться за максимальным значением данного параметра – эффективность работы кэша зависит больше от алгоритмов работы кэше, чем от его объёма, к тому же производители стараются для каждой модели подобрать максимально подходящий размер кэша.

Также объём кэша зависит от общей ёмкости жёсткого диска – для моделей до 500 ГБ стоит ориентироваться на 16 Мб кэша, при объёме до 2 ТБ кэш обычно составляет 32-64 МБ. Модели с кэшем 64 МБ и меньше при объёме диска больше 2 ТБ могут оказаться не самыми быстрыми вариантами, стоит это учитывать.

Для объёма диска 2 ТБ и более стандартный объём кэша – 128 МБ, причём для объёмов в 6-10 ТБ предпочтительней, естественно, кэш 256 МБ.

Хотя сам параметр кэша и не очень критичен для скорости работы HDD, но при небольшой разнице в стоимости лучше рассматривать модель с большим объёмом.

Скорость вращения шпинделя – 5400 или 7200?

Один из главных параметров жёсткого диска, непосредственно влияющий на скорость работы: чем физически быстрее считывающая головка окажется в нужной позиции, тем быстрее произойдёт чтение/запись. На сегодняшний день существует средний разброс по скорости стандартных HDD – от 5400 до 7200 об/м. Есть также диски с оборотами в 10 000 об/мин и более, но они на сегодня теряют смысл из-за высокой цены, сопоставимой с SSD дисками или даже дороже, и при этом уступают им в скорости и надёжности.

· 5400 об/м – самая низкая из возможных скорость вращения. Есть вариации чуть побыстрее, со скоростями в 5700-5940 об/м. Такие жёстки диски обладают наименьшей скоростью, но при этом слабее греются, малошумны и долговечны из-за пониженной нагрузки на механический узел. Стоит выбирать, если нужен максимальный объём и надёжность – хорошо подойдут в качестве «библиотечного» хранилища данных, или для хранения информации повышенной важности. Также подойдут в малогабаритные системы, где важно малое тепловыделение.

· 7200 об/м – стандартная скорость HDD, ей обладают большинство моделей. По скорости могут превосходить 5400 об/м в среднем в 1,5 раза. Если вы выбираете HDD в стандартный корпус пк, для вас не критичны небольшой шум и в корпусе организована нормальная система вентиляции то при выборе лучше ориентироваться именно на эту скорость. Перегрев HDD совсем не любят, диски 7200 об/м более чувствительны к режиму эксплуатации.

· IntelliPower – технология, которая предполагает выбор для каждого HDD индивидуальной скорости на этапе тестирования. В итоге скорость таких дисков колеблется около 5400 об/мин. Результат – уменьшено тепловыделение и шанс поломок, также в теории повышается долговечность.

Максимальная скорость передачи данных

Не всегда конечный параметр скорости передачи данных определяет скорость шпинделя – кроме этого есть ещё алгоритмы работы и внутренняя конструкция самого жёсткого диска. Например, на скорость может влиять количество магнитных дисков внутри – ёмкость в 1 ТБ может состоять как из 1-го диска, так и из 4-ёх по 250 ГБ.

Таким образом, по скорости можно выделить две группы HDD –со средними скоростями до 200 Мб/с, и более дорогая, но и самая скоростная среди магнитных жёстких дисков группа со скоростью более 200 Мб/с.

Дорогие модели HDD могут отличаться от дешёвых при равном объёме именно скоростью передачи данных, она будет заметно выше, благодаря многим факторам: может быть лучше оптимизирована кэш-память, иначе организован электро-механический узел, разное количество магнитных дисков на равный объём. Также зачастую дорогие диски более надёжны и устойчивы к внешним воздействиям.

Скорость передачи данных – совокупный результат всех остальных параметров и применённых в диске технологий, поэтому, если ваш выбор зависит в основном от скорости диска, то удобно ориентироваться именно по нему. Чем более диск скоростной, тем он будет дороже.

Какой объём выбрать?

· 250 – 500 ГБ – стоит выбрать как бюджетный вариант, или в офисный пк, когда не требуется большого объёма для хранения медиа-файлов. Для установки программ и системы, впрочем, места вполне хватит. Также небольшой объём, в случае скоростной модели, можно использовать исключительно для установки операционной системы, а данные хранить на более медленно диске большего объёма.

· 1 Тб – 4 ТБ – такой объём подойдёт для домашнего компьютера, хватит для хранения большой коллекции фильмов в hd-разрешениях. Объём минимум в 1 ТБ сейчас является стандартным для рядового пользователя.

· 5 – 10 Тб – максимальный объём для жёстких магнитных дисков на сегодня. Обойдётся вам весьма дорого, и скорее необходим при работе с большими объёмами файлов, например, при профессиональном монтаже. Как вариант – создание RAID массива такого же объёма из дисков по 1-2 ТБ, что позволит увеличить скорость.

На что ещё обратить внимание?

· Оптимизация под RAID-массив. Понадобится, если вы хотите создать массив из нескольких дисков. Смысл в том, что вместо нескольких отдельных дисков система начинает видеть один объединённый, что в разных типах массива повышает скорость или надёжность. Однозначно стоит выбирать, если вам нужна максимальная надёжность или максимальная скорость в массиве.

· Толщина. Почти не имеет значения при установке в стандартный корпус, но может быть важной при монтаже, например, в тонких desktop-корпусах. Зависит в первую очередь от количества магнитных дисков, и может быть либо около 20 мм, или около 25 мм.

Ценовые категории

До 5000 рублей – можно позволить себе стандартный жёсткий магнитный диск ёмкостью до 2 ТБ, без кэша второго уровня. В этой группе лучше обратить внимание на модели ёмкостью в 500 ГБ – 1 ТБ. Они вряд ли будут отличаться высокими параметрами скорости, но это хороший и недорогой вариант, если вам нужен просто винчестер для рабочего компьютера.

От 5000 до 10000 рублей – в этой группе выбор будет зависеть от ваших основных требований – можно либо стремиться к максимальному объёмы накопителя, и приобрести 4 ТБ диск, либо обратить внимание на скорость работы, и тогда лучший выбор – гибридный диск SSHD объёмом до 2 ТБ. Также вы сможете себе позволить за эти деньги организовать RAID массив объёмом в 1-2 ТБ.

От 10000 до 20000 рублей – неплохим приобретением станет SSHD уже на 4 ТБ. Возможности растут пропорционально вложенным средствам – доступный объём увеличивается вплоть до 6-8 ТБ, при этом можно найти модель с повышенной скоростью передачи данных, от 200 Мб/с.

От 20000 рублей – возможности растут пропорционально вложенным средствам, и с таким бюджетом можно приобрести диски максимальным объёмом среди HDD – 10 ТБ, причём с большой скоростью и повышенной надёжностью. А также создать RAID массив огромной ёмкости. Единственный вариант, если жизненно важен именно максимальный объём хранилища. Приобретать стоит в профессиональных целях, вряд ли такое количество терабайт сможет заполнить рядовой пользователь.