HDD versus SSD

Hoeveel sneller is een SSD vergeleken met harde schijven en is het de prijs waard?

EEN SSD schijf of SSD kan de prestaties van een computer aanzienlijk versnellen, vaak meer dan wat een snellere processor (CPU) of RAM kan. EEN hard disk Drive of HDD is goedkoper en biedt meer opslagruimte (500 GB tot 1 TB zijn normaal), terwijl SSD-schijven duurder zijn en over het algemeen beschikbaar zijn in configuraties van 64 GB tot 256 GB.

SSD's hebben verschillende voordelen ten opzichte van HDD-schijven.

Vergelijkingstabel

HDD versus SSD-vergelijkingsgrafiek

	HDD	SSD

Betekent	Hard disk Drive	SSD schijf
Snelheid	HDD heeft een hogere latentie, langere lees- / schrijftijden en ondersteunt minder IOP's (invoeruitvoerbewerkingen per seconde) in vergelijking met SSD.	SSD heeft een lagere latentie, snellere lees- / schrijfbewerkingen en ondersteunt meer IOP's (invoeruitvoerbewerkingen per seconde) in vergelijking met de vaste schijf.
Warmte, elektriciteit, geluid	Harde schijven gebruiken meer elektriciteit om de platters te draaien, waardoor hitte en lawaai worden opgewekt.	Aangezien een dergelijke rotatie niet nodig is in solid-state drives, gebruiken ze minder stroom en genereren ze geen warmte of ruis.
defragmentatie	De prestaties van HDD-schijven worden slechter door fragmentatie; daarom moeten ze periodiek worden gedefragmenteerd.	SSD-schijfprestaties worden niet beïnvloed door fragmentatie. Dus defragmentatie is niet nodig.
Components	HDD bevat bewegende delen - een motoraangedreven spil die een of meer platte ronde schijven (schotels genoemd) bekleed met een dunne laag magnetisch materiaal bevat. Read-en-write-koppen bevinden zich boven op de schijven; dit alles is ingepakt in een metalen behuizing	SSD heeft geen bewegende delen; het is in wezen een geheugenchip. Het is onderling verbonden, geïntegreerde schakelingen (IC's) met een interfaceconnector. Er zijn drie basiscomponenten - controller, cache en condensator.
Gewicht	HDD's zijn zwaarder dan SSD-schijven.	SSD-schijven zijn lichter dan HDD-schijven omdat ze geen roterende schijven, spil en motor hebben.
Omgaan met trillingen	De bewegende delen van HDD's maken ze gevoelig voor crashes en schade als gevolg van trillingen.	SSD-schijven zijn bestand tegen trillingen tot 2000Hz, wat veel meer is dan HDD.

Inhoud: HDD versus SSD

1 snelheid
- 1.1 Benchmark-statistieken - kleine lees- / schrijfbewerkingen
2 Gegevensoverdracht op een HDD versus SSD
3 Betrouwbaarheid
- 3.1 Slijtage
4 Prijs
- 4.1 Prijsvooruitzichten
5 Opslagcapaciteit
6 Defragmentatie in HDD's
7 Lawaai
8 Onderdelen en bediening
9 Referenties

Snelheid

HDD-schijven gebruiken draaiende schijven van magnetische schijven en lees / schrijf-koppen voor gebruik. De opstartsnelheid is dus langzamer voor HDD's dan SSD's omdat er een spin-up voor de schijf nodig is. Intel claimt dat hun SSD 8 keer sneller is dan een HDD, waardoor ze sneller opstartten.^[1]

De volgende video vergelijkt HDD- en SSD-snelheden in de echte wereld en het is geen verrassing dat SSD-opslag in elke test voor de hand ligt:

Benchmark-statistieken - kleine lees- / schrijfbewerkingen

HDD's: kleine waarden - 175 IOP's, kleine schrijfbewerkingen - 280 IOP's
Flash SSD's: kleine waarden - 1075 IOP's (6x), Small writes - 21 IOP's (0.1x)
DRAM SSD's: kleine waarden - 4091 IOP's (23x), Small schrijft - 4184 IOP's (14x)

IOP's staan voor Input / Output-bewerkingen per seconde

Gegevensoverdracht in een HDD versus SSD

Op een vaste schijf is de gegevensoverdracht opeenvolgend. De fysieke lees- / schrijfkop "zoekt" naar een geschikt punt op de harde schijf om de bewerking uit te voeren. Deze zoektijd kan aanzienlijk zijn. De overdrachtssnelheid kan ook worden beïnvloed door fragmentatie van bestandssystemen en de lay-out van de bestanden. Ten slotte introduceert de mechanische aard van harde schijven ook bepaalde prestatielimieten.

In een SSD is de gegevensoverdracht niet sequentieel; het is willekeurige toegang dus het is sneller. Er is consistente leesprestatie omdat de fysieke locatie van gegevens niet relevant is. SSD's hebben geen lees / schrijf-koppen en dus geen vertragingen door beweging van het hoofd (zoeken).

Betrouwbaarheid

In tegenstelling tot harde schijven hebben SSD-schijven geen bewegende delen. De betrouwbaarheid van SSD is dus groter. Het verplaatsen van onderdelen op een harde schijf verhoogt het risico op mechanisch falen. De snelle beweging van de platters en hoofden binnenin de harde schijf maakt het vatbaar voor "head crash". Hoofdcrashes kunnen worden veroorzaakt door een elektronische storing, een plotselinge stroomuitval, fysieke schokken, slijtage, corrosie of slecht vervaardigde platters en koppen. Een andere factor die de betrouwbaarheid beïnvloedt, is de aanwezigheid van magneten. HDD's maken gebruik van magnetische opslag. Ze zijn dus gevoelig voor beschadiging of gegevensbeschadiging wanneer ze zich in de buurt van krachtige magneten bevinden. SSD's lopen geen risico voor dergelijke magnetische vervorming.

Wear-out

Toen Flash voor het eerst een momentum begon te krijgen voor langdurige opslag, waren er zorgen over slijtage, vooral omdat sommige experts waarschuwden dat vanwege de manier waarop SSD's werken, er een beperkt aantal schrijfcycli was dat ze konden bereiken. SSD-fabrikanten hebben echter veel energie gestoken in productarchitectuur, drive-controllers en lees / schrijf-algoritmen en in de praktijk is slijtage in de meeste praktische toepassingen een probleem voor SSD's..^[2]

Prijs

Vanaf juni 2015 zijn SSD's nog steeds duurder per gigabyte dan harde schijven, maar de prijzen voor SSD's zijn de afgelopen jaren aanzienlijk gedaald. Hoewel externe harde schijven ongeveer $ 0,04 per gigabyte bedragen, is een standaard flash-SSD ongeveer $ 0,50 per GB. Dit is begin 2012 ongeveer $ 2 per GB.

In feite betekent dit dat je een externe harde schijf van 1 TB (HDD) kunt kopen voor $ 55 op Amazon (zie bestsellers op de externe harde schijf), terwijl een SSD van 1 TB ongeveer $ 475 kost. (zie best-sellerslijst voor interne SSD's en externe SSD's).

Prijs vooruitzichten

In een invloedrijk artikel voor Netwerk computing in juni 2015 schreef opslagadviseur Jim O'Reilly dat de prijzen voor SSD-opslag erg snel dalen en met 3D NAND-technologie zal SSD tegen het einde van 2016 waarschijnlijk een prijspariteit bereiken met de HDD.

Er zijn twee belangrijke redenen voor dalende SSD-prijzen:

Toenemende dichtheid: 3D NAND-technologie was een doorbraak die een kwantumsprong in de SSD-capaciteit mogelijk maakte omdat het mogelijk is om 32 of 64 keer de capaciteit per matrijs in te pakken.
Proces efficiëntie: De productie van flash-opslag is efficiënter geworden en de matrijsrendementen zijn aanzienlijk gestegen.

Een artikel uit december 2015 voor Computer wereld voorspelde dat 40% van de nieuwe laptops die in 2017 worden verkocht, 31% in 2016 en 25% van de laptops in 2015, SSD zal gebruiken in plaats van HDD-drives. Het artikel meldde ook dat, terwijl HDD-prijzen niet te veel zijn gedaald, de SSD-prijzen maand na maand consequent zijn gedaald en bijna gelijk zijn aan de HDD.

Prijsprojecties voor HDD- en SSD-opslag, door DRAMeXchange. Prijzen zijn in USD per gigabyte.

Opslagcapaciteit

Tot voor kort waren SSD's te duur en alleen verkrijgbaar in kleinere formaten. Laptops van 128 GB en 256 GB komen vaak voor bij het gebruik van SSD-schijven, terwijl laptops met interne HDD-schijven typisch 500 GB tot 1 TB zijn. Sommige leveranciers - waaronder Apple - bieden "fusion" -schijven die 1 SSD- en 1 HDD-schijf combineren die naadloos samenwerken.

Met 3D NAND verkleinen SSD's waarschijnlijk het capaciteitsverschil met HDD-schijven tegen het einde van 2016. In juli 2015 kondigde Samsung aan dat het 2TB SSD-schijven met SATA-connectors zou vrijgeven.^[3] Hoewel de HDD-technologie waarschijnlijk ongeveer 10 TB uitschakelt, is er geen beperking voor flash-opslag. In augustus 2015 onthulde Samsung 's werelds grootste harde schijf - een 16 TB SSD-schijf.

Defragmentatie in HDD's

Vanwege de fysieke aard van HDD's en hun magnetische platters die gegevens opslaan, werken IO-bewerkingen (lezen van of schrijven naar de schijf) veel sneller wanneer gegevens aangrenzend op de schijf worden opgeslagen. Wanneer de gegevens van een bestand op verschillende delen van de schijf worden opgeslagen, worden IO-snelheden verminderd omdat de schijf moet draaien voor verschillende delen van de schijf om in contact te komen met de lees- / schrijfkoppen. Vaak is er niet voldoende doorlopende ruimte beschikbaar om alle gegevens in een bestand op te slaan. Dit resulteert in fragmentatie van de HDD. Periodieke defragmentatie is nodig om te voorkomen dat het apparaat de prestaties vertraagt.

Bij SSD-schijven zijn er geen fysieke beperkingen voor de lees- / schrijfkop. Dus de fysieke locatie van de gegevens op de schijf doet er niet toe, omdat dit geen invloed heeft op de prestaties. Daarom is defragmentatie niet noodzakelijk voor SSD.

Lawaai

HDD-schijven zijn hoorbaar omdat ze draaien. HDD-schijven in kleinere vormfactoren (bijvoorbeeld 2,5 inch) zijn rustiger. SSD-drives zijn geïntegreerde circuits zonder bewegende delen en maken daarom geen geluid tijdens het gebruik.

Componenten en bediening

Een typische HDD bestaat uit een spil die een of meer platte ronde schijven (genaamd platters) waarop de gegevens zijn vastgelegd. De platen zijn gemaakt van een niet-magnetisch materiaal en zijn bedekt met een dunne laag magnetisch materiaal. Lezen-en-schrijven-koppen bevinden zich boven op de schijven. De schotels worden met zeer hoge snelheden met een motor rondgedraaid. Een standaard harde schijf heeft twee elektromotoren, een om de schijven te laten draaien en een om de lees / schrijfkopeenheid te positioneren. Gegevens worden naar een schijf geschreven terwijl deze langs de lees- / schrijfkoppen draait. De lees-en-schrijfkop kan de magnetisatie van het materiaal direct eronder detecteren en wijzigen.

Demonteerde componenten van HDD (links) en SSD (rechts) drives.

SSD's gebruiken daarentegen microchips en bevatten geen bewegende delen. SSD-componenten bevatten een controller, die een ingesloten processor is die firmware-niveau software uitvoert en een van de belangrijkste factoren is voor SSD-prestaties; cache, waar ook een directory met blokplaatsing en slijtage-egalisatiegegevens wordt bewaard; en energieopslag - een condensator of batterijen - zodat gegevens in de cache naar de drive kunnen worden doorgespoeld wanneer de stroom wordt onderbroken. De primaire opslagcomponent in een SSD is DRAM-vluchtig geheugen geweest sinds deze voor het eerst werd ontwikkeld, maar sinds 2009 is het meer in het algemeen NAND-flashgeheugen. De prestaties van de SSD kunnen worden geschaald met het aantal parallelle NAND-flashchips dat in het apparaat wordt gebruikt. Een enkele NAND-chip is relatief traag. Wanneer meerdere NAND-apparaten parallel werken binnen een SSD, wordt de bandbreedte geschaald en kunnen de hoge latencies worden verborgen, zolang er voldoende openstaande bewerkingen zijn en de belasting gelijkmatig is verdeeld tussen apparaten.

Referenties

Wikipedia: harde schijf
Wikipedia: SSD-station
SSD prijzen in een vrije val - Netwerk computing
Samsung kondigt 2TB solid-state drives voor desktops aan - Samsung-blog
Samsung onthult 2,5-inch 16TB SSD: 's werelds grootste harde schijf - Ars Technica
Consumenten SSD's en prijzen voor harde schijven naderen de pariteit
HDD-zendingen daalden 20% in Q1 2016, Hit Multi-Year Low - AnandTech

Technologie