Жесткие диски и их польза
Жесткий диск в 2020 году — все еще жизненная необходимость или технологический архаизм? Разбираемся вместе и определяем, для каких целей нам все еще может понадобиться HDD.
Почему жесткие диски уходят в небытие
Магнитные накопители берут свою историю в 1956 году. Тогда компания IBM создала первый жесткий диск — модель 305 RAMAC. Огромный шкаф массой 970 килограммов был рассчитан на целых 5 мегабайт. С тех пор технология принципиально не изменилась: для хранения информации по-прежнему используются магнитные диски. Уменьшились габариты, вырос объем, цена стала доступнее.
Переломным моментом можно считать период после 2010 года, когда на рынке стали появляться твердотельные накопители SSD. С течением времени их доступность только увеличивалась, что приводило к вытеснению привычных HDD.
Во многом это стало возможным из-за нескольких принципиальных недостатков жестких дисков. Первый и самый главный — скорость записи и чтения. HDD редко когда способны предложить скорости больше 120 МБ/с. Во многом это связано с ограничением скорости вращения шпинделя. Модели для ПК остановились на 7200 оборотах в минуту, серверные HDD имеют немного большую скорость вращения шпинделя — до 15 000.
SSD не имеют движущихся деталей, поэтому не ограничены в этом плане. Соответственно, и скорости чтения/записи могут доходить до 770 МБ/с.
Естественно, такая разница ощутимо сказывается на пользовательских задачах. Установка Windows и драйверов, загрузка всех служб и открытие тяжелых файлов — с твердотельным накопителем все это происходит в 2-3 раза быстрее.
Наличие шпинделя в HDD приводит и к другим недостаткам — шуму и вибрациям. В большинстве систем они не критичны, поскольку вентиляторы кулера или блока питания, а также шум окружающей среды обычно громче работы жесткого диска. Но если вы собираете «тихоходную» систему с дорогостоящими комплектующими, то громкий винчестер может сильно раздражать.
Еще один неприятный недостаток — масса проводов, особенно, если у вас все еще устаревшие IDE. В компактных корпусах кабель-менеджмент превращается в настоящую головоломку. Многочисленные кабели становятся одной из причин плохой вентиляции корпуса, что приводит к повышению рабочих температур комплектующих.
Чем опасны и откуда берутся эти температуры, мы рассказали в этом материале.
Самые дешевые гигабайты
Несмотря на все недостатки, цена за мегабайт HDD остается самой низкой. В 1981 году стоимость 1 ГБ пространства на HDD составляла 500 000 долларов. Сейчас это всего 0,025 доллара.
Если говорить об SSD, то цена на 1 ГБ сейчас держится в пределах 8-10 центов. Это лишь незначительно больше стоимости гигабайта для жестких дисков, но аналитики прогнозируют падение цены на 30% в 2021-2023 годах.
Цена — не единственная проблема SSD. Объемы твердотельных накопителей также оставляют желать лучшего. Типичный показатель — 128-512 ГБ. Есть модели на 1-2 ТВ, но ценник на них пока слишком большой для многих покупателей.
Вывод — для хранения больших объемов файлов HDD со своей удельной стоимостью гигабайта остается вне конкуренции. Что это могут быть за файлы? Первое и самое важное — бэкапы. Резервные копии занимают много места и, по сути, просто хранятся, пока не понадобятся. Использовать для этих нужд место на SSD нерационально.
Если у вас есть гигабайты личных фотографий, любимые видеоролики, сериалы или архивы другой полезной информации, то жесткий диск будет незаменим. В таких случаях как раз важен объем, а не скорость записи/чтения, ведь главная задача — долго и безопасно хранить данные. Стоит отметить и тот факт, что отключенные от питания SSD уже через 6-12 месяцев могут потерять данные.
Например, при температуре хранения в 30 градусов и температуре использования 40 градусов срок хранения данных без питания — 52 недели (почти год). Как видно, SSD накопители очень придирчивы к температурному режиму, а изменения хотя бы в 5 градусов могут уменьшить время хранения в 2 раза! С HDD подобных проблем испытывать не придётся.
Также HDD будет полезен для больших игр. Вот вам парочка примеров: Middle-earth: Shadow of War — 105 ГБ, Red Dead Redemption 2 — около 112 ГБ, а всем известная Call of Duty Warzone занимает 108 ГБ. И не забывайте, что многочисленные обновления контента обычно только увеличивают объем. Если у вас SSD на 128 или 256 ГБ, то такие «гиганты» будут занимать непомерно много места.
Да, из-за невысокой скорости чтения и записи жестких дисков игроки могут испытывать небольшие подтормаживания или задержки при смене уровней, особенно, если вы играете в проект с большим открытым миром. Однако пока не существует игр, для которых в официальных системных требованиях прописан SSD.
Есть ли альтернативы?
Если в системном блоке ставить один или несколько жёстких дисков не хочется, то почему бы не воспользоваться внешними?
Самый простой и доступный вариант — купить внешний жёсткий диск, который подключается по USB. Удобно, компактно и относительно дешево. При использовании USB 3.1 скорость копирования данных будет более чем комфортной. Внешние HDD выпускаются объемом до 12 ТБ. Еще можно найти специальные ударопрочные модели, которые только повысят надежность хранения данных.
Более дорогой и эффективный вариант — док-станции. Это специальные подставки, которые позволяют подключить к системе несколько HDD-накопителей. Как правило, подсоединяются через USB 3.0, а сами диски — по SATA. В зависимости от модели можно вставить до четырех 2,5- или 3,5-дюймовых накопителей. Это позволяет быстро и удобно работать с большими объемами данных.
Развитием этой технологии стали дисковые хранилища. К их главным преимуществам относится большее число слотов, поддержка eSATA и RAID-массивов. Последние будут особенно важны для безопасного хранения каких-либо рабочих файлов (документы, мультимедиа и не только). В некоторых моделях есть даже активное охлаждение, поэтому накопители не будут сильно греться.
Наряду с дисковым стоит сетевое хранилище (NAS). Визуально они очень похожи на устройства из предыдущей категории, но имеют несколько отличительных особенностей. В NAS предусмотрен собственный процессор, ОЗУ и Ethernet-порт. Подключаются они по сети, поэтому скорость соединения может доходить до 1 Гбитс. Здесь также включена поддержка RAID, сетевого протокола iSCSI и даже возможность настройки FTP-сервера.
NAS больше подойдет продвинутым пользователям, у которых объем хранимых данных не помещается на один жесткий диск и нужны продвинутые уровни защиты.
Облачные хранилища
Что делать, если на покупку вышеописанных «плюшек» денег нет? Тогда можно хранить данные в Интернете. Здесь помогут облачные хранилища. Очевидная выгода — вам не придется покупать носители, поскольку данные будут храниться на чужих серверах. С другой стороны, для доступа понадобится Интернет, а объемы бесплатного пространства достаточно скромные.
Подробно о тарифах и объемах мы рассказали ранее в этом материале. При выборе нужно учитывать несколько основных параметров:
- Предоставляемый объем на бесплатной основе. Google Диск дает 15 гигабайт и это один из самых щедрых сервисов. Есть еще Mega, который на первый месяц дарит 50 ГБ, а за отдельные действия объем можно временно увеличить до 95 ГБ.
- Максимальный объем загружаемого файла. Актуально, если вы собираетесь заливать бэкапы одним файлом или фильмы в высочайшем качестве.
- Ограничения на загрузку. Часть облачных хранилищ имеет предел данных, которые вы можете загрузить с одного ip-адреса в сутки.
- Стабильность работы. Крупные сервисы вроде Google, Яндекс, Mail.ru и Dropbox работают бесперебойно — 24 часа в сутки, но некоторые китайские облачные хранилища, идущие по очень привлекательным ценам, таким похвастаться не могут.
Дополнительно рекомендуем изучить платные тарифы. В среднем, на Google Диске, «Яндекс.Диске» и «Облако Mail.ru» 2-3 ТБ пространства обойдутся вам в 8-10 долларов ежемесячно. На иностранных ресурсах это будет стоить дороже, поскольку региональных цен там не предусмотрено.
«На SSD всё летает» — слышали такое? Компактные, быстрые, современные — казалось бы, пора уже поменять старый жестак на новенький твердотельник. Но не торопитесь. Рассмотрим подробно оба вида накопителей и определим, для каких задач разумно использовать HDD, а где предпочтение лучше отдать SSD.
Жесткий диск
Жесткий диск (или HDD) — устройство хранения данных, принцип записи информации в котором заключается в намагничивании областей на поверхности магнитных дисков (пластин). Магнитный диск представляет собой поверхность, изготовленную из алюминия, керамики или стекла с нанесенным на нее слоем ферромагнетика.
Для организации хранения данных магнитный диск разбивается на дорожки и сектора, а совокупность дорожек, расположенных одна над другой (на нескольких магнитных дисках), называется цилиндром.
В зависимости от объема памяти, внутри корпуса HDD могут находиться до восьми пластин. Пластины крепятся к шпинделю, вращающемуся со скоростью от 4 до 15 тысяч оборотов в минуту (rpm). Запись и чтение информации с пластины осуществляется при помощи магнитной головки.
За управление работой HDD отвечает электронная плата управления. На ней размещены центральный процессор с интегрированной ПЗУ, сервоконтроллер, кэш-память. Объем кэш-буфера в современных HDD достигает 512 МБ.
В зависимости от типоразмера жесткие диски можно разделить на две группы: 2.5-дюймовые HDD и 3.5-дюймовые. Из-за меньших габаритных размеров первые нашли массовое применение в ноутбуках. Диски формата 3.5″ повсеместно применяются в персональных компьютерах, сетевых хранилищах и системах видеонаблюдения.
В зависимости от области применения жесткие условно делятся на несколько классов:
1) Жесткие диски для персонального компьютера
2) Диски для NAS
3) Серверные HDD
4) Для систем видеонаблюдения
Твердотельный накопитель
Твердотельный накопитель (или SSD) — устройство, использующее для хранения информации флеш-память.
Существует 4 типа флеш-памяти применяемых в SSD:
- SLC (Single-Level Cell) — память с одноуровневой структурой ячеек. В ячейке SLC памяти может храниться только 1 бит. SLC-память характеризуется высокой надежностью и скоростью доступа к данным, большим числом циклов перезаписи, а также высокой стоимостью (цена за 1 ГБ памяти).
- MLC (Multi-Level Cell) — память с многоуровневой структурой ячеек. В одной ячейке MLC памяти может храниться 2 бита. MLC память обладает меньшей надежностью и выносливостью (количество циклов перезаписи), но при этом и стоит дешевле чем SLC.
- TLC (Triple-Level Cell) — память с тремя битами в ячейке. Следующая ступень развития флеш-памяти. Обладает меньшим количеством циклов перезаписи и скоростью доступа к данным. Но цена за гигабайт памяти гораздо ниже, чем у MLC.
- QLC (Quad-Level Cell) — память с возможностью хранить 4 бита в одной ячейке. Последняя (на текущий момент) ступень развития флеш-памяти. По сравнению с предшественниками, обладает меньшей надежностью и скоростью доступа к данным, но гораздо привлекательнее по соотношению стоимость/объем памяти.
Помимо различных типов ячеек для флеш-памяти существует такое понятие, как многослойность. До определенного момента времени производитель наращивал емкость кристалла памяти за счет увеличения количества бит в одной ячейке и уменьшения физического размера ячейки (техпроцесс). Но бесконечно уменьшать размер ячеек нельзя, как и увеличивать их плотность.
На смену двумерной (планарной) памяти пришла трехмерная многослойная память 3D NAND. Сейчас производители освоили процесс производства 96-слойной флеш-памяти 3D NAND, а также представили образцы 128-слойной флеш-памяти.
Кроме типа флеш-памяти есть еще один важный момент, на который необходимо обратить внимание при выборе SSD накопителя — используемый контроллер.
Контроллер управляет операциями чтения/записи данных в ячейки памяти, следит за их состоянием, выполняет коррекцию ошибок, выравнивание износа ячеек, а также другие вспомогательные функции.
В зависимости от используемого контроллера, показатели скорости работы двух SSD, построенных на одной и той же памяти, могут значительно различаться в пользу накопителя с более современным контроллером.
На момент написания статьи актуальными котроллерами являются: SMI SM2263XT, SMI SM2262EN, Phison PS5012-E12, Phison PS5008-E8, Realtek RTS5762, RTS5763DL, Marvell 88ss1093, Samsung Phoenix.
1) SSD накопители SATA — подключаются по интерфейсу SATA3, скорость линейной записи достигает 500 Мбайт/с, чтения — 540 Мбайт/с. Данные накопители можно встретить в ПК и ноутбуках средней ценовой категории.
2) SSD накопители M.2.
2.1) Без поддержки NVMe — подключаются в M.2 разъем, скорость линейной записи достигает 530 Мбайт/с, чтения — 560 Мбайт/с.
2.2) С поддержкой NVMe — подключаются в M.2 разъем, скорость линейной записи достигает 2500 Мбайт/с, чтения — 3400 Мбайт/с. Встречаются в компьютерах и ноутбуках средне-высокого ценового диапазона.
3) SSD накопители PCI-E — подключение выполняется через разъем PCI-E(в большинстве своем это адаптер PCI-E в который установлен SSD M.2 с поддержкой NVMe), скорость линейной записи может достигать 3000 Мбайт/с, чтения — 3400 Мбайт/с.
Что лучше?
Несмотря на все прелести SSD, твердотельники пока не могут полностью вытеснить HDD с рынка. И вот почему:
Характеристика | HDD | SSD |
Стоимость | + | – |
Скорость работы | – | + |
Надежность | + | – |
Количество циклов перезаписи | + | – |
Энергопотребление | – | + |
Тепловыделение | – | + |
Тихая работа | – | + |
Твердотельный накопитель в разы быстрее жесткого диска, от его работы нет шума, а энергопотребление и тепловыделение при работе гораздо меньше. Но по соотношению цена/объем памяти SSD накопитель уступает жесткому диску в 3,5-4 раза. Также HDD обладает большим количеством циклов перезаписи и более высокой надежностью.
При сборке ПК золотой серединой будет гибридный метод организации дисковой подсистемы: SSD накопитель (емкостью 240–250 ГБ) под операционную систему, игры и программы, а HDD (2 ТБ) для хранения документов, видеозаписей и фотографий. Подобное решение будет одновременно и быстрым в плане производительности, и надежным в плане хранения информации, и выгодным в финансовом плане.
Определяем задачи
Прежде чем делать выбор в пользу HDD или SSD накопителя, необходимо ответить на главный вопрос: что для вас первостепенно — объем или скорость работы?
Для хранения данных
Если вы собираете бюджетный ПК, на котором планируется работать и хранить информацию объемом 200–300 ГБ, то оптимальным вариантом организации дисковой подсистемы будет именно HDD, так как он по сей день является самым надежным и выгодным в соотношении цена/объем памяти.
Для работы и игр
При бюджетной сборке с прицелом на работу и игры без хранения больших объемов данных, предпочтение стоит отдать SSD накопителю. За 2500–3000 рублей мы получаем 240–250 ГБ быстрой памяти. Этого объема хватит для установки операционной системы, необходимых программ, игр, а также хранения документов. При этом производительность данной сборки при запуске операционной системы, приложений и игр будет в 3-4 раза выше, нежели у ПК с HDD.
SSD с поддержкой NVMe пригодится тем, кто занимается обработкой видео или работает в других «тяжелых» приложениях. Также его применение целесообразно при сборке высокопроизводительных игровых ПК.
Для устаревших ПК
Установка SSD накопителя позволит дать вторую жизнь и ускорить работу 3-4 летнего ноутбука или ПК. Это прекрасный вариант для тех, кому стало не хватать производительности рабочей станции, а денег на полный апгрейд системы пока нет.
Для NAS систем
Для NAS систем подойдут исключительно специализированные HDD с высокой отказоустойчивостью, повышенной рабочей нагрузкой и временем наработки на отказ. Хотя недавно компания WD представила первые в мире SSD накопители, предназначенные для использования в NAS системах.
Для видеонаблюдения
В системы видеонаблюдения необходимо устанавливать HDD, способные не только работать в режиме 24/7 в не очень благоприятных условиях, но еще и дополнительно оптимизированные (прошивка) для работы в режиме потоковой записи видео с нескольких десятков камер.
Для серверов
При сборке серверов необходимо использовать HDD с увеличенным временем наработки на отказ (2 000 000 часов) и высокой рабочей нагрузкой (550 ТБ в год).
Область применения | HDD | SSD |
ПК (ноутбук) для работы и хранения информации | Да | |
ПК (ноутбук) для работы и игр | Да | |
ПК (ноутбук) для работы в «тяжелых» приложениях | Да | |
Сетевое хранилище NAS | Да | |
Видеорегистратор (видеосервер) | Да | |
Сервер | Да |
Зачастую выбор накопителя не стоит как «или/или» — вполне можно установить и HDD, и SSD, используя каждый накопитель под свои задачи. Кстати, если вы как раз задумались о том, чтобы усилить свой компьютер быстрым твердотельником, рекомендуем заглянуть в этот материал и узнать, как быстро перенести систему с жесткого на SSD.
Твердотельные накопители SSD при сегодняшнем уровне развития технологий существенно потеснили классические жесткие диски. На их стороне потрясающее быстродействие, малые значения энергопотребления и тепловыделения. Уже сейчас понятно, что за SSD будущее, но сбрасывать со счетов старый добрый HDD пока рано.
Когда возникает вопрос замены вышедшего из строя «винта» или модернизации сборки не первой свежести, то у неподготовленного пользователя голова начинает идти кругом. Обилие предложений, вариантов и моделей просто зашкаливает!
Можно, конечно, не заморачиваться, и взять накопитель, что называется «на все деньги», но лучше подойти к вопросу с умом, и купить то, что нужно, предварительно очертив круг возлагаемых на жесткий диск задач.
Линейки жестких дисков
Как в известной поговорке: «Каждый сверчок знай, свой шесток», так и в обширном модельном ряде семейства накопителей существует своя градация и тематические линейки. Каждая из них предназначена для определенных условий работы, в которых полностью раскрывается потенциал диска.
Для массового применения
Семейство накопителей для неспециализированных компьютеров. Наиболее обширная линейка жестких дисков, в моделях которой соблюден баланс скорости и надежности. Основное применение — домашние и офисные рабочие станции. Как правило, жесткие диски данного класса оснащаются кэшем объемом 64 МБ. Показатели шума, тепловыделения и энергоэффективности находятся в пределах усредненных значений. В общем, простая рабочая лошадка, без каких либо особых изысков и амбиций на лидерство.
В линейке универсальных дисков можно встретить модели с параметрами вращения шпинделя от 5400 об/мин до 7200 об/мин. Первые экземпляры более тихие и более «холодные», но в то же время более медлительные.
Если HDD предназначен для длительного хранения пользовательских данных, вариант установки медленного диска более предпочтителен.
В качестве примера обозначения, у производителя Western Digital последняя буква в названии модели как раз обозначает скорость вращения: Z — 5400 об/мин, X — 7200 об/мин. Универсальные модели, обозначение которых заканчивается на Z — снятая с производства «зеленая» линейка накопителей, отличавшаяся малой шумностью и самым низким в классе тепловыделением.
Варианты выбора:
Для игрового ПК и систем графического моделирования
Специальная линейка накопителей, предназначенная для установки в высокопроизводительные системы, где требуется высокая скорость обработки большого объема мелких файлов (обработка 3D-изображений, тяжелые игры, загрузка операционной системы, математическое моделирование). Отличительная особенность данных дисков — технические решения по снижению вибрации подвижных элементов и отменные показатели времени позиционирования головки над произвольной областью поверхности блина накопителя. Достигается это за счет использования двух приводов в системе позиционирования головок диска.
Минимальная скорость вращения шпинделя для этого класса устройств составляет 7200 об/мин, а размер кэш-памяти достигает 64 МБ. В качестве платы за высокое быстродействие — несколько повышенные уровни шума и тепловыделения.
Варианты выбора:
Для сетевых хранилищ
Основная стихия накопителей — работа в режиме постоянных нагрузок по формуле 24/7 (файлообменники, сетевые хранилища небольших организаций и т. д.)
Модельный ряд дисков для сетевых хранилищ имеет свои особенности. Во-первых, потрясающая скорость передачи данных, составляющая солидные 150–180 Мбайт/с. Во-вторых, при плотной компоновке накопителей внутри корпуса сетевого хранилища, для жестких дисков этой линейки характерны низкие значения тепловыделения и энергопотребления. В-третьих, в дисках реализованы специальные конструктивные решения, минимизирующие биения подвижных частей и сводящие на нет вибрацию всего устройства, а, следовательно, ее пагубное воздействие на накопители, установленные по соседству.
Как правило, объем кэша варьируется от 64 МБ до 256 МБ, а значения скорости вращения шпинделя находятся в диапазоне 5400–7200 об/мин. Естественно, все представители данного класса поддерживают работу в составе RAID-массивов различных конфигураций.
Варианты выбора:
Для систем видеонаблюдения
Накопителям для систем видеонаблюдения характерны низкая скорость вращения (5400–5900 об/мин) и лучшая в классе защита внутренних компонентов от вибрации. Для обеспечения высокой скорости обращения, диски оснащаются кэшем, объем которого достигает 256 МБ. На уровне контроллера HDD реализован целый ряд специальных алгоритмов, обеспечивающих сохранность и целостность каждого записанного кадра.
Диски для систем видеонаблюдения могут одновременно записывать видеопотоки транслируемые с 64 HD-камер.
Использовать такие накопители в домашних условиях можно, но их эксплуатация в ПК вряд ли доставит удовольствие! Уж больно они медлительны, шумны и специфичны.
Варианты выбора:
Для серверов и быстродействующих систем
В критически важных для ведения бизнеса системах не обойтись без компонентов надлежащего качества. Специальные жесткие диски наивысшей степени надежности — залог долгого и бесперебойного функционирования IT-инфраструктуры.
Накопители данного класса отличают: беспрецедентно высокое время наработки на отказ (2,5 миллионов часов), высокая скорость вращения шпинделя (вплоть до 10000 об/мин), кэш большого объема (до 512 МБ), высокая скорость передачи (до 267 Мбайт/с), высокоточная система гашения вибраций.
Стихия этих накопителей — работа в составе серверного оборудования файловых хранилищ, центров обработки данных, сопровождение ответственных, критически важных бизнес-процессов корпоративного уровня.
Варианты выбора:
Вывод
Теоретически, в системник можно установить абсолютно любой жесткий диск. Вот только устроит ли пользователя такая сборка? Все же лучше подбирать и устанавливать накопитель исходя из потребностей и выполняемых компьютером задач. Только при таком подходе на выходе можно получить оптимальную с точки зрения вложений/отдачи систему.