HDD vs. SSD

Quão mais rápido é um SSD em comparação com os discos rígidos e vale a pena o preço?

UMA Disco de Estado Sólido ou SSD pode acelerar significativamente o desempenho de um computador, geralmente mais do que um processador (CPU) ou RAM mais rápido. UMA drive de disco rígido ou HDD é mais barato e oferece mais armazenamento (500 GB a 1 TB são comuns), enquanto os discos SSD são mais caros e geralmente disponíveis nas configurações de 64 GB a 256 GB.

Os SSDs têm várias vantagens sobre as unidades de disco rígido.

Gráfico de comparação

Gráfico de comparação de HDD versus SSD

	HDD	SSD

Apoia	Drive de disco rígido	Disco de Estado Sólido
Rapidez	O HDD possui maior latência, maior tempo de leitura / gravação e suporta menos IOPs (operações de entrada e saída por segundo) em comparação com o SSD.	O SSD possui menor latência, leitura / gravação mais rápida e suporta mais IOPs (operações de entrada e saída por segundo) em comparação com o HDD.
Calor, Eletricidade, Ruído	As unidades de disco rígido usam mais eletricidade para girar os pratos, gerando calor e ruído.	Como essa rotação não é necessária em unidades de estado sólido, elas usam menos energia e não geram calor ou ruído.
Desfragmentação	O desempenho das unidades de disco rígido piora devido à fragmentação; portanto, eles precisam ser periodicamente desfragmentados.	O desempenho da unidade SSD não é afetado pela fragmentação. Portanto, a desfragmentação não é necessária.
Componentes	O disco rígido contém peças móveis - um eixo acionado por motor que segura um ou mais discos circulares planos (chamados de pratos) revestidos com uma fina camada de material magnético. As cabeças de leitura e gravação estão posicionadas em cima dos discos; tudo isso é envolto em uma caixa de metal	O SSD não possui partes móveis; é essencialmente um chip de memória. São circuitos integrados (ICs) interconectados com um conector de interface. Existem três componentes básicos - controlador, cache e capacitor.
Peso	HDDs são mais pesados que unidades SSD.	As unidades SSD são mais leves que as unidades de disco rígido porque não possuem discos, eixo e motor rotativos.
Lidando com vibração	As partes móveis dos HDDs os tornam suscetíveis a colisões e danos devido à vibração.	As unidades SSD podem suportar vibrações de até 2000Hz, o que é muito mais do que o HDD.

Conteúdo: HDD vs SSD

1 velocidade
- 1.1 Estatísticas de referência - pequenas leituras / gravações
2 Transferência de dados em um disco rígido vs. SSD
3 Confiabilidade
- 3.1 Desgaste
4 preço
- 4.1 Perspectivas de preço
5 Capacidade de armazenamento
6 Desfragmentação em HDDs
7 Ruído
8 Componentes e Operação
9 Referências

Rapidez

Os discos HDD usam pratos giratórios de unidades magnéticas e cabeças de leitura / gravação para operação. Portanto, a velocidade de inicialização é mais lenta para os HDDs do que os SSDs, porque é necessária uma rotação para o disco. A Intel afirma que o SSD é 8 vezes mais rápido que um HDD, oferecendo tempos de inicialização mais rápidos.^[1]

O vídeo a seguir compara as velocidades de HDD e SSD no mundo real e não é nenhuma surpresa que o armazenamento SSD saia à frente em todos os testes:

Estatísticas de benchmark - pequenas leituras / gravações

HDDs: Leituras pequenas - 175 IOPs, gravações pequenas - 280 IOPs
SSDs Flash: pequenas leituras - 1075 IOPs (6x), pequenas gravações - 21 IOPs (0,1x)
SSDs de DRAM: pequenas leituras - 4091 IOPs (23x), pequenas gravações - 4184 IOPs (14x)

Os IOPs representam operações de entrada / saída por segundo

Transferência de dados em um disco rígido vs. SSD

Em um disco rígido, a transferência de dados é seqüencial. A cabeça de leitura / gravação física "procura" um ponto apropriado no disco rígido para executar a operação. Esse tempo de busca pode ser significativo. A taxa de transferência também pode ser influenciada pela fragmentação do sistema de arquivos e pelo layout dos arquivos. Por fim, a natureza mecânica dos discos rígidos também introduz certas limitações de desempenho.

Em um SSD, a transferência de dados não é seqüencial; Como o acesso é aleatório, é mais rápido. Há um desempenho consistente da leitura porque a localização física dos dados é irrelevante. Os SSDs não possuem cabeçotes de leitura / gravação e, portanto, sem atrasos devido ao movimento do cabeçote (buscando).

Confiabilidade

Diferentemente das unidades de disco rígido, os discos SSD não possuem partes móveis. Portanto, a confiabilidade do SSD é maior. Mover peças em um disco rígido aumenta o risco de falha mecânica. O movimento rápido dos pratos e cabeças dentro da unidade de disco rígido o torna suscetível a "colisão de cabeça". As falhas de cabeça podem ser causadas por falha eletrônica, falha repentina de energia, choque físico, desgaste, corrosão ou pratos e cabeças mal fabricados. Outro fator que afeta a confiabilidade é a presença de ímãs. Os HDDs usam armazenamento magnético e, portanto, são suscetíveis a danos ou corrupção de dados quando próximos a ímãs poderosos. SSDs não correm risco de distorção magnética.

Desgastar

Quando o flash começou a ganhar impulso para armazenamento a longo prazo, havia preocupações com o desgaste, especialmente com alguns especialistas alertando que, devido à maneira como os SSDs funcionam, havia um número limitado de ciclos de gravação que eles poderiam alcançar. No entanto, os fabricantes de SSD envidam muito esforço na arquitetura do produto, controladores de unidade e algoritmos de leitura / gravação e, na prática, o desgaste não é um problema para os SSDs nas aplicações mais práticas.^[2]

Preço

Em junho de 2015, os SSDs ainda são mais caros por gigabyte do que os discos rígidos, mas os preços dos SSDs caíram substancialmente nos últimos anos. Enquanto os discos rígidos externos custam cerca de US $ 0,04 por gigabyte, um SSD flash típico custa cerca de US $ 0,50 por GB. Isso está abaixo dos US $ 2 por GB no início de 2012.

Na verdade, isso significa que você pode comprar um disco rígido externo (HDD) de 1 TB por US $ 55 na Amazon (consulte os mais vendidos), enquanto um SSD de 1 TB custa cerca de US $ 475. (veja a lista dos mais vendidos para SSDs internos e externos).

Perspectivas de preço

Em um artigo influente para Computação em Rede em junho de 2015, o consultor de armazenamento Jim O'Reilly escreveu que os preços do armazenamento SSD estão caindo muito rapidamente e, com a tecnologia 3D NAND, o SSD provavelmente atingirá a paridade de preços com o HDD no final de 2016.

Há duas razões principais para a queda dos preços do SSD:

Densidade crescente: A tecnologia 3D NAND foi uma inovação que permitiu um salto quântico na capacidade do SSD, pois permite empacotar 32 ou 64 vezes a capacidade por matriz.
Eficiência do processo: A fabricação de armazenamento flash se tornou mais eficiente e o rendimento das matrizes aumentou significativamente.

Um artigo de dezembro de 2015 para Mundo de computador projetou que 40% dos novos laptops vendidos em 2017, 31% em 2016 e 25% dos laptops em 2015 usarão SSD em vez de unidades de disco rígido. O artigo também relatou que, embora os preços dos HDDs não tenham caído muito, os preços dos SSDs caíram consistentemente mês a mês e estão chegando à paridade com o HDD.

Projeções de preço para armazenamento em HDD e SSD, por DRAMeXchange. Os preços são em dólares americanos por gigabyte.

Capacidade de armazenamento

Até recentemente, os SSDs eram muito caros e disponíveis apenas em tamanhos menores. Os laptops de 128 GB e 256 GB são comuns ao usar unidades SSD, enquanto os laptops com unidades internas de HDD são tipicamente de 500 GB a 1 TB. Alguns fornecedores - incluindo a Apple - oferecem unidades de "fusão" que combinam 1 unidade SSD e 1 unidade HDD que funcionam perfeitamente juntas.

No entanto, com o 3D NAND, os SSDs provavelmente diminuirão a diferença de capacidade com as unidades de disco rígido até o final de 2016. Em julho de 2015, a Samsung anunciou que estava lançando unidades de SSD de 2 TB que usam conectores SATA.^[3] Embora seja provável que a tecnologia HDD atinja cerca de 10 TB, não existe essa restrição para o armazenamento flash. De fato, em agosto de 2015, a Samsung apresentou o maior disco rígido do mundo - um drive SSD de 16 TB.

Desfragmentação em HDDs

Devido à natureza física dos HDDs e de seus pratos magnéticos que armazenam dados, as operações de E / S (leitura ou gravação no disco) funcionam muito mais rapidamente quando os dados são armazenados de forma contígua no disco. Quando os dados de um arquivo são armazenados em diferentes partes do disco, as velocidades de E / S são reduzidas porque o disco precisa girar para diferentes regiões do disco para entrar em contato com as cabeças de leitura / gravação. Freqüentemente, não há espaço contíguo disponível para armazenar todos os dados em um arquivo. Isso resulta na fragmentação do disco rígido. A desfragmentação periódica é necessária para impedir que o dispositivo diminua o desempenho.

Com discos SSD, não existem restrições físicas para o cabeçote de leitura / gravação. Portanto, a localização física dos dados no disco não importa, pois não afeta o desempenho. Portanto, a desfragmentação não é necessária para o SSD.

Ruído

Os discos HDD são audíveis porque eles giram. As unidades de disco rígido em formatos menores (por exemplo, 2,5 polegadas) são mais silenciosas. As unidades SSD são circuitos integrados sem partes móveis e, portanto, não emitem ruído ao operar.

Componentes e Operação

Um HDD típico consiste em um eixo que suporta um ou mais discos circulares planos (chamados pratos) nos quais os dados são gravados. Os pratos são feitos de material não magnético e revestidos com uma fina camada de material magnético. As cabeças de leitura e gravação estão posicionadas em cima dos discos. Os pratos são girados em velocidades muito altas com um motor. Um disco rígido típico possui dois motores elétricos, um para girar os discos e outro para posicionar o conjunto do cabeçote de leitura / gravação. Os dados são gravados em um prato conforme passam pelas cabeças de leitura / gravação. O cabeçote de leitura e gravação pode detectar e modificar a magnetização do material imediatamente abaixo dele.

Componentes desmontados das unidades HDD (esquerda) e SSD (direita).

Por outro lado, os SSDs usam microchips e não contêm partes móveis. Os componentes SSD incluem um controlador, que é um processador incorporado que executa o software no nível do firmware e é um dos fatores mais importantes do desempenho do SSD; cache, onde também são mantidos um diretório de posicionamento de bloco e dados de nivelamento de desgaste; e armazenamento de energia - um capacitor ou baterias - para que os dados no cache possam ser transferidos para a unidade quando a energia cair. O principal componente de armazenamento em um SSD é a memória volátil DRAM desde que foi desenvolvida, mas desde 2009 é mais comum a memória flash NAND. O desempenho do SSD pode ser escalonado com o número de chips NAND flash paralelos usados no dispositivo. Um único chip NAND é relativamente lento. Quando vários dispositivos NAND operam em paralelo dentro de um SSD, a largura de banda aumenta e as altas latências podem ser ocultas, desde que haja pendentes operações pendentes e a carga seja distribuída igualmente entre os dispositivos.

Referências

Wikipedia: Unidade de disco rígido
Wikipedia: Unidade de estado sólido
Preços de SSD em queda livre - Computação em Rede
Samsung anuncia unidades de estado sólido de 2 TB para desktops - Blog da Samsung
Samsung lança SSD de 16 polegadas e 2,5 polegadas: o maior disco rígido do mundo - Ars Technica
Os preços dos SSDs e dos discos rígidos do consumidor estão próximos da paridade
Remessas de HDD caem 20% no primeiro trimestre de 2016, atingem baixa de vários anos - AnandTech

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