هارد دیسک در برابر SSD؛ با انواع درایوهای ذخیره سازی آشنا شوید

سال ها بود که هارد دیسک ها یارای پیشرفت در کنار سایر قطعات کامپیوترها را نداشتند و کیلومترها از دیگر سخت افزارها عقب مانده بودند. اما با رواج SSDها شرایط عوض شد و تجهیزات ذخیره سازی با پیشرفتی سریع خود را به قافله سایر سخت افزارها رساندند. در این مطلب قصد داریم مروری بر تکنولوژی های SSDها و مقایسه آن ها با هارد دیسک ها داشته باشیم.

نحوه کار SSD و هارد دیسک؛ فلش در مقابل مگنت

نحوه کارکرد هارد دیسک ها و SSDها تفاوت های اساسی با هم دارند. اصول کار هاردها بر صفحات مغناطیسی مبتنی است اما SSD ها بر خلاف هارد دیسک ها فاقد هر گونه قطعه متحرکی هستند و از چیپ های حافظه NAND بهره می برند. در هارد دیسک سریع تر، سیستم عامل سریع تر اجرا می شود، برنامه ها با سرعت بالاتری نصب می شوند و فایل ها هم در مدت کوتاه تری منتقل می شوند. SSDها اما از این نظر برتری قابل ملاحظه ای نسبت به هارد دیسک ها دارند و گاه سرعت چندین برابری را ارائه می کنند.

دیسک های سخت شامل صفحات گرد به نام پلاتر هستند که به طور معمول از آلومینیوم یا شیشه ساخته شده اند. در فرایند ثبت اطلاعات، پوشش فلزی روی پلاتر خاصیت مغناطیسی یا غیر مغناطیسی به خود می گیرد و اطلاعات به صورت بیت های 0 یا 1 روی آن ذخیره می شود. هر چه سرعت چرخش پلاترها بالاتر باشد، سرعت خواندن و نوشتن و در نتیجه سرعت کارکرد هارد دیسک هم بالاتر می رود.

در فرایند نوشتن اطلاعات در SSDها، ابتدا باید اطلاعات قبلی از روی سلول حافظه پاک شده و سپس اطلاعات جدید نوشته شود. این فرایند نوشتن به عنوان «چرخه برنامه/پاک کردن» (P/E cycles) شناخته می شود. یکی از مشکلات SSDها هم محدود بودن تعداد این چرخه است؛ به عبارتی در هر چرخه نوشتن روی سلول های حافظه، کمی از عمر آن کاهش می یابد و به پایان عمر سلول نزدیک تر می شویم. این اتفاق مشابه این است که روی یک تکه کاغذ آن قدر با مداد بنویسید و پاک کنید تا در نهایت کاغذ پاره شود.

در SSDها هر بلوک حافظه از چندین صفحه تشکیل شده و هر صفحه هم شامل چندین سلول است. در هر لحظه می توان تنها روی یک صفحه اطلاعات را نوشت و تنها امکان پاک کردن یک بلوک وجود دارد.

برای درک بهتر روش کارکرد بلوک ها و صفحه ها تصور کنید که می خواهید یک فایل وُرد روی SSD را ویرایش و ذخیره کنید. تنها یک ورق از چنیدن ورق این فایل را ویرایش کرده اید، ولی هنگام ذخیره باید ابتدا تمام ورق ها روی یک فضای دیگر در SSD کپی شده و سپس تمام بلوک مربوط به فایل قبلی پاک شود. در طول این فرایند در نهایت تمام فایل در مکان نهایی نوشته می شود. این فرایند «تشدید نوشتن» (Write Amplification) نام دارد و موجب می شود تعداد نوشتن و در نتیجه چرخه برنامه/پاک کردن افزایش پیدا کند. به دلیل همین فرایند، سرعت خواندن و نوشتن در یک SSD با هم متفاوت است.

اما سوال مهمی که ذهن همه خریداران SSDها را مشغول می کند این است که آیا عمر SSD آن قدر محدود است که نگران از کار افتادن زود هنگام آن باشیم؟ به زودی در مطلب دیگری در دیجیاتو بیشتر به این موضوع می پردازیم اما در اینجا لازم است اشاره کنیم که میزان TBW (ترا بایت نوشتن) در این درایوها بین چند صد تا بیش از هزار متغیر است. به این ترتیب کاربران خانگی، نیمه حرفه ای، گیمر و اداری نباید تا سال های سال و پس از هزاران و گاه میلیون ها گیگابایت نوشتن نگرانی از بابت کارکرد مطمئن SSDها داشته باشند.

SSHD؛ فرزند عجیب الخلقه SSD و هارد دیسک

در کنار هارد دیسک ها و SSDها بد نیست اشاره ای هم به فرزند عجیب الخلقه آنها یعنی هارد دیسک های هیبریدی داشته باشیم. این هارد دیسک ها که البته به تعداد محدود روانه بازار می شوند تلاش کرده اند ظرفیت بالای هارد دیسک ها، سرعت SSD ها (تنها به عنوان کش، بدون قابلیت پارتیشن بندی) و قیمت ارزان را با هم ترکیب کنند؛ البته چندان هم توجه بازار را به خود جلب نکرده اند.

اما تعداد محدودی از هارد دیسک ها هم ظرفیت بالای هارد را در کنار ظرفیت اندک ولی پر سرعت SSD قرار داده اند و کاربر هم می تواند هر دو را پارتیشن بندی کند. این محصولات با نام هایی از جمله Dual Drive شناخته می شوند و مشابه با SSHDها با استقبال چندانی روبرو نشده اند.

درگاه ها، ابعاد و فرم فکتورهای SSD و هارد دیسک

به طور کلی هارد دیسک ها دو اندازه 2.5 و 3.5 اینچی دارند و مرسوم ترین نحوه اتصال آنها هم با استفاده از کابل های SATA است. مدل های 2.5 اینچی معمولاً در دو سایز با ضخامت های 7 و 9 میلی متری و برای لپتاپ ها تولید می شوند. 3.5 اینچی ها برای کامپیوترهای شخصی طراحی شده اند و به طور معمول سرعت و حداکثر ظرفیت بالاتری در مقایسه با مدل های 2.5 اینچی دارند.

SSD ها اما متنوع تر هستند و باید آنها را از حیث فرم فکتور بررسی کرد. فرم فکتورهای مرسوم این حافظه ها به این ترتیب هستند:

• مدل های 2.5 اینچی مجهز به درگاه SATA، با قابلیت نصب در لپتاپ یا در کامپیوترهای دسکتاپ
• مدل های M.2 با درگاه SATA و با قابلیت نصب روی لپتاپ یا دسکتاپ
• مدل های M.2 با درگاه PCIe و سازگار با NVMe، با قابلیت نصب روی مادربورد لپتاپ یا دسکتاپ

مدل های M.2 معمولاً عرض 22 میلی متری دارند اما طول آنها بین 42، 60، 80 و 120 میلی متر متفاوت است. اگر قصد استفاده از حافظه های M.2 روی مادربورد کامپیوتر دسکتاپ خود را دارید احتمالاً می توانید مدل های مختلف را نصب کنید اما برای لپتاپ ها حتماً باید به محدودیت های فضای روی مادربورد توجه کنید.

از فرم فکتورهای دیگر باید به مدل هایی اشاره کرد که روی درگاه های PCIe X4 مادربوردهای دسکتاپ نصب می شوند و معمولا سرعت بالایی دارند. البته بیشتر این ذخیره سازها در بازار به ندرت یافت می شوند و گران قیمت هستند. با توجه به این که کاربرد این موارد محدودتر است در این مطلب به آنها نمی پردازیم.

اما مدل های مختلف فرم فکتورهای مرسوم که به آنها اشاره کردیم چه تفاوتی با هم دارند؟ مدل های 2.5 اینچی که در بین پر فروش ترین ها هستند به راحتی در لپتاپ های قدیمی تر یا کامپیوترهای دسکتاپ (با درگاه SATA) نصب می شوند و می توان آنها را جایگزین هارد دیسک کرد.

اما در بحث سرعت، مدل های SATA (چه مدل های 2.5 اینچی و چه مدل های M.2 SATA) سریع تر از هارد دیسک ها ولی به مراتب کندتر تر از مدل های PCIe هستند. به طور معمول سرعت خواندن و نوشتن این مدل ها، بین 300 تا کمتر از 600 مگابایت بر ثانیه است. مدل های PCIe با چندین برابر سرعت (تا 3000 مگابایت بر ثانیه و گاه بیشتر) تاج پادشاهی SSD ها در بازار کاربران خانگی را بر سر دارند.

در کنار این مدل ها باید به برخی حافظه های آپتین اینتل اشاره کرد که تنها به عنوان یک حافظه موقت کش کاربرد دارند و فقط سرعت هارد دیسک ها را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند. این حافظه ها قابلیت پارتیشن بندی ندارند و کاربر هم به فضای آنها دسترسی نخواهد داشت. U.2 و mSATA هم از استانداردهای منسوخ شده هستند که امروزه با M.2 جایگزین شده اند.

مزایا و معایب SSD در مقابل هارد دیسک

با اینکه به نظر می رسد هارد دیسک ها رو به انقراض هستند اما در مقایسه با SSD ها همچنان مزایایی دارند. در ادامه به مقایسه این دو می پردازیم.

هزینه: SSD در حجم مشابه قیمت بالاتری نسبت به هارد دیسک دارد. (برتری با هارد دیسک)

مصرف انرژی: مصرف انرژی SSD بهینه تر است. این موضوع در لپتاپ ها اهمیت بیشتری دارد. (برتری با SSD)

ظرفیت: به طور معمول هارد دیسک ها ظرفیت بیشتر (و البته با قیمت کمتر) را ارائه می دهند. (برتری با هارد دیسک)

زمان بوت شدن سیستم عامل: SSD ها در این زمینه بسیار سریعتر هستند. این موضوع می تواند در مواردی از جمله زمان بوت شدن سیستم عامل و نیز برای گیمرها مفید باشد. (برتری با SSD)

نویز و لرزش: SSD ها بر خلاف هارد دیسک ها هیچ قطعه مکانیکی متحرکی ندارند و هیچ نویز و لرزشی تولید نمی کنند. (برتری با SSD)

دمای تولید شده: معمولاً هارد دیسک ها دمای بیشتری تولید می کنند. (برتری با SSD)

میزان خطا: این میزان در SSD ها کمتر است. (برتری با SSD)

سرعت خواندن و نوشتن: در SSD ها به میزان زیادی بالاتر است. (برتری با SSD)

تأثیر مخرب امواج مغناطیسی: میدان های مغناطیسی قوی و با فاصله کم می تواند اطلاعات هارد دیسک ها را با خطا مواجه کرده یا حتی پاک کند، در حالی که SSD ها تقریباً چنین مشکلی ندارند. (برتری با SSD)

مقاومت در برابر ضربه و لرزش: SSD بسیار مقاوم تر است. (برتری با SSD)

سخن پایانی

هارد دیسک ها برای سال ها بر بازار تجهیزات ذخیره سازی خانگی و اداری حکمرانی می کردند اما با تولید انبوه SSDها، عرصه بر آنها تنگ تر شد و حتی برخی مرگ زودهنگام آنها را پیشبینی کردند؛ موضوعی که البته هنوز اتفاق نیافتاده. هنوز هم هارد دیسک ها به لطف قیمت پایین تر و ظرفیت بالاتر انتخاب اول بسیاری از کاربران هستند اما SSDها با سرعت چندین برابر به مرور طرفداران بیشتری پیدا کرده اند و توجه کاربرانی از جمله گیمرها را به خود جلب کرده اند. علاوه بر این SSD در مقابل هارد دیسک در مواردی از جمله اجرای سریع تر برنامه ها و سرعت بیشتر بالا آمدن ویندوز، کارایی بالاتر خود را نشان می دهند. در لپتاپ ها اما دو برتری مهم دیگر SSDها را نباید از یاد برد: مقاومت بیشتر در برابر ضربه و مصرف انرژی کمتر.

اگر در پی ارتقا کامپیوتر یا لپتاپ فعلی خود هستید یا قصد خرید یک سیستم جدید را دارید برای انتخاب یک SSD باید به موارد متعددی توجه داشته باشید. فرم فکتور از اصلی ترین موارد است اما تنها مورد مهم نیست. پس از این مورد بسیاری از کاربران تنها به ظرفیت و حداکثر سرعت خواندن-نوشتن توجه می کنند؛ غافل از اینکه نکته های متعدد دیگری را هم باید در نظر گرفت. در هفته های آینده با دیجیاتو همراه باشید تا به بررسی ویژگی های مهمی بپردازیم که هنگام خرید SSD ها معمولاً به آنها توجه نمی کنیم. علاوه بر این قصد داریم در آزمایش های مختلف، سرعت SSD با هارد دیسک را در بنچمارک ها و کاربردهای مرسوم و روزمره مقایسه کنیم.