Какво е хибриден твърд диск. Хибриден твърд диск - нито риба, нито птица

Статия за предимствата и недостатъците на хибридните твърди дискове, които комбинират силните страни на HDD и SSD устройствата

През последните десетина години твърдите дискове (SSD) придобиха популярност в света на ИТ. Първо, те са проникнали в лаптопи и мобилни устройства с техния малък форм-фактор и липса на движещи се части. Сега те си проправят път в корпоративните системи за съхранение. Използвайки същата флаш памет, която се намира в USB устройства, мобилни телефони и SD карти, те предлагат дълъг списък от предимства пред техните електромеханични колеги, твърдите дискове в твърдо състояние. SSD устройствата за компютри нямат движещи се части, те са по-устойчиви на удар и други форми на физическо увреждане и са светкавично бързи в скоростта си на четене и запис.

Капацитетите за съхранение на твърди дискове нарастват доста последователно - в момента огромните 3TB и 4TB дискове са в зоната на наличност и дори гигантите 8TB и 10TB са си проправили път на пазара. Твърдите дискове набират скорост до 15 000 rpm. Те са по-шумни, по-горещи и изискват повече мощност от техните светкавици.

Така че защо не можем да се откажем от нашите твърди дискове и твърди дискове? Отговорът е прост: цената на един гигабайт SSD устройство е значително по-скъпа. Към януари 2015 г. 1TB твърд диск може да струва около $50, а еквивалентният SSD струва около $380-$400.

През 2010 г. редица производители, като се започне от Seagate и Samsung, започнаха да въвеждат трета опция в света на устройствата в опит да преодолеят разликата в цената и производителността между HDD и SSD, като предлагат хибридна опция. Оттогава Western Digital и Toshiba също започнаха да произвеждат хибридни устройства. Хибридното устройство предоставя някои от най-добрите характеристики на двете технологии, като съчетава скоростта на SSD с рентабилността на електромеханичен HDD.

Как работи хибридният компютърен твърд диск

Основата на хибридния твърд диск е комбинацията от кеш с въртящи се електромагнитни плочи на твърдия диск в твърдо състояние. Solid State Hybrid Drive (SSHD) обикновено се състои от 8GB, 16GB или 32GB флаш памет и по-голям HDD за съхраняване на част от данните. Идеята е "горещите данни" да са достъпни бързо или често (напр. от операционната система). Тези данни могат да бъдат кеширани на SSD и в резултат на това се извличат по-бързо, отколкото ако се съхраняват на самите плочи. Това е същият принцип като инсталирането на твърд диск и SSD на настолна машина, тоест двойно устройство и хибридно решение, с изключение на това, че оптимизацията на производителността е вградена във фърмуера и се адаптира към нуждите за съхранение. Тези адаптивни или самообучаващи се техники за оптимизация елиминират необходимостта от ръчно преместване на файлове/приложения на съответните им твърди дискове.

В момента има два режима на работа за всички хибридни твърди дискове или SSHD. Първо, самият оптимизиран режим или самостоятелен режим, който определя горещи и студени данни, които да бъдат записани на диска. За хост машината устройството не се различава от традиционното вътрешно устройство за съхранение.

Другият режим на SSHD е оптимизиран за хост режим или залепващ режим за хост. В този формат хостът на машината определя кои данни са горещи и студени чрез своята операционна система, драйвери на устройства и в някои случаи чрез софтуер. Хост машината редовно изпраща обозначения към устройството чрез SATA интерфейса и инструктира устройството как да съхранява данните.

Предимства на хибридното дисково съхранение

Основното предимство от използването на хибридно устройство за съхранение е повишена производителност с голямо пространство за съхранение без значително увеличение на разходите (около $100 за 1TB SSHD), като същевременно се поддържа висок потенциал. SSHD имат капацитета на компютърен твърд диск с повишена скорост на търсене за кеширани данни на HDD - и не са толкова скъпи, колкото SSD.

В допълнение, хибридният твърд диск осигурява на компютъра по-бърз достъп до критични данни и има други предимства, свързани с флаш паметта, използвана и при SSHD. Например, ако калибрирането е извършено правилно, можете да намалите напрежението и износването на устройството, което води до по-дълъг живот от традиционните твърди дискове в твърдо състояние.

Недостатъци на хибридните твърди дискове

Въпреки че хибридните задвижвания са страхотни, те не са перфектни. Извличането на данни от твърд диск е толкова бързо, колкото традиционен твърд диск. Хибридните устройства все още са уязвими на физически повреди и няма да се възползвате от тишината на SSD.

Тъй като ние сме експерти по възстановяване на данни, трябва да обсъдим последиците от възстановяването на данни с хибридно съхранение. Добрата новина е, че твърдотелната част на SSHD се използва предимно като кеш или за съхранение на файлове на операционната система и е малко вероятно да загубите данни в тази част на устройството. Ако успеете да загубите данни от областта на твърдото състояние на хибридното устройство, възстановяването представлява свои собствени предизвикателства, като алтернативни методи за организиране на данни.

Като цяло, хибридните устройства могат да предложат много както на потребителите, така и на бизнес потребителите, които търсят скоростта на SSD, докато търсят стойност на гигабайт твърд диск. Това е чудесен начин за преодоляване на празнината между твърд диск и бърз SSD.

SSD устройството е страхотно нещо във всяко едно отношение, с изключение на едно – цената.
Често се случва след закупуване на лаптоп собственикът да мисли за надграждане - искам машината да работи по-бързо. Едно от тесните места е скоростта на устройството. изглежда - заключението се предполага - поставете SSD и се наслаждавайте. Но какво да кажем за натрупаните данни? Купете повече и преносим твърд? Изхвърлете оптичното устройство и вместо това шаманизирайте отделението за твърдия диск? Всички варианти са възможни, всеки има своите недостатъци. Но! Има и друга опция, която рядко се споменава - да инсталирате хибридно устройство - като цена хибридните устройства са малко по-скъпи от обикновените, но обемът им е доста голям, а скоростта (както се казва) е сравнима с SSD.

Прекрасен представител на хибридното семейство падна в ръцете ми Seagate SSHD, 1000GB (модел ST1000LM014, има и тънка версия с капацитет 500GB). Нека да видим как е оправдана тази опция за надграждане.

0. Характеристики

За любопитните веднага бързам да съобщя характеристиките на хибридните задвижвания:

Тестовият диск има 8GB твърдотелна NAND памет и 64MB кеш.
Информацията се съхранява на две плочи, съответно се използват 4 глави.
Дебелина - стандартна за обикновени лаптопи 9.5мм. За ултрабуци е полезен тънък модел от 500 GB.

1. Външен вид.

Доставен в скромна опаковка, твърдият диск не изглежда по-различен от обикновените устройства.
Само надписът SSHD може да подскаже необичайно устройство.

Микросхемите на контролната платка са обърнати към корпуса, което осигурява известна защита от външни влияния. Контролната платка се отстранява лесно, на нея виждаме управляващия LSI контролер Seagate, 64 MB кеш чип от Samsung, както и 8 GB твърдотелен чип, разположен до eASIC контролера, отговарящ за работата със SSD отдела.

Толкова е просто: вземете сложен контролер, парче твърдотелно устройство и готово - хибридът е готов!

2. Тестване

Реших да проверя работата на устройството в сравнение с две очевидни алтернативи:
- нормален твърд диск за лаптоп, 500 GB
- SSD OCZ Vertex 3, 60 GB
Нека ви напомня, че по-голям SSD ще работи по-бързо, отколкото в тестовете, които съм дал.
Също така отбелязвам, че цената на 120GB SSD е средно сравнима с цената на 1TB SSHD.

Тестването се проведе на два етапа:
1. Синтетични тестове за скорост на четене/запис и време за достъп
2. Хард дисковете с клонираната ОС бяха инсталирани един по един в лаптопа, измерено беше времето за стартиране на ОС и програмите.
Струваше ми се, че прост набор от синтетични тестове не е достатъчен, тъй като устройствата на Seagate използват технологията Adaptive Memory за оптимизиране на работата на твърдотелния кеш (подозирам, че хитрият eASIC контролер е отговорен за неговото внедряване), същността на технологията е, че най-често използваните данни се кешират на SSD и достъпът до тях впоследствие се ускорява. Можете да прочетете повече за тази технология на уебсайта на Seagate.
Простите тестове не използват никакви данни, но глупаво проверяват физическите свойства на писане / четене, т.е. всички хитри механизми остават неизползвани и е малко вероятно да донесат осезаема печалба по отношение на производителността.
Следователно индикаторите за време за стартиране на приложения ми се струват най-обективни.

И какво стана...

2.1 Синтетични тестове

Маркировка на кристален диск

като ssd бенчмарк

Atto диск бенчмарк

Тестове за скорост: CrystalDiskMark, Atto disk benchmark, като ssd benchmark дават приблизително същата картина
Не е изненадващо, че SSD е безспорен лидер, докато SSHD и HDD показват приблизително еднакви резултати при последователно четене / запис, но при тестове за произволна скорост на четене / запис на малки блокове, SSHD показва по-добър резултат, въпреки че това предимство не изглежда да бъде на фона на резултатите от SSD.

PC Mark 7

Тестът на твърдия диск PCMark7 е малко по-умен и проверява не само скоростта на запис / четене, но и възможността за реална работа, симулираща работата на реални приложения.

SSD остава безспорен лидер, но изведнъж предимството на хибридното устройство става много забележимо. В задачите за стартиране и стартиране на приложения SSHD се справя отлично, откъсвайки се от традиционното устройство.

2.2 Стартиране на приложения

Хронометърът беше използван за измерване на времето за стартиране на операционната система (от екрана POST до стартирането на програмата Calculator при автоматично зареждане) и програмите. Измерванията са направени 5 пъти, резултатът е средната аритметична стойност.

В реална работа хибридното задвижване се представя отлично. Също така отбелязвам, че крайната диаграма не описва съвсем обективно работата на SSHD, тъй като поради механизма на адаптивната памет времето за стартиране намалява всеки път, докато достигне оптималния режим. Така първото рестартиране на операционната система отне 107 секунди, докато петото измерване показа вече 58 секунди. Полученото време за зареждане достигна стабилни 36 секунди, което на практика не се различава много от показанията на SSD.
Скоростта на зареждане на приложението също е показателна.

3. Долен ред

Обобщавайки, искам да опиша впечатленията си. Когато за първи път се опитах да работя на компютър със SSD, бях впечатлен от скоростта на работа, стартиране на приложения и цялостната реакция на системата. След този опит работата с HDD базирани системи е истинско мъчение, ОС се зарежда непоносимо дълго, системата изглежда замислена и неотзивчива. според резултатите от работата с хибридно устройство стана ясно, че това е истинска алтернатива на SSD. Системата, разбира се, е малко по-малко отзивчива, но като цяло няма такива мъки като с HDD. Предимството на това компромисно решение е ниската цена за GB обем (в сравнение със SSD), тъй като за същите пари можете да закупите например или 120GB SSD, или 8 пъти по-голям, 1TB SSHD
По този начин хибридът включва както най-добрите предимства на двата вида, така и като цяло незначителни недостатъци.

Висока скорост (в сравнение с традиционните твърди дискове)
+ Ниска цена (в сравнение със SSD устройства)

Производителността е по-бавна от SSD
- Механиката е на място - палачинките се въртят, главите се търкат.

Заключение:Хибридното устройство е страхотно компромисно решение за домашен лаптоп.

Твърдотелните дискове (от английското solid-state drive, съкратено SSD) дойдоха да заменят традиционното съхранение на информация - твърдите дискове (твърд диск, HDD). SSD не използват магнитни дискове, които се въртят (както при HDD), а фиксирани чипове с флаш памет, подобно на USB флаш паметите. Въпреки това, с многобройните си предимства, SSD дисковете все още не са напълно заменили твърдите дискове, дори в лаптопи, да не говорим за настолни компютри. Основният недостатък на SSD е високата им цена: гигабайт от техния обем струва много повече от HDD. Затова ще ви кажем в кои случаи е по-добре да изберете SSD, HDD или хибридно решение.

Предимства на SSD

Основните предимства на твърдите дискове пред твърдите дискове са:

• висока производителност;
• физическа съпротива.

Например скоростта на последователно четене и запис на 2,5-инчов твърд диск за лаптоп е 100 MB/s, а 3,5-инчов настолен твърд диск е 150 MB/s. Скоростта на произволно четене-запис (файловете са разпръснати по цялата повърхност на диска) в HDD може да бъде десет пъти по-ниска от последователната.

SSD е друг въпрос: дори когато е свързан към дънна платка с остарял интерфейс SATA II, скоростта на линейно четене на данни ще бъде по-малка от 250 MB / s. И си струва да надстроите до SATA III, тъй като скоростта ще се увеличи до 400-500 MB / s. От своя страна линейната скорост на запис на SSD, в зависимост от модела, може да бъде равна на производителността на четене или да бъде наполовина по-малка (но все още по-висока в сравнение с HDD). И поради минималните закъснения в достъпа до данни (SSD, за разлика от HDD, не е необходимо да местите четящата глава по повърхността на диска), скоростта на случайно четене и запис също е значително по-висока.

Без движещи се части (електрически мотор, четящи глави), твърдите устройства не се страхуват от излагане на силни вибрации и удари. Това позволява например да работите на лаптоп, докато карате кола по неравен черен път. Не си струва обаче да правите краш тест на SSD, за да не се налага по-късно да оплаквате информацията, която е съхранена на него. Те се страхуват по-малко от SSD и прегряване: допустими са работни температури до 70°C, докато HDD са ограничени до 60°C.

Предимства на HDD

Добрите стари твърди дискове също имат своите предимства, а именно възможността за многократно презаписване на данни и изгодно съотношение на цена и обем. При много активно използване на SSD (сървърни компютри), блоковете памет могат да бъдат „изтрити до дупки“. В зависимост от вида на флаш паметта - TLC, MLC или SLC (втора маса) - блоковете могат да бъдат презаписвани от хиляди до стотици хиляди пъти. Износените блокове автоматично се блокират, което води до загуба на обем на SSD с течение на времето.

Традиционните твърди дискове, от друга страна, ви позволяват да презаписвате данни много повече пъти - числото отива в милиони. Следователно не толкова магнитните дискове се провалят в твърдия диск (въпреки че понякога на тях се появяват лоши сектори), а механичните елементи. Данните обаче не се презаписват толкова често на домашни и офис компютри, колкото на сървъри. Освен ако регистърът на операционната система Windows не чете и записва данни непрекъснато (не е изненадващо, че лошите сектори на повърхността на твърдия диск най-често се появяват точно на мястото на регистъра).

Но що се отнася до цената, става невъзможно да се спори с победата на твърдите дискове. В момента за $100 можете да закупите 120 GB SSD, 2,5-инчов 1 TB HDD или 3,5-инчов 2 TB HDD. Разликата в обема между SSD и HDD на една и съща цена е десетократна, поради което трябва да обърнете внимание на хибридните решения.

Предимства на хибридите

Хибрид се нарича PC дискова подсистема, която съчетава предимствата на SSD и HDD - висока скорост и голям обем на разумна цена. Може да има три варианта за хибридна дискова подсистема: достатъчно голям SSD за инсталиране на операционната система и програми (60-120 GB) плюс голям HDD за съхранение на снимки, видео, музика и игри; голям HDD плюс отделен SSD с малък капацитет (20-32 GB) за кеширане на често използвани програми; и накрая хибридно натрупано (HDD плюс малък SSD в един пакет).

Първата версия на хибридната дискова подсистема, разбира се, е най-добрата, но и най-скъпата - ще струва добри $200 (HDD+SSD). Тези, които искат да спестят пари, трябва да изберат втория вариант - малък SSD за кеширане струва само $50. Въпреки това, за да работи SSD кеширането, е необходима дънна платка, която поддържа технологията Intel Smart Response (чипсети Intel Z68, H77, Z77, H87, Z87, H97 и Z97). Хибридните устройства (SSHD) са най-подходящи за лаптопи, където трябва да пожертвате DVD устройство, за да инсталирате отделни SSD и HDD.

SSD форм фактори

Не всички SSD са направени в популярния 2,5-инчов формат (необходим е допълнителен монтаж за инсталиране в 3,5-инчов слот). В допълнение към 2,5-инчовите, има 1,8-инчови модели със SATA връзка. Те обаче се използват в така наречените вградени системи, като бордови компютри на премиум автомобили. За тънки лаптопи (ултрабуци) са създадени изключително компактни mSATA и SSD с форм-фактор M. 2. А за компютърните ентусиасти, които са готови да платят всякакви пари за най-мощните компоненти в света, се предлагат твърди дискове под формата на PCI-Express 3.0 карти за разширение (линейна скорост на четене - запис достига впечатляващите 1000-1500 MB / s).

Мигриране към SSD!

Инсталирането на SSD устройство ускорява компютъра много повече, отколкото, да речем, надграждането на процесора, дори ако има всичките осем ядра. Намаляването на времето за зареждане на операционната система, заспиването и събуждането на компютъра, стартирането на програми (дори уеб браузър и текстов редактор) е трудно да се пропусне. И можете да прехвърлите Windows от HDD на SSD, заедно с всички инсталирани и конфигурирани програми, само с две кликвания на мишката, като използвате безплатната помощна програма EaseUS Partition Master Free. Или просто се свържете с нас за помощ.

В тази статия ще ви разкажа какво е хибриден твърд диск, с какво е по-добър от HDD, с който сме свикнали, както и плюсовете и минусите в сравнение с SSD.

За повечето обикновени потребители сега ще разкрия една голяма тайна - най-слабото (да се чете бавно) звено във веригата на компютърната система е твърд диск или твърд диск. Можете да имате най-бързия процесор, най-добрата графична карта и много RAM, но бавен и съжалявам за израза „глупав“ твърд диск обезсмисля цялата работа на този готин хардуер.

Така беше доскоро. Сега има SSD или Solid State Drives. Те помогнаха да се отървем от това пречка в производителността на компютъра. Мнозина ги използват като основен диск за зареждане на операционната система, което е много оправдано, но високата цена и малкото количество памет правят невъзможно по-широкото им използване.

Производството на твърди дискове е много сложен технологичен процес, тъй като има много движещи се части, което значително ограничава намаляването на размера на устройствата, без да се губят определени характеристики (това вероятно е причината толкова много съвременни твърди дискове да се провалят сега). Производителите са в технологична безизходица. Допълнително увеличаване на капацитета на дисковете и тяхната плътност няма къде да отидете.

За да се реши този проблем, бяха създадени твърдотелни дискове, а през 2007 г. Seagate разработи първия в света хибриден твърд диск или SSHD (твърдотелен твърд диск). Това е физическо устройство за съхранение, в което са преплетени технологиите за съхранение на данни от 60-те години (твърд диск на магнитни дискове, HDD) и модерността (включени SSD дискове).

Като цяло изглежда като обикновен твърд диск със значително увеличена флаш памет. Първите образци имаха 128 MB, но сега има модели с 32 GB.

Резултатът е много интересен и практичен продукт. От конвенционален диск той наследи голям капацитет, но от твърдотелно устройство е голям, може дори да се каже огромно количество кеш данни.

Параметри на скоростта или HDD и SSD срещу SSHD

Процесът на увеличаване на скоростта на работа в операционната система и приложенията, използващи такива хибридни устройства, е както следва:

След инсталиране на операционната система на хибриден твърд диск, първото зареждане ще се извърши с нормална скорост, но след няколко рестартирания времето ще намалее поради това, че микроконтролерът на устройството превръща най-често използваните области с данни на операционната система в голям кеш памет. Тестовете показват, че зареждането на системата с SSHD е само 5-10% по-бавно, отколкото с обикновен SSD. Същото ще се случи и с различни приложения, игри и т.н. Основното е, че дискът има достатъчно флаш памет за всичко, от което се нуждаете.

В края на 2011 г. и началото на 2012 г. тестовете за скорост показаха, че хибридните SSD дискове със 750 GB HDD и 8 GB кеш са по-бавни от SSD дисковете при произволно четене/запис и последователно четене/запис, но по-бързи от твърдите дискове при стартиране на приложения.и изключено.

Размерът на кеш паметта значително влияе върху цената на крайния продукт. Ето защо, когато избирате устройство, трябва да вземете предвид колко ресурсоемки приложения ще стартирате на него и техния брой.

Технологията за хибридно съхранение се основава на решаването кои елементи от данни са с приоритет за флаш памет и кои не. Следователно SSHD може да работи в два основни режима:

Автоматичен режим или самооптимизиран

В този режим хибридният твърд диск самостоятелно взема всички решения, свързани с разпространението на данни и не зависи от операционната система.

Режим, оптимизиран за хост или подсказан за хост

В този режим на работа хибридният SSHD включва разширен набор от команди SATA "Hybrid Information". Въз основа на тези команди операционната система и драйверът на устройството, като вземат предвид структурата на файловата система, решават кои елементи от данни да се поставят в NAND флаш паметта.

Някои специфични функции на SSHD, като например режим на подсказване на хост, изискват софтуерна поддръжка в операционната система. Поддръжката за операция с подсказване на хост се появи само в Windows 8.1, докато корекциите за ядрото на Linux са налични от края на 2014 г. В бъдеще се очаква те да бъдат включени в ядрото на Linux.

Историческа справка

През 2007 г. Seagate и Samsung представиха първите хибридни устройства: Seagate Momentus PSD и Samsung SpinPoint MH80. И двата бяха 2,5-инчови и имаха 128 MB или 256 MB флаш памет. Продуктите не са широко използвани.

През май 2010 г. Seagate представи нов хибриден продукт, наречен Momentus XT, и използва термина " Solid State Hybrid Drive (SSHD). Той включва 500 GB памет на твърдия диск с 4 GB вградена NAND флаш памет.

През април 2013 г. WD представи 2,5" WD Black SSHD, включително SSHD с дебелина 5 mm с 500 GB конвенционално съхранение и 8 GB, 16 GB и 24 GB флаш памет.

Плюсове и минуси на хибридните твърди дискове

Основното предимство на хибридния твърд диск е значително увеличаване на производителността на дисковата подсистема, особено в нетбуци и лаптопи, където твърдите дискове са по-малко продуктивни и не можете да инсталирате второ устройство, както в обикновен компютър. Не е за нищо, че първите SSHD дискове са разработени във формат на 2,5-инчов преносим компютър. По-късно бяха пуснати 3,5-инчови хибридни устройства. Въпреки че сега в лаптопи с устройство е възможно да го замените с твърд диск или SSD устройство, но ще ви кажа как да направите това в една от следващите статии.

Недостатъците включват невъзможността да се поберат всички критични данни във флаш паметта на SSHD диск. Но също така няма смисъл да инсталирате повече от 32 GB на хибриден SSHD, тъй като ще бъде по-евтино да закупите обикновен 64 GB SSD.

В момента те са значително по-скъпи от обикновените твърди дискове. Например, към момента на писане, 1 TB Seagate Desktop SSHD твърд диск модел ST1000DX001 струва около 6000 рубли, а неговият конкурент 1Tb Western Digital WD Blue SSHD WD10J31X около 5500 рубли. В същото време обикновен твърд диск Seagate Barracuda ST1000DM003 от 1 TB ще ви струва 3600 рубли. И това е при модели само с 8GB памет. С повече разликата ще се увеличи. Но все пак това е няколко пъти по-малко от цената на SSD с подобен обем.

Заключение

Хибридните твърди дискове са компромисно решение, което ви позволява както да увеличите цялостната производителност на системата, в която са инсталирани, така и да намалите цената й.

Можем да кажем, че това е еволюционно развитие на конвенционалните твърди дискове. Благодарение на увеличения кеш, беше възможно да се намали броят на достъпите до диска, което се отрази в намаляване на консумацията на енергия и разсейване на топлината, издръжливост и намаляване на шума по време на работа. Всичко това ги прави с порядък по-производителни и практични от HDD и няколко пъти по-евтини от SSD.

Първоначалната цел, която SSHD трябваше да изпълни - евтина замяна на твърди дискове и твърди дискове в лаптопи и мобилни компютри, беше успешно изпълнена. След стартиране на технологията и отстраняване на недостатъците, производителите започнаха да произвеждат 3,5-инчови формати за обикновен компютър.

Така че за скъп компютър и лаптоп все още е по-добре да изберете високоскоростен SSD диск с голям капацитет, на който да инсталирате операционната система и необходимите за работа програми и приложения, но за обикновен компютър и особено лаптоп, SSHD е идеален, който ще замени остарелия и бавен твърд диск.