HDD vs. SSD

Wie viel schneller ist eine SSD im Vergleich zu Festplattenlaufwerken und ist sie den Preis wert?

Ein Solid-State-Laufwerk oder eine SSD kann die Leistung eines Computers erheblich beschleunigen, häufig mehr als ein schnellerer Prozessor (CPU) oder RAM. Ein Festplattenlaufwerk oder eine Festplatte ist billiger und bietet mehr Speicherplatz (500 GB bis 1 TB sind üblich), während SSD-Festplatten teurer sind und im Allgemeinen in Konfigurationen von 64 GB bis 256 GB erhältlich sind.

SSDs haben gegenüber HDD-Laufwerken mehrere Vorteile.

Vergleichstabelle

HDD versus SSD Vergleichstabelle
Festplatte SSD
Steht fürFestplatteSolid State Drive
GeschwindigkeitDie Festplatte hat eine höhere Latenz, längere Lese- / Schreibzeiten und unterstützt im Vergleich zur SSD weniger IOPs (Eingabe-Ausgabe-Operationen pro Sekunde).SSD hat eine geringere Latenz, schnellere Lese- / Schreibvorgänge und unterstützt im Vergleich zu Festplatten mehr IOPs (Eingabe-Ausgabe-Operationen pro Sekunde).
Wärme, Strom, LärmFestplattenlaufwerke verbrauchen mehr Strom, um die Platten zu drehen und Wärme und Lärm zu erzeugen.Da bei Solid-State-Laufwerken keine solche Drehung erforderlich ist, verbrauchen sie weniger Strom und erzeugen keine Wärme oder Geräusche.
DefragmentierungDie Leistung von Festplattenlaufwerken verschlechtert sich aufgrund von Fragmentierung. Daher müssen sie regelmäßig defragmentiert werden.Die Leistung des SSD-Laufwerks wird durch die Fragmentierung nicht beeinträchtigt. Eine Defragmentierung ist also nicht erforderlich.
KomponentenDie Festplatte enthält bewegliche Teile - eine motorgetriebene Spindel, die eine oder mehrere flache kreisförmige Scheiben (sogenannte Platten) enthält, die mit einer dünnen Schicht magnetischen Materials beschichtet sind. Lese- und Schreibköpfe befinden sich oben auf den Datenträgern. All dies ist in einem Metallgehäuse eingeschlossenSSD hat keine beweglichen Teile; Es ist im Wesentlichen ein Speicherchip. Es handelt sich um miteinander verbundene integrierte Schaltkreise (ICs) mit einem Schnittstellenanschluss. Es gibt drei grundlegende Komponenten - Controller, Cache und Kondensator.
GewichtFestplatten sind schwerer als SSD-Laufwerke.SSD-Laufwerke sind leichter als HDD-Laufwerke, da sie keine rotierenden Festplatten, keine Spindel und keinen Motor haben.
Umgang mit VibrationenDie beweglichen Teile von Festplatten machen sie anfällig für Abstürze und Beschädigungen durch Vibrationen.SSD-Laufwerke halten Vibrationen bis zu 2000 Hz stand, was viel mehr ist als HDD.

Geschwindigkeit

Festplatten verwenden rotierende Platten von Magnetlaufwerken und Lese- / Schreibköpfen für den Betrieb. Daher ist die Startgeschwindigkeit für Festplatten langsamer als für SSDs, da ein Hochfahren für die Festplatte erforderlich ist. Intel behauptet, ihre SSD sei achtmal schneller als eine Festplatte und biete damit schnellere Startzeiten. [1]

Das folgende Video vergleicht die HDD- und SSD-Geschwindigkeiten in der realen Welt und es ist keine Überraschung, dass der SSD-Speicher bei jedem Test die Nase vorn hat:

Benchmark-Statistiken - kleine Lese- / Schreibvorgänge

  • Festplatten: Kleine Lesevorgänge - 175 IOPs, kleine Schreibvorgänge - 280 IOPs
  • Flash-SSDs: Kleine Lesevorgänge - 1075 IOPs (6x), kleine Schreibvorgänge - 21 IOPs (0, 1x)
  • DRAM-SSDs: Kleine Lesevorgänge - 4091 IOPs (23x), kleine Schreibvorgänge - 4184 IOPs (14x)

IOPs stehen für Input / Output Operations Per Second

Datenübertragung auf einer Festplatte vs. SSD

Bei einer Festplatte erfolgt die Datenübertragung sequentiell. Der physische Lese- / Schreibkopf "sucht" einen geeigneten Punkt auf der Festplatte, um die Operation auszuführen. Diese Suchzeit kann erheblich sein. Die Übertragungsrate kann auch durch die Fragmentierung des Dateisystems und das Layout der Dateien beeinflusst werden. Schließlich führt die mechanische Natur von Festplatten auch zu bestimmten Leistungsbeschränkungen.

In einer SSD erfolgt die Datenübertragung nicht sequentiell. Es ist ein Direktzugriff, daher ist es schneller. Die Leseleistung ist konsistent, da der physische Speicherort der Daten irrelevant ist. SSDs haben keine Lese- / Schreibköpfe und somit keine Verzögerungen aufgrund von Kopfbewegungen (Suchen).

Verlässlichkeit

Im Gegensatz zu Festplatten haben SSD-Festplatten keine beweglichen Teile. Die SSD-Zuverlässigkeit ist also höher. Das Bewegen von Teilen in einer Festplatte erhöht das Risiko eines mechanischen Ausfalls. Die schnelle Bewegung der Platten und Köpfe im Festplattenlaufwerk macht es anfällig für „Kopfabstürze“. Kopfunfälle können durch einen elektronischen Ausfall, einen plötzlichen Stromausfall, einen physischen Schlag, Verschleiß, Korrosion oder schlecht hergestellte Platten und Köpfe verursacht werden. Ein weiterer Faktor, der die Zuverlässigkeit beeinflusst, ist das Vorhandensein von Magneten. Festplatten verwenden Magnetspeicher und sind daher in unmittelbarer Nähe von leistungsstarken Magneten anfällig für Beschädigungen oder Datenbeschädigungen. SSDs sind für eine solche magnetische Verzerrung nicht gefährdet.

Abnutzen

Als Flash zum ersten Mal an Dynamik für die Langzeitspeicherung gewann, gab es Bedenken hinsichtlich des Verschleißes, insbesondere mit der Warnung einiger Experten, dass aufgrund der Funktionsweise von SSDs nur eine begrenzte Anzahl von Schreibzyklen erreicht werden konnte. Die Hersteller von SSDs haben jedoch große Anstrengungen in Bezug auf Produktarchitektur, Laufwerkssteuerungen und Lese- / Schreibalgorithmen unternommen, und in der Praxis war der Verschleiß für SSDs in den meisten praktischen Anwendungen kein Problem. [2]

Preis

Bis Juni 2015 sind SSDs pro Gigabyte immer noch teurer als Festplatten, aber die Preise für SSDs sind in den letzten Jahren erheblich gesunken. Während externe Festplatten etwa 0, 04 US-Dollar pro Gigabyte kosten, kostet eine typische Flash-SSD etwa 0, 50 US-Dollar pro GB. Dies ist ein Rückgang von etwa 2 USD pro GB Anfang 2012.

In der Tat bedeutet dies, dass Sie eine externe 1-TB-Festplatte (HDD) für 55 USD bei Amazon kaufen können (siehe Bestseller für externe Festplatten), während eine 1-TB-SSD etwa 475 USD kostet. (Siehe Bestsellerliste für interne und externe SSDs).

Preisausblick

In einem einflussreichen Artikel für Network Computing im Juni 2015 schrieb der Speicherberater Jim O'Reilly, dass die Preise für SSD-Speicher sehr schnell fallen und dass SSD mit 3D-NAND-Technologie voraussichtlich Ende 2016 eine Preisparität mit HDD erreichen wird.

Es gibt zwei Hauptgründe für sinkende SSD-Preise:

  1. Zunehmende Dichte : Die 3D-NAND-Technologie war ein Durchbruch, der einen Quantensprung der SSD-Kapazität ermöglichte, da sie das 32- oder 64-fache der Kapazität pro Chip ermöglicht.
  2. Prozesseffizienz : Die Herstellung von Flash-Speichern ist effizienter geworden und die Werkzeugausbeuten sind erheblich gestiegen.

In einem Artikel für Computer World vom Dezember 2015 wurde prognostiziert, dass 40% der 2017 verkauften neuen Laptops, 31% 2016 und 25% der Laptops 2015 SSD anstelle von Festplatten verwenden werden. Der Artikel berichtete auch, dass die Festplattenpreise zwar nicht zu stark gesunken sind, die SSD-Preise jedoch von Monat zu Monat kontinuierlich gesunken sind und sich der Parität mit der Festplatte nähern.

Preisprojektionen für HDD- und SSD-Speicher von DRAMeXchange. Die Preise sind in US-Dollar pro Gigabyte angegeben.

Speicherkapazität

Bis vor kurzem waren SSDs zu teuer und nur in kleineren Größen erhältlich. Laptops mit 128 GB und 256 GB sind bei der Verwendung von SSD-Laufwerken üblich, während Laptops mit internen Festplattenlaufwerken normalerweise 500 GB bis 1 TB groß sind. Einige Anbieter - einschließlich Apple - bieten "Fusion" -Laufwerke an, die 1 SSD- und 1 HDD-Laufwerk kombinieren und nahtlos zusammenarbeiten.

Mit 3D-NAND dürften SSDs jedoch die Kapazitätslücke zu HDD-Laufwerken bis Ende 2016 schließen. Im Juli 2015 gab Samsung die Veröffentlichung von 2-TB-SSD-Laufwerken mit SATA-Anschlüssen bekannt. [3] Während die HDD-Technologie wahrscheinlich bei etwa 10 TB liegt, gibt es keine solche Einschränkung für den Flash-Speicher. Tatsächlich stellte Samsung im August 2015 die weltweit größte Festplatte vor - eine 16-TB-SSD-Festplatte.

Defragmentierung in Festplatten

Aufgrund der physischen Natur von Festplatten und ihrer Magnetplatten, auf denen Daten gespeichert werden, arbeiten E / A-Vorgänge (Lesen von oder Schreiben auf die Festplatte) viel schneller, wenn Daten zusammenhängend auf der Festplatte gespeichert werden. Wenn die Daten einer Datei auf verschiedenen Teilen der Festplatte gespeichert werden, werden die E / A-Geschwindigkeiten verringert, da sich die Festplatte drehen muss, damit verschiedene Bereiche der Festplatte mit den Lese- / Schreibköpfen in Kontakt kommen. Oft ist nicht genügend zusammenhängender Speicherplatz verfügbar, um alle Daten in einer Datei zu speichern. Dies führt zu einer Fragmentierung der Festplatte. Eine regelmäßige Defragmentierung ist erforderlich, um eine Leistungsverlangsamung des Geräts zu vermeiden.

Bei SSD-Festplatten gibt es keine derartigen physischen Einschränkungen für den Lese- / Schreibkopf. Der physische Speicherort der Daten auf der Festplatte spielt also keine Rolle, da er die Leistung nicht beeinträchtigt. Daher ist für SSD keine Defragmentierung erforderlich.

Lärm

Festplatten sind hörbar, weil sie sich drehen. Festplattenlaufwerke mit kleineren Formfaktoren (z. B. 2, 5 Zoll) sind leiser. SSD-Laufwerke sind integrierte Schaltkreise ohne bewegliche Teile und verursachen daher beim Betrieb keine Geräusche.

Komponenten und Betrieb

Eine typische Festplatte besteht aus einer Spindel, die eine oder mehrere flache kreisförmige Scheiben (sogenannte Platten ) enthält, auf denen die Daten aufgezeichnet werden. Die Platten bestehen aus einem nichtmagnetischen Material und sind mit einer dünnen Schicht aus magnetischem Material beschichtet. Lese- und Schreibköpfe befinden sich oben auf den Datenträgern. Die Platten werden mit einem Motor bei sehr hohen Drehzahlen gedreht. Eine typische Festplatte verfügt über zwei Elektromotoren, einen zum Drehen der Platten und einen zum Positionieren der Lese- / Schreibkopfbaugruppe. Daten werden auf einen Plattenteller geschrieben, während sie sich an den Lese- / Schreibköpfen vorbei drehen. Der Lese- und Schreibkopf kann die Magnetisierung des unmittelbar darunter liegenden Materials erkennen und modifizieren.

Demontierte Komponenten von Festplattenlaufwerken (links) und SSD-Laufwerken (rechts).

Im Gegensatz dazu verwenden SSDs Mikrochips und enthalten keine beweglichen Teile. Zu den SSD-Komponenten gehört ein Controller, ein eingebetteter Prozessor, der Software auf Firmware-Ebene ausführt und einer der wichtigsten Faktoren für die SSD-Leistung ist. Cache, in dem auch ein Verzeichnis mit Blockplatzierungs- und Verschleißnivellierungsdaten gespeichert ist; und Energiespeicher - ein Kondensator oder Batterien -, damit Daten im Cache auf das Laufwerk übertragen werden können, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Die primäre Speicherkomponente in einer SSD ist seit ihrer ersten Entwicklung der flüchtige DRAM-Speicher. Seit 2009 handelt es sich jedoch häufiger um NAND-Flash-Speicher. Die Leistung der SSD kann mit der Anzahl der im Gerät verwendeten parallelen NAND-Flash-Chips skaliert werden. Ein einzelner NAND-Chip ist relativ langsam. Wenn mehrere NAND-Geräte innerhalb einer SSD parallel arbeiten, skaliert die Bandbreite und die hohen Latenzen können ausgeblendet werden, solange genügend ausstehende Vorgänge anstehen und die Last gleichmäßig auf die Geräte verteilt wird.

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