Dyski SSD vs HDD. Co wybrać?

Jeśli zastanawialiście się kiedykolwiek nad wyborem pomiędzy dyskiem SSD a HDD?

W tym artykule znajdziecie informacje o różnicach pomiędzy tymi typami pamięci, plusami i minusami konkretnego rozwiązania. Nasi inżynierowie przygotowali testy dysków, a ich wyniki prezentujemy w artykule poniżej.

Tematyka problemu:

  • Różnice konstrukcyjne między HDD a SSD
  • Różnice wydajności pomiędzy HDD i SSD

Wsparcie CSI:

W ofercie CSI znajduje się szeroka gama produktów bazujących na pamięciach NAND Flash, w szczególności tych mogących pracować w wyjątkowo trudnych warunkach środowiskowych. W dalszej części artykułu postaramy się omówić charakterystyczne różnice pomiędzy dyskami HDD oraz SSD. Nasi inżynierowie wsparcia technicznego służą pomocą w dobraniu odpowiednich dysków zgodnie z państwa wymogami.

SSD vs HDD – konstrukcja

Pierwszą istotną różnicą między tymi dwoma typami dysków jest ich konstrukcja oraz warunki pracy w których mogą pracować. Poniższa tabela oraz jej omówienie przedstawia zestawienie najważniejszych parametrów dysków HDD i SSD.

Testowany dysk HDD SSD
Zakres temperatur użytkowania [°C] Praca 0 do 60 0 do 70 lub -40 do 85*
Przechowywanie -40 do 65 -55 do 85
Pobór mocy [mW] (przy napięciu zasilania 5V) Praca 1400 50
Czuwanie 590 20
Wytrzymałość na wstrząsy [G] (@0.5 ms half sine wave) 400 1500
Wytrzymałość na wibracje [gRMS (10 – 2000 Hz)] 1 5
Głośność pracy [dBA] 25
Waga [g] 120 30±1

*opcjonalnie

TEMPERATURA

Zakres temperatur pracy oraz temperatur przechowywania jest znacznie szerszy dla dysków SSD niż dla HDD. Standardowe dyski HDD nie pozwalają na użytkowanie ich w temperaturach poniżej 0°C. Dla specjalistycznych dysków HDD można rozszerzyć te parametry jedynie do -15°C dla minimalnej oraz +60°C dla maksymalnej temperatury pracy. Pamięci typu SSD, przystosowane do ciężkich warunków środowiskowych mogą być użytkowane w temperaturach mieszczących się w zakresie od -40°C do aż +85°C.

POBÓR MOCY

Brak mechanizmu napędowego talerzy oraz głowicy do odczytu danych pozwoliło znacznie ograniczyć zużycie mocy przez dyski SSD. Dla testowanego przypadku różnica poboru mocy przez pamięć SSD jest 28 razy mniejsza niż przez dysk HDD. Może się wydawać, że przy wielkościach rzędu miliwatów jest to niewiele, jednak przy zasilaniu urządzenia wyposażonego w dysk SSD z baterii bądź akumulatorów uzyskamy dłuższy czas pracy takiego urządzenia. Dodatkową zaletą działającą na korzyść SSD jest fakt, że mniejszy pobór mocy przez dysk wiąże się z mniejszą ilością wytwarzanego przez niego ciepła. W przypadku niedużych urządzeń, wyposażonych w dyski HDD bądź dyski SSD może mieć to istotne znaczenie – zmniejsza to narażenie na przegrzanie urządzenia.

WYTRZYMAŁOŚĆ

Ze względu na rozwiązania konstrukcyjne pamięci SSD są trwalsze i bardziej odporne na uszkodzenia mechaniczne niż HDD. Przeciętny dysk HDD jest w stanie wytrzymać wibracje podczas pracy nie przekraczające 1 gRMS (przy częstotliwości drgań 10 – 2000 Hz) oraz wstrząsy o amplitudzie dochodzącej do 400G. Specyfika dysków SSD daje im możliwość rozszerzenia ich granic wytrzymałościowych. Odporność pamięci SSD na wibracje może dochodzić do 20 gRMS, a wytrzymałość na wstrząsy do 1500G. Dla testowanego dysku były to wielkości 5 gRMS oraz 1500G. Porównując te dane można stwierdzić, że wytrzymałość SSD jest przynajmniej czterokrotnie większa niż HDD. W związku z powyższym zaleca się stosowane dysków SSD w urządzeniach, narażonych na podwyższone zagrożenie wibracjami czy też wstrząsami.

GŁOŚNOŚĆ

Mechanizm dysku HDD, złożonego z ruchomych talerzy oraz głowicy, jest bezpośrednią przyczyną powstawania hałasu podczas jego pracy. Poziomy głośności pracy takiego dysku nie są wysokie – ok. 25-30 dBA. Dyski SSD, dzięki brakowi mechanizmów tego rodzaju, ograniczają generowanie dźwięków do poziomu niemal zerowego.

WAGA

Pamięci SSD są znacznie lżejsze od HDD, ze względu na wspomniane wcześniej różnice konstrukcyjne. Te pierwsze zawierają jedynie układy scalone, głównie pamięć typu flash. Waga przeciętnego dysku SSD, w odniesieniu do wagi HDD, mieści się w granicy 25 -35% wagi dysku HDD.

OSIĄGI

Większość programów benchmarkowych bazuje na dwóch testach:

  • Test sekwencyjny – test polegający na zapisie i odczycie danych znajdujących się na dysku w uporządkowanych grupach.
  • Test „4K” – test typu „random” polegający na zapisie i odczycie danych znajdujących się na dysku w wielu różnych miejscach i sektorach.

Przeprowadzając testy mamy możliwość określenia sposobu zapisu oraz odczytu plików z dysku. Definiujemy ją poprzez dostosowanie ilości kolejkowanych plików (Queues), oraz wątków (Threads). Ilość kolejkowanych plików określa jak wiele operacji zapisu/odczytu zostanie wykonanych przez program testowy w jednym cyklu. Ilość wątków określa ile procesów zapisu/odczytu będzie wykonywanych równolegle. Testy zostały przeprowadzone przy ilości wątków T=1 oraz Ilości kolejkowanych plików Q=1 oraz Q=32.

Wyniki testów podawane są w dwóch wielkościach:

Prędkość odczytu/zapisu – jest to wielkość określająca ilość możliwych do odczytania danych z danej pamięci w ciągu jednej sekundy. Wielkość ta mierzona jest w bajtach na sekundę, choć obecnie wartości podawane są w kilobajtach i megabajtach na sekundę.

IOPS (Input/output Operations Per Second) czyli ilość operacji wejść/wyjść na sekundę. Jest to wielkość określająca wydajność dysków oraz pamięci. Określa ona jak szybko dany dysk jest w stanie przetworzyć żądania odczytu/zapisu danych.

1.Odczyt sekwencyjny

Rozmiar pliku testowego [MB]  50 100 500 1024 2048 4096 8192 16384 32768 Średnia Porównanie
 SSD Sequential Read (Q= 32,T= 1)  446 554 555 556 555 557 554 556 555 543
HDD Sequential Read (Q= 32,T= 1)  118 97 116 118 119 119 119 119 119 116 4,69 
SSD Sequential Read (T= 1)  249 263 265 290 341 409 458 499 510 365
HDD Sequential Read (T= 1)  114 100 114 115 119 118 119 117 117 115 3,18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Zapis sekwencyjny

Rozmiar pliku testowego [MB]  50 100 500 1024 2048 4096 8192 16384 32768 Średnia Porównanie
 SSD Sequential Read (Q= 32,T= 1)  185 183 183 183 185 185 183 184 184 184
HDD Sequential Read (Q= 32,T= 1)  114 98 114 117 118 119 118 118 118 115 1,60
SSD Sequential Read (T= 1)  177 182 181 182 184 184 179 183 183 182
HDD Sequential Read (T= 1)  115 98 115 116 118 117 118 118 118 115 1,58

3. Odczyt losowy

Rozmiar pliku testowego [MB]  50 100 500 1024 2048 4096 8192 16384 32768 Średnia Porównanie
 SSD Sequential Read (Q= 32,T= 1)  29,3 138 167 153 152 150 149 149 147 137
HDD Sequential Read (Q= 32,T= 1)  2,23 1,79 1,48 1,44 1,32 1,19 1,21 1,11 1,00 1,42 96,6
SSD Sequential Read (T= 1)  27,5 24,4 23,3 21,6 22,7 22,2 21,6 22,5 22,5 23,1
HDD Sequential Read (T= 1)  0,63 0,58 0,56 0,56 0,55 0,50 0,50 0,49 0,43 0,53 43,5

Rozmiar pliku testowego [MB]  50 100 500 1024 2048 4096 8192 16384 32768 Średnia Porównanie
 SSD Sequential Read (Q= 32,T= 1)  7158 33619 40670 37235 37137 36638 36402 36341 36009 33468
HDD Sequential Read (Q= 32,T= 1)  544 438 362 350 322 291 296 272 244 346 96,6
SSD Sequential Read (T= 1)  29285 5955 5689 5279 5545 5416 5268 5501 5502 8160
HDD Sequential Read (T= 1)  153 142 136 136 134 122 123 120 105 130 62,8

4. Zapis losowy

Rozmiar pliku testowego [MB]  50 100 500 1024 2048 4096 8192 16384 32768 Średnia Porównanie
 SSD Sequential Read (Q= 32,T= 1)  120 138 179 174 171 162 150 118 81,4 149
HDD Sequential Read (Q= 32,T= 1)  2,59 2,15 1,69 1,63 1,51 1,34 1,24 1,08 0,96 1,58 94,3
SSD Sequential Read (T= 1)  130 128 121 119 117 113 102 88,3 67,7 110
HDD Sequential Read (T= 1)  2,49 2,11 1,73 1,61 1,44 1,45 1,19 1,19 0,96 1,58 69,6

Rozmiar pliku testowego [MB]  50 100 500 1024 2048 4096 8192 16384 32768 Średnia Porównanie
 SSD Sequential Read (Q= 32,T= 1)  29285 44720 43736 42532 41656 39429 36503 28819 19885 36285
HDD Sequential Read (Q= 32,T= 1)  632 525 412 398 369 327 304 264 234 385 94,2
SSD Sequential Read (T= 1)  31788 31244 29535 29066 28482 27695 24851 21563 16524 26750
HDD Sequential Read (T= 1)  608 516 421 394 352 353 291 291 234 385 69,5

Testy odczytu oraz zapisu sekwencyjnego wypadają korzystniej dla dysku SSD. Prędkości operacji wykonywanych przez dysk SSD są od trzech do prawie pięciu razy większe podczas odczytu z dysku. Rozbieżność ta spowodowana jest lepszą zdolnością dysku SSD do odczytu większej ilości kolejkowanych plików. Prędkości operacji zapisu na dysku SSD są nieco ponad półtorakrotnie większe niż na dysku HDD.

Testy odczytu oraz zapisu losowego znacznie lepiej obrazują różnicę pomiędzy omawianymi dwoma typami dysków. O ile test sekwencyjny jest równie miarodajny co test losowy, to jednak zdolność dysku do odczytu oraz zapisu danych w losowych miejscach jest znacznie istotniejszą kwestią. Podczas normalnego użytkowania dysku jest on w trybie pracy, gdzie dane przechowywane są w wielu różnych sektorach i dostęp do nich również bywa losowy. Zarówno podczas testów odczytu jak i zapisu losowego, przy większej ilości kolejkowanych plików, korzystniejsze wyniki osiąga dysk SSD. Prędkości operacji dysku SSD są niemal stukrotnie wyższe niż prędkości dysku HDD.

 

Dodatkowe informacje:

Sprawy techniczne (Przemysłowe Pamięci Flash)

Osoba Stanowisko Email Telefon
 Kamil Ćwiertnia  Product Manager  kamil.cwiertnia@csi.pl  12 323-62-13
 Łukasz Zachara  Specjalista ds. Sprzedaży  12 323-62-14

Sprawy techniczne (Komputery Przemysłowe, systemy operacyjne, wsparcie produktowe) – email:

 

Pozostałe aktualności

Ramka danych CAN

Ramka danych CAN i mechanizmy zapewniające niezawodność

Ramka danych CAN. Formaty Klasyczny protokół CAN obsługuje dwa formaty ramki danych CAN. Zasadniczo różnią się one tylko długością identyfikatora CAN. Classical Base Frame Format (CBFF)” obsługuje długość 11 bitów dla identyfikatora CAN, a „Classical Extended Frame Format (CEFF)” obsługuje…

Dowiedz się więcej
Standard CAN

Magistrala CAN

Powstanie i zastosowanie magistrali CAN Controller Area Network (CAN) to standard magistrali transmisyjnej stworzony przez firmę Robert Bosch GmbH już na początku lat osiemdziesiątych. Standard CAN powstał w wyniku zapotrzebowania branży motoryzacyjnej. Ilość i skomplikowanie wszelkich elektronicznych elementów…

Dowiedz się więcej
Technologia VPX

Technologia VPX

Technologia VPX została zaprezentowana na targach Bus & Board (VITA) już w 2004, ale dopiero w ostatnich latach zyskuje na popularności, głównie ze względu na rosnącą liczbę producentów i na spadające ceny. VPX, zdefiniowany przez grupę roboczą VITA (ang. VME…

Dowiedz się więcej