Сравнение жестких дисков и твердотельных накопителей на компьютерах Mac

Переход Apple к использованию твердотельных накопителей в линейке iMac вместо жестких дисков дает пользователям значительный выигрыш в скорости. AppleInsider объясняет, что все эти термины означают для пользователей Mac, и как они применимы к вашим вычислительным потребностям.

Хранение на вычислительных устройствах, включая настольные компьютеры, ноутбуки и мобильные устройства, является ценным товаром которые могут быть легко заполнены некоторыми пользователями. Необходимость поддерживать всю цифровую жизнь на одном элементе оборудования может потребовать много конфигураций и вызвать необходимость либо обновления хранилища, либо замены самого устройства.

Для пользователей Mac это заполнение емкости может привести к исследованию вариантов обновления диска, которые они могут иметь для своего Mac. Однако для непосвященных различные варианты выбора, доступные на рынке, а также нечеткая терминология могут сделать его пугающим для изучения с любой реальной глубиной.

Более того, не каждый вариант привода, доступный для покупки, обязательно будет лучшим вариантом для потребителя.

С удалением опции включения жесткого диска в 21,5-дюймовый iMac в пользу Fusion Drive или твердотельных накопителей потребность в начинающие пользователи Mac, чтобы понять, как работает хранилище.

Вот руководство AppleInsider по основным различиям между компонентами хранилища, а также по некоторым из наиболее запутанных технологических элементов. что вам может потребоваться знать, прежде чем разбираться в возможностях привода.

Жесткие диски существуют уже несколько десятилетий. Когда они были представлены, они были на порядок быстрее, чем обычные съемные носители того времени — дисководы для гибких дисков

Жесткий диск состоит из слоев пластин с магнитными покрытие вращается с высокой скоростью, в то время как считывающая головка проходит по слоям для чтения и записи данных на пластины. Это несколько похоже на концепцию проигрывателя пластинок, за исключением наличия нескольких пластин, более высоких скоростей вращения и возможности записи на пластины.

Жесткий диск с плавающей головкой для чтения.

Жесткие диски имеют свои ограничения из-за их механической природы. Для начала, необходимость вращать пластины и перемещать головку в нужное место означает, что будет задержка в скорости, которая может быть дополнительно усугублена диском, на котором файлы фрагментированы в случайных местах, а не в последовательном порядке, в результате чего привод, чтобы продолжить поиск следующей части данных, которые он должен прочитать.

На медленность также влияет фактическая скорость вращения самих пластин, при этом типичные скорости для дисков составляют 5400 или 7200 об/мин, хотя некоторые из них способны 10000 об/мин или выше. Эти более высокие скорости вращения могут привести к более быстрому чтению данных, но они также обычно более дороги.

Старая версия 2.5 -дюймовые жесткие диски, в том числе используемые в оборудовании Apple.

Мотор, вращающий диски с такой скоростью, также может сделать диски шумными, и люди могут слышать диск вращается, а головки чтения и записи движутся под нагрузкой. При отжиме также выделяется тепло, которое может способствовать повышению общей температуры компьютера, что, в свою очередь, может вызывать проблемы в других местах.

Вращающиеся диски также подвержены проблемам, связанным с движением, поэтому пользователям обычно не рекомендуется перемещать ноутбуки с жесткими дисками во время их работы. Толчки и падения могут также вызвать другие проблемы, например, из-за того, что считывающая головка кратковременно коснется поверхности диска, что при некоторых обстоятельствах может уничтожить данные.

Итак, если они медленнее, шумнее и потенциально более хрупкие, зачем их держать? Цена и вместимость.

На уровне гигабайта трудно превзойти жесткий диск с современными версиями, способными хранить несколько терабайт данных по относительно разумной цене. Это связано с десятилетиями развития технологий, которые все еще улучшают то, насколько они могут справиться.

Они также идеально подходят для ситуаций, когда емкость превыше скорости доступа. Например, файловый сервер в сети или подключенное к сети устройство хранения данных может захотеть быть загруженным дисками большой емкости для резервного копирования файлов. Поскольку они используют локальную сеть для передачи данных, скорость доступа не важна, поэтому новые и более продвинутые технологии, обеспечивающие более быстрое время доступа, теряют свое преимущество.

До тех пор, пока другие технологии хранения не смогут предложить сравнимую емкость без больших затрат, жесткие диски, вероятно, останутся в эксплуатации в течение некоторого времени.

Твердотельные накопители: быстрые, но дорогие

Более новый тип хранилища, твердотельный Государственные диски или твердотельные накопители — это немеханические диски, для хранения данных в которых используются микросхемы флэш-памяти. Встроенный процессор управляет данными, хранящимися на микросхемах флэш-памяти, выделяя место для записи новых данных и обрабатывая их извлечение.

Поскольку это полностью электронный процесс, это означает, что здесь нет механических систем, которые могли бы замедлить чтение или запись данных на сам накопитель. Задержка начала чтения или записи данных на диске минимальна, и в сочетании с гораздо более быстрым временем чтения и записи это дает твердотельным накопителям значительное преимущество в скорости по сравнению с жесткими дисками..

Внедрение твердотельных накопителей в качестве загрузочных дисков компьютеров, позволяющих сократить время загрузки компьютеров Mac и ПК с минуты до нескольких секунд. значительно сокращает время ожидания доступа к файлам, хранящимся на дисках.

SSD может быть долгожданным обновлением механического привода старого Mac.

Отсутствие механических элементов означает, что SSD практически бесшумен при использовании, а также выделяет меньше тепла.

Поскольку SSD состоит из микросхем, припаянных к плате, они более долговечны, что делает их более подходящими для ноутбуков и других приложений, где ожидается движение.

Единственными реальными недостатками SSD являются стоимость и емкость, что отчасти связано с тем, что это относительно новая технология по сравнению с гораздо более старой и зрелой. жесткий диск.

Для сравнения, SSD на 1 ТБ можно было приобрести примерно за 100 долларов на момент написания. Жесткий диск емкостью 1 ТБ стоит всего 40 долларов, или примерно по той же цене, что и твердотельный накопитель, вместо этого можно приобрести жесткий диск емкостью 3 терабайта.

Разница более очевидна при большей емкости хранилища. На 8 ТБ SSD легко может стоить 1000 долларов или больше, в зависимости от модели и продавца, в то время как жесткий диск эквивалентной емкости можно было бы приобрести примерно за 200 долларов.

В кругах ПК это привело к тому, что энтузиасты приобрели как твердотельные накопители, так и жесткие диски, причем первые использовались в качестве загрузочного диска, а вторые — для хранения менее используемых или большие файлы. В 2020 году стоимость гигабайта твердотельных накопителей начинает приближаться к точке, когда энтузиасты переходят на системы, полностью состоящие из твердотельных накопителей, поскольку надбавка к цене за более высокую емкость может быть более разумной.

Fusion Drive и гибридные диски

Стремясь удовлетворить потребность потребителя в скорости без ущерба для хранения, производители жестких дисков подошли к делу. с гибридными приводами. Короче говоря, Fusion Drives или гибридные диски — это жесткие диски, на которых добавлено несколько гигабайт флеш-памяти, и система, которая перенаправляет данные между двумя местоположениями, но при этом выглядит для компьютера как один логический диск.

Флэш-память используется для кэширования часто используемых файлов, таких как системные файлы, которые обнаруживаются его встроенной системой. Кэшированные файлы значительно быстрее извлекаются из этой области хранения, но запросы других файлов остаются медленнее, поскольку их нужно извлекать с механического диска.

Как Apple представил миру Fusion Drive.

Решение Apple, Fusion Drive, вписывается в баннер гибридных дисков, сочетая SSD с жестким диском гораздо большего размера. Это дает тот же эффект, что и одиночный гибридный диск, включая более быстрое время загрузки и более быстрый доступ к файлам, но возвращается к более медленным скоростям для других некэшированных файлов.

Apple предлагает Fusion Drive в качестве опции для некоторых конфигураций Mac, включая обновленный 21,5-дюймовый iMac, с его стоимостью по сравнению с обновлениями SSD, что делает его довольно привлекательным. привлекательно для пользователей, которым требуется большой объем хранилища, не тратя деньги на большие твердотельные накопители.

Подключение дисков: SATA и M.2

Подключение дисков к остальным компьютера может выполняться различными способами, но большинство людей будут иметь дело только с некоторыми из них: SATA и M.2.

Замена старых кабелей IDE прошлых лет, Serial ATA или SATA — это интерфейс, который позволяет диску также подключаться к материнской плате или логической плате. как получить власть. Вместо широкого кабеля IDE, который подключается к двум дискам, SATA вместо этого использует один тонкий кабель на диск для данных, а питание через разъемы Molex также заменяется аналогичным соединением.

В то время как кабели IDE обеспечивали скорость передачи данных до 133 МБ в секунду, SATA обеспечивал еще более быструю передачу до 6 ГБ в секунду или стабильную пропускную способность до 600 МБ в секунду.

Более новый M.2 — это другой стиль интерфейса для дисков, но тот, который предполагает непосредственную установку диска на материнскую плату через специальный слот M.2. Это устраняет необходимость в кабелях для питания или передачи данных, делая вещи более аккуратными и компактными по сравнению с теми, для которых требуются кабели.

Благодаря прямому подключению M Диски на основе .2 обычно делаются как можно меньше или достаточно тонкими и обычно представляют собой микросхемы флэш-памяти на тонкой плате. Хотя технически было бы возможно использовать M.2 для механического накопителя, характер монтажа на материнской плате и необходимость экономии места резервируют интерфейс для твердотельных накопителей.

Несмотря на другое имя, твердотельные накопители M.2, как правило, используют SATA 6 для подключения, что означает отсутствие какого-либо реального улучшения скорости передачи вообще. но преимущества экономии места по-прежнему будут полезны для компьютерного оборудования, которому не хватает места, например для ноутбуков.

Пример накопителя NVMe, который подключается через M.2.

Кроме того, существуют также накопители M.2 NVMe (Non-Volatile Memory Express), в которых используется форм-фактор M.2, но работают немного иначе. При подключении с использованием интерфейса PCI-Express подключение обеспечивает еще более быструю передачу данных.

Например, в то время как SSD-диск M.2 может обеспечивать скорость чтения и записи в диапазоне от 500 до 550 МБ в секунду, эквивалент M.2 NVMe может работать со скоростью 3,5 ГБ в секунду.

Хотя это действительно делает накопители NVMe чрезвычайно удобными для людей, которым нужен высокий уровень производительности, для этого требуется наличие слота M.2, совместимого с PCIe. В некоторых случаях также можно добавить диск M.2 NVMe через карту адаптера PCIe, хотя, опять же, это потребует использования слота PCIe, если он доступен.

Эта дополнительная скорость также стоит больших денег, увеличивая эквивалентную стоимость M.2 SSD примерно на 20-25%. Учитывая ограниченные варианты использования этих высоких скоростей чтения, таких как редактирование видео в формате 4K, для человека, покупающего хранилище, может быть более полезно выбрать SSD M.2 вместо NVMe и, возможно, выбрать диск большей емкости в в то же время.

Существует еще один способ подключения диска к системе: припаять его на место.

С годами Apple перешла к пайке флэш-накопителей непосредственно на материнской плате своих продуктов Mac, чтобы создавать все более тонкие устройства. Старые устройства, такие как более ранние модели Mac mini, предлагали возможность обновления с небольшим усилием, но новые модели, как правило, не имеют такой возможности.

Например, разборка обновленного 27-дюймового iMac 2020 года показала, что вариант с механическим приводом недоступен, а SSD был припаян к материнской плате. . Кроме того, на материнской плате нет каких-либо соединений расширения, относящихся к хранилищу, что эффективно исключает такие варианты обновления.

Хотя людей может беспокоить, является ли диск механической версией или SSD, или подключается ли он через SATA или M.2, есть еще кое-что, что нужно Подумайте о приводе. А именно, на сколько хватит чипов в SSD.

SLC, TLC, MLC

Как и многие другие элементы компьютера, здесь — это несколько разновидностей компонентов, которые можно использовать, но для потребителей, в широком смысле, есть три акронима, о которых нужно заботиться: одноуровневая ячейка (SLC), многоуровневая ячейка (MLC) и трехуровневая ячейка (TLC).

Микросхемы флэш-памяти NAND, которые используются для хранения данных на SSD, состоят из ряда ячеек, каждая из которых может содержать биты данных, изменяемые электрическими сигналами. . В зависимости от типа флэш-памяти для каждой ячейки может быть сохранено разное количество бит.

SLC является самым дорогостоящим, поскольку на каждую ячейку выделяется только один бит, что означает, что для сопоставимой емкости необходимо использовать больше микросхем памяти, чем другие версии. Обычно флеш-память SLC зарезервирована для корпоративного использования, она может иметь самые длинные циклы чтения и записи, что означает количество обращений к каждой ячейке, а также быть в целом более надежной в случае ошибок или экстремальных температур.

MLC, как следует из названия, представляет собой ячейку, которая содержит несколько бит данных в ячейке, что значительно снижает производственные затраты.. Снижение затрат также означает, что он менее долговечен, чем SLC, с циклами чтения и записи на ячейку около 10 000 по сравнению с 100 000 SLC.

Также существует вариант MLC, называемый eMLC (Enterprise Multi Level Cell), который пытается преодолеть разрыв между MLC и SLC, фактически являясь более надежным MLC. . Для eMLC количество циклов на количество клеток увеличивается примерно до 20 000–30 000.

Самый дешевый тип памяти для производства, TLC способен хранить три бита в ячейке. Число циклов является самым низким из всех — около 5000 на ячейку, что звучит мало, но все же соответствует нескольким годам использования.

Если вы покупаете SSD с полки, более вероятно, что память будет либо MLC, либо TLC.

Скорость последовательного и произвольного доступа

При просмотре технических характеристик диска или В обзоре люди могут увидеть ссылки на скорость последовательного и произвольного доступа, а также цифры, относящиеся к чтению данных с диска и записи на него. Короче говоря, это два разных способа, которыми диск может получить доступ к данным на диске, что исследует два конкретных сценария.

Последовательный доступ относится к блокам данных, которые читаются по порядку, тогда как произвольный доступ включает извлечение блоков данных из нескольких мест.

Для жестких дисков предпочтительным является последовательный доступ, так как это означало бы, что ряд блоков данных будет прочитан за один раз, не дожидаясь чтения голову, чтобы переместиться в новое положение, и подождите, пока блюдо не повернется к правильной начальной точке для следующего раздела. В случаях, когда файлы удаляются и оставляют промежутки, которые можно заполнить файлами меньшего размера, это может привести к потере последовательных блоков данных.

Это приводит к явлению, называемому фрагментацией, когда производительность жесткого диска снижается из-за постоянной потребности найти, где находится следующий блок данных после один раздел заканчивается. Фактически, более быстрый последовательный доступ размывается, а активность напоминает более медленный произвольный доступ.

Вот почему жесткие диски нужно было дефрагментировать с течением времени, что позволило системе реорганизовать блоки данных, чтобы обеспечить максимально возможный последовательный доступ. Это может занять несколько часов и требует наличия диска для копирования фрагментов файлов на неиспользуемые части жесткого диска, прежде чем копировать их обратно на более удобные позиции.

Это пример дополнительной работы, которая может потребоваться от привода для произвольного доступа по сравнению с последовательным. [через Википедию]

Тесты произвольного доступа обычно вращаются вокруг доступа к блокам данных в разных порядках или позициях, чем обычно ожидается при последовательном доступе. В таких случаях жесткому диску придется переключаться между позициями, что неэффективно для работы диска по сравнению с последовательным доступом..

Примером этого могло бы быть сравнение данных чтения для большого файла фильма с загрузкой игры, при этом последняя использует множество маленьких файлов, размер которых меньше файл фильма. Поскольку к этим файлам нельзя обращаться в том же порядке, в каком они были записаны на диск, у накопителя нет другого выбора, кроме как пропустить, чтобы получить доступ ко всем необходимым блокам данных по порядку, а именно приравнять произвольный доступ.

Для твердотельных накопителей это меньшая проблема, поскольку отсутствие механических компонентов является основным фактором замедления. Даже в этом случае между приводами все еще есть некоторая разница с точки зрения последовательной и случайной скорости.

При просмотре диска обратите внимание на типы файлов, которые вы собираетесь хранить на нем. Большие видеофайлы могут получить больше пользы от диска с более высокой скоростью последовательного доступа, в то время как документы и задачи, основанные на большом количестве небольших файлов, обычно будут лучше работать на диске с более высокой скоростью произвольного доступа.

Минимальные обновления и внешние параметры

Для пользователей Mac проблема обновления их устройство — это то, где их выбор по большей части ограничен. Внедрение твердотельных накопителей с прямой пайкой в ​​Mac, особенно в портативных моделях, таких как MacBook Pro, исключает любую возможность внутренних изменений.

В тех случаях, когда кажется, что у пользователей есть шанс поменять диски на что-то другое, Apple также приняла меры для предотвращения таких попыток.

Внедрение чипа безопасности T2 в модели Mac позволило Apple повысить безопасность на дисках, заставив его обрабатывать шифрование. К сожалению, та же самая система также делает практически невозможным отсоединение съемных дисков без вывода из строя хранимых данных.

В некоторых случаях обычные пользователи даже не могут обновить даже съемные части. Например, iMac Pro имеет съемные модули SSD, но они представляют собой флэш-накопители, которые напрямую контролируются T2, а не являются более независимыми, что означает, что вместо них нельзя использовать обычный SSD.

Mac Pro является исключением, с его заменяемыми твердотельными накопителями, портами SATA и местом для карт PCIe.

Есть некоторые исключения, например, наличие у Mac Pro портов SATA наряду с другими возможностями обновления, такими как комплекты обновления модуля SSD. Однако, учитывая, что Mac Pro — дорогой компьютер для использования в бизнесе, а не потребителями, ожидается, что у владельцев Mac Pro будет какой-то способ обновить и восстановить свои инвестиции с течением времени.

По-прежнему можно добавить дополнительное хранилище, если оно внешнее, например, с помощью NAS или внешнего диска, подключенного к порту Thunderbolt 3, с последним предложением лучшая скорость передачи данных. Такие обновления могут быть выполнены, но не без ущерба для физического пространства или внешнего вида Mac, а в случае MacBook — переносимости без использования твердотельного накопителя, предназначенного для мобильного использования.

Современные пользователи Mac, желающие купить новую модель, в основном застряли с ограниченным набором дисков, которые на самом деле не подлежат обновлению. Независимо от того, какое хранилище настроено во время покупки, клиенту придется жить до тех пор, пока он не перейдет на использование внешнего хранилища или не купит новую модель.

Старые модели, которые не застряли с припаянной флеш-памятью, с большей вероятностью будут обновляться изнутри, но за счет необходимости иметь дело с обычно более медленным Mac по сравнению с более новыми версиями.

Если вам нужно обновить хранилище, лучше всего купить внешний диск, подключить его к Thunderbolt 3, ухмыльнуться и терпеть.

Оцените статью
futurei.ru
Добавить комментарий