شرح محركات الاقراص الخاصة بالكمبيوتر (SSD) و (HDD)



25 أكتوبر، 2021 | تيتو 4 تك


  • إذا اشتريت جهاز كمبيوتر محمولاً قابلاً للنقل بشكل فائق في أي وقت في السنوات القليلة الماضية ، فمن المحتمل جدًا أن يكون لديك محرك أقراص مزود بذاكرة مصنوعة من مكونات صلبة (SSD) كمحرك تمهيد أساسي. انتقلت أجهزة الكمبيوتر المحمولة المخصصة للألعاب الأكبر حجمًا إلى محركات أقراص SSD أيضًا ، في حين أن مجموعة فرعية فقط من أجهزة الميزانية لا تزال تفضل محركات الأقراص الثابتة (HDD). في هذه الأثناء ، تكون محركات أقراص التمهيد في أجهزة الكمبيوتر المكتبية المُنشأة مسبقًا عبارة عن محركات أقراص صلبة الآن أيضًا ، باستثناء النماذج الأرخص. في بعض الحالات ، يأتي سطح المكتب مع كليهما ، مع SSD كمحرك التمهيد و HDD كمكمل تخزين أكبر سعة.تعرف معنا على الاختلافات بين محركات الأقراص الثابتة HDD ومحركات الأقراص الصلبة SSD  وعوامل الشكل المتاحة وكيفية مقارنتها في السعة والسرعة والطاقة والمزيد.
    لا يقتصر اختيار التخزين المناسب على مقارنة السعة والتكلفة فقط. نوع التخزين الذي يستخدمه جهاز الكمبيوتر الخاص بك مهم للأداء ، بما في ذلك استخدام الطاقة والموثوقية. تعد محركات الأقراص الصلبة (SSD) ومحركات الأقراص الثابتة (HDD) هما خياري التخزين الرئيسيين اللذين يجب مراعاتهما. فيما يلي دليل سريع حول أفضل استخدام لكل منها وكيفية المقارنة.
     
     
     
     

    enlightened  محركات الأقراص الثابتة (HDD)

     

    محرك الأقراص الثابتة هو جهاز تخزين البيانات الذي يعيش داخل الكمبيوتر. يحتوي على أقراص دوارة بالداخل حيث يتم تخزين البيانات مغناطيسيًا. يحتوي محرك الأقراص الثابتة على ذراع به عدة "رؤوس" (محولات طاقة) تقرأ وتكتب البيانات على القرص. إنه مشابه لكيفية عمل مشغل أسطوانات القرص الدوار ، مع سجل LP (قرص صلب) وإبرة على ذراع (محولات طاقة). يقوم الذراع بتحريك الرؤوس عبر سطح القرص للوصول إلى بيانات مختلفة.
    تعتبر محركات الأقراص الثابتة تقنية قديمة ، مما يعني أنها كانت موجودة لفترة أطول من محركات أقراص الحالة الصلبة. بشكل عام ، فهي أقل تكلفة وهي عملية للبيانات التي لا تحتاج إلى الوصول إليها بشكل متكرر ، مثل النسخ الاحتياطية للصور أو مقاطع الفيديو أو ملفات الأعمال. وهي متوفرة في عاملين شكلين شائعين: 2.5 بوصة (شائعة الاستخدام في أجهزة الكمبيوتر المحمولة) و 3.5 بوصة (أجهزة كمبيوتر سطح المكتب).

     

     

    enlightened  محركات الأقراص الصلبة (SSD)

     

    حصلت محركات الأقراص الصلبة على اسمها - الحالة الصلبة - لأنها تستخدم أجهزة صلبة تحت الغطاء. في SSD ، يتم تخزين جميع البيانات في دوائر متكاملة. هذا الاختلاف عن محركات الأقراص الثابتة له آثار كثيرة ، لا سيما من حيث الحجم والأداء. بدون الحاجة إلى قرص دوار ، يمكن أن تتقلص محركات أقراص الصلبة  إلى شكل وحجم عصا اللثة (ما يُعرف باسم عامل الشكل M.2) أو حتى أنها صغيرة مثل طابع البريد. تتفاوت سعتها - أو مقدار البيانات التي يمكنها الاحتفاظ بها - ، مما يجعلها مرنة للأجهزة الأصغر ، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة النحيفة ، أو الأجهزة القابلة للتحويل ، أو 2 في 1. وتقلل محركات أقراص الحالة الثابتة (SSD) من وقت الوصول بشكل كبير نظرًا لأن المستخدمين لا يضطرون إلى انتظار بدء تشغيل الطبق.
    تعد محركات الأقراص الصلبة  أكثر تكلفة من محركات الأقراص الثابتة لكل مقدار تخزين (بالجيجابايت (GB) والتيرابايت (TB)) ، ولكن الفجوة تتضاءل مع انخفاض أسعار محركات الأقراص الصلبة بوتيرة أسرع من أسعار محركات الأقراص الثابتة عامًا بعد عام.
     
     

    enlightened  الفرق بين SSD و HDD

     

    yes  السرعة
     
    ما يجعل محركات الأقراص الصلبة خيارًا شائعًا بشكل متزايد هو سرعتها. عبر اللوحة ، تتفوق محركات الأقراص الصلبة SSD على محركات الأقراص الثابتة لأنها تستخدم دوائر كهربائية ولا تحتوي على أجزاء متحركة فعلية. يؤدي هذا إلى تقليل أوقات الانتظار عند بدء التشغيل وتقليل التأخير عند فتح التطبيقات أو القيام بمهام حوسبة ثقيلة. على سبيل المثال ، Intel SSD D5-P5316 عبارة عن محرك أقراص SSD بحجم 15.36 تيرابايت على مستوى المؤسسات يوفر أكثر من 7000 ميجابايت / ثانية في عرض النطاق الترددي. يوفر محرك Seagate Exos 2x14 بسعة 14 تيرابايت ، محرك أقراص ثابتة متوافق ، عرض نطاق ترددي يصل إلى 500 ميجابايت / ثانية فقط. هذا فرق 14x! 1
    تؤدي هذه السرعات العالية إلى مزايا الأداء في عدة مجالات ، مثل تسجيل الدخول وانتظار بدء تشغيل التطبيقات والخدمات ، أو عند تنفيذ مهام كثيفة التخزين مثل نسخ ملف كبير. باستخدام محرك الأقراص الثابتة ، يتباطأ الأداء بشكل ملحوظ ، بينما يمكن أن يستمر محرك الأقراص ذي الحالة الصلبة في العمل في مهام أخرى.
    تتأثر السرعة أيضًا بالواجهة المستخدمة في SSD مقابل HDD التي تتصل ببقية نظام الكمبيوتر عند نقل البيانات ذهابًا وإيابًا. ربما سمعت عن هذه الواجهات - SATA و PCI Express (PCIe). SATA هي تقنية قديمة ، أبطأ ، قديمة ، بينما PCIe أحدث وأسرع. عادةً ما تكون محركات أقراص الحالة الصلبة ذات واجهات PCIe أسرع بكثير من محركات الأقراص الثابتة المزودة بـ SATA لأن PCIe يحتوي على المزيد من القنوات لنقل البيانات. فكر في الأمر مثل عدد السيارات التي يمكن أن تسلك طريقًا ريفيًا مكونًا من حارة واحدة مقارنة بالطريق السريع المكون من أربعة حارات.
    على الرغم من أنه لا أحد يشكو من أن جهاز الكمبيوتر الخاص به سريع للغاية ، إلا أن هناك أوقاتًا يمكن أن يكون فيها محرك الأقراص الثابتة منطقيًا. إذا كان لديك تيرابايت من الملفات التي تريد تخزينها ، فإن محركات الأقراص الثابتة لا تزال خيارًا أقل تكلفة ، على الرغم من أن هذا يتغير مع انخفاض أسعار محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة بشكل متزايد وتقنيات NAND الأحدث التي تؤدي إلى زيادة كثافة البت لكل قالب NAND. يمكن تبسيط قرارات تخزين الكمبيوتر من خلال التفكير في البيانات على أنها إما باردة أو ساخنة. قد تتضمن البيانات "الباردة" سنوات من الصور التي تريد الاحتفاظ بها على الكمبيوتر المحمول ولكن لا تنظر إليها كل يوم ولا تحتاج إلى الوصول السريع إليها. يمكن أن تكون محركات الأقراص الثابتة خيارًا ممتازًا ومنخفض التكلفة للبيانات الباردة. على الطرف الآخر من الطيف ، إذا كنت شركة تدير معاملات في الوقت الفعلي ، وتحرر مقاطع الفيديو والصور وتحتاج إلى وصول سريع إلى قاعدة بيانات من الملفات أو مقاطع الفيديو أو النماذج ، أو حتى مجرد تشغيل نظام التشغيل ، فهذا يُشار إليه إلى بيانات "ساخنة". الأداء السريع لمحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة يجعلها خيارًا مثاليًا عندما يكون الوصول السريع إلى بياناتك هو الأمر الأكثر أهمية.
     
    yes  قدرة التحمل
     
    تعتمد درجة تآكل الكتابة في NAND SSD جزئيًا على حالة البيانات الموجودة بالفعل على محرك الأقراص ، لأن البيانات مكتوبة في صفحات ولكن تم مسحها في كتل. عند كتابة بيانات متسلسلة على محرك أقراص ذي حالة صلبة جديد نسبيًا ، يمكن كتابة البيانات بكفاءة إلى صفحات مجانية متتالية على محرك الأقراص. ومع ذلك ، عند الحاجة إلى تحديث كتل صغيرة من البيانات (كما هو الحال في مراجعة المستندات أو القيم الرقمية) ، تتم قراءة البيانات القديمة في الذاكرة ومراجعتها ثم إعادة كتابتها إلى صفحة جديدة على القرص. تم وضع علامة على الصفحة القديمة ، التي تحتوي على بيانات مهملة ، على أنها غير صالحة. عندما تصبح الصفحات المجانية غير متوفرة ، يتم تحرير هذه الصفحات "غير الصالحة" للاستخدام في عملية خلفية تسمى "إلغاء التجزئة" أو "تسوية التآكل". يجب أولاً نسخ جميع الصفحات الصالحة الموجودة في كتلة معينة إلى مواقع مجانية أخرى على محرك الأقراص بحيث لا تحتوي الكتلة الأصلية إلا على صفحات غير صالحة تم إهمالها. يمكن بعد ذلك مسح الكتلة الأصلية لتوفير مساحة لكتابة البيانات الجديدة.
    تؤدي عمليات التدبير المنزلي الداخلية لـ NAND مثل تسوية التآكل إلى تضخيم الكتابة ، حيث يكون إجمالي عمليات الكتابة الداخلية على SSD أكبر من عمليات الكتابة المطلوبة لوضع بيانات جديدة ببساطة على محرك الأقراص. نظرًا لأن كل كتابة تؤدي إلى تدهور طفيف في خلايا NAND الفردية ، فإن تضخيم الكتابة هو السبب الرئيسي للتآكل. تساعد العمليات المضمنة محركات أقراص NAND SSD على توزيع التآكل بالتساوي عبر محرك الأقراص. لكن خلاصة القول هي أن أعباء العمل المليئة بالكتابة (عمليات الكتابة العشوائية ، على وجه الخصوص) تتسبب في تلف محركات أقراص NAND SSD بشكل أسرع من أنماط الإدخال / الإخراج الأخرى (I / O) لأنها تؤدي إلى زيادة تضخيم الكتابة.
    الخبر السار هو أن القدرة على التحمل على مستوى محرك أقراص SSD يتم تحديدها دائمًا مع مراعاة أنماط الكتابة العشوائية في أسوأ الحالات. على سبيل المثال ، عندما تسمع أن محرك الأقراص يمكنه كتابة محرك أقراص واحد في اليوم ، فهذا يعني أنه يمكنك كتابة محرك أقراص كامل واحد على الأقل بقيمة البيانات باستخدام هذا الاستخدام العشوائي للكتابة يوميًا خلال فترة ضمان محرك الأقراص (عادةً 5 سنوات).
     
     
    yes  المقارنة المباشرة بين SSD و HDD
     
    عندما يتعلق الأمر بالسعة ، تتوفر محركات أقراص الحالة الصلبة لأجهزة الكمبيوتر بسعة 120 جيجابايت إلى 30.72 تيرابايت ، بينما يمكن أن تصل محركات الأقراص الثابتة في أي مكان من 250 جيجابايت إلى 20 تيرابايت. عند قياس التكلفة لكل سعة ، تظهر محركات الأقراص الثابتة في المقدمة ، ولكن مع انخفاض أسعار محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة ، سيصبح هذا أقل تميزًا بالنسبة لمحركات الأقراص الثابتة. ومع ذلك ، مع محركات أقراص الحالة الصلبة ، يمكنك إنجاز المزيد من العمل لكل خادم مما يؤدي إلى نشر عدد أقل من الأجهزة للحصول على نفس الإخراج مثل محرك الأقراص الثابتة. النتيجة؟ محركات أقراص الحالة الصلبة ذات تكلفة اقتناء أقل (التكلفة الإجمالية للملكية).
    يتم تعريف الموثوقية على أنها ما إذا كانت البيانات مخزنة على النحو المنشود ، في حالة غير تالفة. تعد محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة بشكل عام أكثر موثوقية من محركات الأقراص الثابتة ، والتي تعد مرة أخرى وظيفة عدم وجود أجزاء متحركة. وذلك لأنه بدون حركة ، لا تتأثر محركات أقراص الحالة الصلبة بالاهتزاز أو المشكلات الحرارية ذات الصلة.
    عادةً ما تستخدم محركات أقراص الحالة الصلبة طاقة أقل وتؤدي إلى إطالة عمر البطارية لأن الوصول إلى البيانات يكون أسرع كثيرًا ويكون الجهاز خاملاً في كثير من الأحيان. مع أقراصها الدوارة ، تتطلب محركات الأقراص الثابتة طاقة أكبر عند بدء تشغيلها من محركات أقراص الحالة الصلبة.
     
     

    enlightened  توفير تكلفة SSD على HDD

     

    من المفهوم جيدًا أن محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة تؤدي أداءً أفضل بكثير من محركات الأقراص الثابتة. من المفهوم جيدًا تقريبًا ميزة الموثوقية لمحركات أقراص الحالة الصلبة . بالنظر إلى هذه المزايا الجوهرية ، لا تحتاج محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة إلى النسخ المتماثل للأداء ، وهي تتطلب عمومًا نسخًا أقل بكثير من أجل الموثوقية. يفسح أداء SSD العالي نفسه أيضًا لأساليب تقليل البيانات الأكثر كفاءة من محركات الأقراص الثابتة. تقليل البيانات هو نسبة البيانات المضيفة المخزنة إلى التخزين المادي المطلوب ؛ ستكون نسبة 50 في المائة معادلة لنسبة تقليل البيانات 2: 1. نظرًا لأن تقليل البيانات يسمح للمستخدم بتخزين بيانات أكثر مما هو موجود على الأجهزة المادية ، يتم زيادة السعة الفعالة الناتجة. يمكن لتقنيات الضغط وإلغاء البيانات المكررة أن تقلل إلى حد كبير من سعة تخزين المواد الخام المطلوبة لتلبية متطلبات "السعة القابلة للاستخدام".
    تم تحسين الخوارزميات الحديثة لمحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة ، مع الاستفادة من أدائها لتمكين نسبة عالية من تقليل البيانات (DRR) مع تقديم أداء عالي للتطبيقات. على سبيل المثال ، تحقق خوارزمية ضغط Zstandard من Facebook سرعات ضغط وفك ضغط أسرع بكثير من قراءة / كتابة محركات الأقراص الثابتة ، مما يسمح باستخدام الخوارزميات على محركات أقراص الحالة الصلبة في الوقت الفعلي .2 مثال آخر هو VMware vSAN ، حيث يتم تقديم الضغط وإلغاء التكرار فقط في جميع تكوينات الفلاش.