Rozíly mezi klasickým harddiskem a diskem SSD

Kategorie: Technologie SSD Disky Harddisky Datum: 12.10.2008 V posledních měsících se stále více hovoří o nové generaci disků, která se označuje jako SSD (Solid State Disc) a považuje se za nástupce klasických pevných disků. Zda jsou SSD opravdu tak dobré, jaké jsou jejich přednosti i možnosti a jak fungují - to vám přiblížíme v tomto článku.

Klasický pevný disk

V úvodu si připomeneme, jak vypadá a funguje klasický pevný disk, který většinou máte ve svém počítači. Největší prostor klasického disku vyplňují magnetické datové plotny. Na těch se data uchovávají tak, že se daná oblast na plotně pomocí tzv. hlav magnetizuje a podle směru siločar pak dokáže zpětně hlava přečíst, zda se v oblasti nachází zapsaná hodnota 0 nebo 1.

Na základním tištěném obvodě - na desce (dále jen PCB) - se nachází rychlá vyrovnávací paměť (nejčastěji o kapacitě 2, 8, 16 nebo 32 MB), která pomáhá optimalizovat datový tok. Data se nezapisují na datové plotny okamžitě, nejprve totiž putují do vyrovnávací paměti. Až ve chvíli, kdy je to strategicky výhodné, se data fyzicky uloží na povrch datových ploten. Výsledkem je efektivnější práce disku, a tím i vyšší přenosový výkon. Pojďme se podívat, jak vše funguje v praxi.

Jak probíhá čtení z pevného disku ( HDD )

Například si chcete pustit svoji oblíbenou MP3 skladbu ve Winampu. Vyberete si tedy v Průzkumníku písničku a spustíte Winamp. Procesor odešle na pevný disk požadavek na čtení dané písničky. Disk ví, že daná písnička je uložena například v oblasti 10548 na plotně číslo 4, ale to je vše.

Ihned tedy do oblasti 10548 přesune hlavu disku 4. Jakmile hlava dorazí, nemůže začít okamžitě načítat data. Nejprve musí počkat, až se vlivem rotace datové plotny dostane požadovaný sektor přímo pod čekající čtecí hlavičku. Tedy tak, aby byla hlava na začátku dané písničky (nelze přece začít číst od půlky písničky). Jakmile se správně natočí i plotna, může hlava začít číst. Době, než se hlava i plotna připraví ke čtení, se říká přístupová doba (Seek Time) a běžným diskům to trvá okolo 10 ms (milisekund). Protože není při každém hledání dat přístupová doba stejně dlouhá, udává se průměrná přístupová doba (Average Seek Time).

Hlava nyní bere jednotlivé sektory na disku tak, jak jdou za sebou, a zkoumá, jakým způsobem je daný sektor zmagnetizován. To probíhá za průchodu elektrického proudu. Podle způsobu průchodu elektrického proudu hlava rozeznává pouze stavy 1 a 0. Postupným načítáním nul a jedniček se získá obsah celého požadovaného sektoru. Stejným procesem se postupně načte celá písnička. Pak se může hlava věnovat dalším úkolům. Rychlost zápisu je různá a závisí především na rychlosti otáčkách ploten a na tom, kde daná datová oblast na disku leží (na okraji plotny je vyšší rychlost než u středu).

Takto tedy funguje čtení u pevného disku s klasickými datovými plotnami, nyní je na řadě zápis.

Jak probíhá zápis na pevný disk ( HDD )

Zápis funguje obdobně, ale nějaké rozdíly zde pochopitelně jsou. Odlišme dva případy. V prvním zapisujeme několik bajtů dlouhý údaj do registru, v druhém zálohujeme film z DVD na pevný disk.

V případě krátkého zápisu do registru disk využije svoji ultrarychlou vyrovnávací paměť a data dočasně zapíše do ní. Na datové plotny data zapíše až tehdy, když disk nebude mít jiné úkoly. Jak takový zápis na plotny proběhne, to si ukážeme na případu zálohy DVD filmu.

Pokud zálohujete na pevný disk například DVD film, nemůže v tomto případě disk použít svoji vyrovnávací paměť, protože je příliš malá, a tak začne okamžitě zapisovat na datové plotny. Napřed přesune hlavu do oblasti, kde je volné místo, počká, až se první volný sektor dostane pod zapisovací hlavičku, a zápis může začít.

Zápis funguje obdobně jako čtení. Rozdíl je pouze ten, že hlava nezkoumá, jak je daná oblast zmagnetizovaná, ale sama mění magnetickou orientaci částic na povrchu datové plotny. Opět bere sektor za sektorem, dokud nezapíše celý soubor. V případě, že není k dispozici dostatek souvislého datového prostoru o velikosti celé písničky, musí se hlava přesunout na další volné místo a pokračovat v zápisu tam.

Solid State Disk : Jak funguje

Nyní se podíváme, jak fungují SSD disky. Solid State Disc je zjednodušeně řečeno pouze několik rychlých NAND flash pamětí (flashová paměť, která se nevymaže, pokud je přerušen přívod elektrické energie), naskládaných na jedno PCB, který používá standardní komunikační rozhraní. SSD je v podstatě vlastně rychlý, velkokapacitní flash disk (i klasické USB klíčenky mají NAND flash paměti a od SSD se příliš neliší).

Jak funguje SSD disk Disky SSD díky absenci jakýchkoliv pohyblivých částí fungují velice jednoduše. Při čtení vyhledají data na daném paměťovém čipu a nechají si je z paměti přečíst, při zápisu vyhledá volné místo na čipu a data tam zapíše. Velkou výhodou je, že nemusí čekat, až se hlavy disků přesunou nebo až se diskové plotny správně natočí. Vše je vždy okamžitě k dispozici.

Závěr

SSD disky jasně představují budoucnost úložných zařízení. Výhody pevných disků v podobě vysoké kapacity a relativně rychlého sekvenčního čtení a zápisu nevydrží dlouho.SSD navíc netrpí vyšší náchylností k poruchám díky mechanickým součástem, dlouhou vyhledávací dobou, hlučností a vibracemi způsobenými pohyblivými částmi, což jsou všechno neduhy dnešních klasických pevných disků. Ty mají oproti SSD i další nevýhody: velikost a hmotnost. SSD navíc nabízejí při několikanásobně rychlejší přístupové době, stejně rychlém zápisu a přístupu ve všech částech média a odolnosti i nižší odběr elektrického proudu. Aktuální nevýhodou jsou dnes jejich relativně nízké kapacity a cena.