Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της κάθε τεχνολογίας;

Ένα από τα βασικότερα μέρη των επαγγελματικών, αλλά και των οικιακών υπολογιστικών συστημάτων, αποτελεί χωρίς αμφιβολία ο δίσκος αποθήκευσης. Κύρια χαρακτηριστικά των δίσκων είναι η χωρητικότητα και οι επιδόσεις τους που καθορίζονται από το χρόνο προσπέλασης και το ρυθμό μεταφοράς δεδομένων, τα οποία διαφοροποιούνται ανάλογα με τον κάθε τύπο. Υπάρχουν τέσσερις τεχνολογίες δίσκων αποθήκευσης, NVMe SSD, M.2 SSD, SATA SSD, HDD και στο άρθρο που ακολουθεί θα αναφερθούμε με λεπτομέρεια στα συγκριτικά πλεονεκτήματα καθεμιάς.

Γράφει ο Χάρης Ματθαίου

Έως και τα τέλη της δεκαετίας του 2000, ο κόσμος της πληροφορικής ήταν πιο απλός. Κατά την αγορά μιας νέας μονάδας σκληρού δίσκου, ή ενός προσωπικού υπολογιστή, οι επιλογές σκληρού δίσκου αποθήκευσης περιορίζονταν κυρίως στο μέγεθος και κατά δεύτερο λόγο στην ταχύτητα (π.χ. 5.400, ή 7.200 περιστροφές ανά λεπτό). Σήμερα όμως η αγορά ενός νέου υπολογιστή συνδυάζεται με περισσότερες επιλογές τύπων δίσκων αποθήκευσης, που ενσωματώνοντας τεχνολογίες HDD, SATA SSD, M.2 SSD και NVMe SSD, διαθέτουν διαφορές τόσο στην τιμή τους, όσο και στα πλεονεκτήματα που προσφέρουν.

Τι είναι η παραδοσιακή μονάδα αποθήκευσης HDD;

Ένας επιτραπέζιος υπολογιστής έχει συνήθως ενσωματωμένη μια παραδοσιακή μονάδα σκληρού δίσκου HDD (Hard Disc Drive), στην οποία αποθηκεύονται το λειτουργικό σύστημα, μαζί με τις εγκατεστημένες εφαρμογές, τα αρχεία και τους φακέλους του χρήστη. Η παραδοσιακή αυτή μονάδα περιέχει έναν κυκλικό δίσκο που είναι γνωστός ως platter, ο οποίος αποθηκεύει τα δεδομένα του χρήστη. Ο δίσκος περιστρέφεται, επιτρέποντας στον βραχίονα ανάγνωσης-εγγραφής να διαβάζει ή να γράφει δεδομένα στον δίσκο κατά την προσπέλασή του. Όσο ταχύτερα γυρίζει το platter, τόσο πιο γρήγορα λειτουργεί ο σκληρός δίσκος, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει την ταχύτητα απόκρισης του λειτουργικού συστήματος και το χρόνο που χρειάζεται για να φορτωθούν και να ανοίξουν οι εφαρμογές που είναι εγκατεστημένες στη μονάδα δίσκου. Με τους HDD δίσκους, τα μεγάλα αρχεία μπορούν να χωρίζονται και να τοποθετούνται σε αχρησιμοποίητες γωνίες της μονάδας δίσκου, ενώ τα δεδομένα μπορούν εύκολα να ενημερώνονται στη θέση τους. Αυτό είναι κάτι που επιτρέπει την αποτελεσματική χρήση της συνολικής χωρητικότητας του δίσκου. Από την άλλη πλευρά, τα διεσπαρμένα δεδομένα χρειάζονται προφανώς περισσότερο χρόνο για τον εντοπισμό τους, και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ανασυγκρότηση ενός σκληρού δίσκου αποτελεί βασικό μέρος της συντήρησης του. Οι παλαιότεροι σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούν θύρα IDE για τη σύνδεσή τους στη μητρική πλακέτα ενός υπολογιστή, όμως οι περισσότεροι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούν σύνδεση τύπου SATA. Η πιο πρόσφατη έκδοσή της είναι η SATA III, η οποία βρίσκεται στις σύγχρονες μητρικές πλακέτες και επιτρέπει την ταχύτερη δυνατή μεταφορά δεδομένων για έναν HDD δίσκο.

Η παραδοσιακή μονάδα HDD χρησιμοποιεί περιστρεφόμενο δίσκο που είναι γνωστός ως platter.

Τι είναι η μονάδα δίσκου στερεάς κατάστασης (SSD);

Η μονάδα δίσκου στερεάς κατάστασης SSD (Solid State Disc) διαθέτει νεότερη τεχνολογία αποθήκευσης, όμως χρησιμοποιείται ευρύτατα εδώ και χρόνια, ιδιαίτερα σε σύγχρονους φορητούς υπολογιστές. Όπως υποδηλώνει το όνομά του, σε αντίθεση με έναν HDD, ο SSD δίσκος δεν έχει κινούμενα μέρη, ή περιστρεφόμενους δίσκους. Χρησιμοποιεί διασυνδεδεμένες ομάδες μνήμης NAND FLASH που διαχειρίζονται από έναν ελεγκτή SSD, ώστε να παρέχουν ταχύτητες πολύ μεγαλύτερες από αυτές που μπορεί να προσφέρει ένας HDD δίσκος. Σε αντίθεση με τη μνήμη RAM που δεν διατηρεί δεδομένα όταν απενεργοποιείται ο υπολογιστής, η μνήμη NAND FLASH του SSD είναι non-volatile, πράγμα που σημαίνει ότι τα δεδομένα διατηρούνται είτε αν η συσκευή είναι ενεργοποιημένη, είτε όχι. Όσα περισσότερα chip μνήμης NAND (Negative-AND) διαθέτει ένας SSD δίσκος, τόσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα αποθήκευσής του. Η σύγχρονη τεχνολογία επιτρέπει στους SSD δίσκους να έχουν περισσότερα chip NAND από ποτέ, κάτι που σημαίνει ότι μπορεί πλέον η χωρητικότητά τους να πλησιάζει αυτή των HDD. Οι SSD μπορούν να γράφουν δεδομένα μόνο σε κενά μπλοκ, τα οποία με την πάροδο του χρόνου γεμίζουν. Εάν δεν υπάρχουν διαθέσιμα, ο SSD πρέπει να σαρώνει για μπλοκ που έχουν επισημανθεί αλλά δεν έχουν ακόμη διαγραφεί, ώστε να τα διαγράψει και στη διαγραμμένη πλέον σελίδα να αντιγράψει νέα δεδομένα. Έτσι, καθώς ο SSD γεμίζει με την πάροδο του χρόνου, η εγγραφή στη μονάδα δίσκου γίνεται πιο περίπλοκη και πιο αργή. Για να ξεπεράσουν αυτό το πρόβλημα, οι SSD δίσκοι χρησιμοποιούν εξισορρόπηση φορτίου για κυψέλες flash και συλλογή απορριμμάτων, μια διαδικασία που λειτουργεί στο παρασκήνιο για τη διαγραφή παλιών αρχείων και τη βελτιστοποίηση του διαθέσιμου χώρου, παρόμοια με τη λειτουργία ανασυγκρότησης στους HDD δίσκους. Οι περισσότεροι SSD διαθέτουν σύνδεση SATA III, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν εύκολα να εγκατασταθούν στη θέση ενός δίσκου HDD, ενώ έρχονται σε μορφή 2,5 ιντσών που τους κάνει μικρότερους σε μέγεθος. Ωστόσο, η μέγιστη ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων μέσω SATA III φτάνει τα 600MB/s που ενώ είναι το υψηλότερο δυνατό όριο για τους HDD, συγκρατεί στην πραγματικότητα την απόδοση των SSD, καθώς μπορούν να υποστηρίξουν πολύ υψηλότερες ταχύτητες. Για να ξεπεραστεί το όριο αυτό, ορισμένοι SSD δίσκοι διαθέτουν σύνδεση PCIe και τοποθετούνται σε υποδοχή PCIe της μητρικής πλακέτας ενός υπολογιστή, επιτρέποντας πολύ πιο γρήγορες ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων. Επιπλέον, υπάρχουν SSD δίσκοι που βασίζονται σε νεότερες τεχνολογίες, M.2 SSD και NVMe SSD, για τις οποίες θα αναφερθούμε αναλυτικότερα παρακάτω.

Οι μονάδες στερεάς κατάστασης (SSD) προσφέρουν μεγαλύτερες ταχύτητες αποθήκευσης δεδομένων.

Μονάδες αποθήκευσης με τεχνολογία M.2 SSD

Ο M.2 SSD είναι ένας δίσκος στερεάς κατάστασης που συμμορφώνεται με τις προδιαγραφές της βιομηχανίας υπολογιστών και ενσωματώνεται σε εσωτερικά τοποθετημένες μικρού μεγέθους κάρτες επέκτασης αποθήκευσης. Οι δίσκοι αυτοί έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να επιτρέπουν αποθήκευση υψηλής απόδοσης σε λεπτά σχεδιασμένες συσκευές περιορισμένης ισχύος, όπως laptops, ultrabooks, και tablets. Η προδιαγραφή M.2 SSD ήταν αρχικά γνωστή ως Factor Next-Generation Form, όμως στη συνέχεια το όνομα “Next-Generation” άλλαξε σε M.2. Συγκεκριμένα, το M.2 είναι μια προδιαγραφή διασύνδεσης που υποστηρίζει πολλαπλά πρωτόκολλα και εφαρμογές, όπως Wi-Fi, Universal Serial Bus (USB), PCI Express (PCIe) και SATA (Serial Advanced Technology Attachment). Τα προϊόντα που είναι συμβατά με M.2 δεν περιορίζονται σε μονάδες στερεάς κατάστασης, καθώς η προδιαγραφή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κάρτες γραφικών και κάρτες επιταχυντή AI (Artificial Intelligence). Η προδιαγραφή M.2 καθορίστηκε από τον Διεθνή Οργανισμό SATA, καθώς και από την Ομάδα Ειδικού Ενδιαφέροντος (Special Interest Group) PCI, μια κοινοπραξία προμηθευτών τεχνολογίας. Οι M.2 SSD μονάδες έχουν ορθογώνιο σχήμα, ενώ γενικά διαθέτουν πλάτος 22 χιλ. και μήκος 60 χιλ. ή 80 χιλ., αν και το μήκος των καρτών μπορεί να διαφέρει. Οι μεγαλύτερου μήκους M.2 SSD μονάδες διαθέτουν συνήθως περισσότερα chip NAND, για επιπλέον χωρητικότητα από τις μικρότερες εκδόσεις, ενώ μπορεί να είναι μονής ή διπλής όψης. Το μέγεθος της κάθε κάρτας αναγνωρίζεται από έναν τετραψήφιο ή πενταψήφιο αριθμό, με τα δύο πρώτα ψηφία να υποδεικνύουν το πλάτος και τα υπόλοιπα το μήκος. Για παράδειγμα δηλαδή, μια M.2 SSD κάρτα 2260 έχει πλάτος 22 χιλ. και μήκος 60 χιλ. Το πλάτος των 22 χιλ. αποτελεί ένα σημαντικό κριτήριο, καθώς είναι το πρότυπο που χρησιμοποιείται για επιτραπέζιους και φορητούς υπολογιστές. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί, ότι μια κάρτα μήκους 80 χιλ. ή 110 χιλ., μπορεί να χωρέσει 8 chip NAND για χωρητικότητα 2TB.

Το μέγεθος και η χωρητικότητα είναι δύο από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα του M.2 SSD δίσκου. Πρακτικά, σε ένα φορητό υπολογιστή μία μονάδα M.2 SSD καταλαμβάνει πολύ λιγότερο χώρο και χρησιμοποιεί πολύ λιγότερη ισχύ, σε σχέση με μια τυπική μονάδα δίσκου SATA SSD. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι η απόδοση, καθώς ένας M.2 SSD δίσκος που βασίζεται στις προδιαγραφές non-volatile ταχείας μνήμης (NVMe), μπορεί να διαβάζει και να γράφει με πολύ ταχύτερους ρυθμούς σε σχέση με τους SATA SSD δίσκους. Από την άλλη πλευρά, κύρια μειονεκτήματα αποτελούν η τιμή και ο περιορισμένος χώρος αποθήκευσης. Ενώ το 1TB ή τα 2TB είναι γενικά επαρκής χώρος για τις περισσότερες φορητές συσκευές, απαιτούνται μεγαλύτερα μεγέθη για τα εταιρικά συστήματα αποθήκευσης.

Μονάδες αποθήκευσης με τεχνολογία NVMe

Το NVMe, που σημαίνει “Non-Volatile Memory Express”, είναι ένα ανοιχτό πρότυπο που έχει αναπτυχθεί για να επιτρέπει στους σύγχρονους SSD δίσκους να λειτουργούν με τις ταχύτητες ανάγνωσης/εγγραφής που μπορεί να επιτυγχάνει η FLASH μνήμη τους. Ουσιαστικά, επιτρέπει στη μνήμη FLASH να λειτουργεί ως SSD απευθείας μέσω της διασύνδεσης PCIe, σε αντίθεση με τη σύνδεση SATA που περιορίζει τις ταχύτητες σε χαμηλότερο επίπεδο. Με άλλα λόγια, NVMe είναι η περιγραφή της λειτουργίας του διαύλου που χρησιμοποιεί το στοιχείο για να επικοινωνήσει με τον υπολογιστή και όχι ένας νέος τύπος μνήμης FLASH. Δεν αποτελεί επίσης έναν ξεχωριστό εργοστασιακό τύπο δίσκου, για αυτό και οι μονάδες NVMe μπορούν να έρχονται τόσο σε μορφή κάρτας M.2, όσο και σε PCIe, χρησιμοποιώντας για σύνδεση αποκλειστικά μια υποδοχή PCIe της μητρικής πλακέτας ενός υπολογιστή και όχι SATA. Οι NVMe δίσκοι παρέχουν ταχύτητες εγγραφής που φτάνουν τα 3500MB/s, η οποία είναι κατά 7 και 35 φορές μεγαλύτερη από αυτήν των περισσότερων SSD SATA και HDD δίσκων αντίστοιχα.

Μονάδες SSD δίσκων με τεχνολογία NVMe

SSD vs HDD: τιμή

Μεταξύ SSD και HDD δίσκων, η πρώτη μεγάλη διαφορά που θα παρατηρήσει κανείς είναι η τιμή. Οι τύπου SSD είναι γενικά πιο ακριβοί ανά gigabyte από τους παραδοσιακούς HDD δίσκους. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί, ότι υπάρχουν διαφορές στο κόστος μεταξύ των διάφορων SSD μοντέλων. Συγκεκριμένα, οι παλαιότεροι SATA III SSD είναι φθηνότεροι από τους M.2 SSD και NVMe SSD, ενώ  από την άλλη μεριά, ορισμένα μοντέλα SATA III SSD δεν είναι πλέον τόσο ακριβότερα από έναν παραδοσιακό HDD δίσκο. Γενικά πάντως, η διαδικασία κατασκευής είναι τέτοια που κάνει την παραγωγή των HDD δίσκων να είναι σχετικά φτηνή, γεγονός που τους καθιστά πιο προσιτούς από τους SSD.

SSD vs HDD: χωρητικότητα

Ένα χαρακτηριστικό που σχετίζεται στενά με την τιμή κατά τη σύγκριση μεταξύ SSD και HDD δίσκων, είναι η χωρητικότητα των μονάδων. Σε γενικές γραμμές, όταν υπάρχει απαίτηση για πολύ μεγάλο χώρο αποθήκευσης, τότε η επιλογή HDD είναι προτιμότερη. Οι χωρητικότητες HDD κυμαίνονται από 40GB έως 12TB για τους εμπορικούς σκληρούς δίσκους, ενώ υπάρχουν ακόμη μεγαλύτερες τιμές για δίσκους εταιρικής χρήσης. Ένας σκληρός δίσκος 2TB προσφέρει άφθονο χώρο για προσωπικούς υπολογιστές, ενώ οι HDD δίσκοι μεγέθους 8TB έως 12TB χρησιμοποιούνται κυρίως για διακομιστές και συσκευές NAS όπου υπάρχουν αυξημένες απαιτήσεις για διατήρηση αντιγράφων ασφαλείας. Γενικά, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιούνται αρκετοί μικρότεροι δίσκοι και όχι ένας μεγάλος, ώστε σε περίπτωση αποτυχίας να μην χαθούν όλα τα δεδομένα. Οι HDD είναι ιδανικοί για την αποθήκευση μεγάλων αρχείων, όπως φωτογραφιών, video και παιχνιδιών, ενώ βέλτιστη λύση για τους υπολογιστές παρέχει ο συνδυασμός χρήσης SSD δίσκου χωρητικότητας έως 250GB για την εγκατάσταση του λειτουργικού συστήματος και των προγραμμάτων, με HDD μεγαλύτερου μεγέθους για τη διατήρηση άλλων δεδομένων που δεν απαιτούν μεγάλες ταχύτητες.

Σκληρός δίσκος με υποδοχή σύνδεσης SATA III.

SSD vs HDD: ταχύτητα

Το χαρακτηριστικό εκείνο που κάνει εμφανή στους χρήστες τη διαφορά μεταξύ SSD και HDD δίσκων, είναι η ταχύτητά τους. Οι μονάδες SSD δίσκων είναι πάντα πολύ ταχύτερες από τους παραδοσιακούς HDD δίσκους και αυτό είναι κάτι που εξηγείται εύκολα. Επειδή οι HDD χρησιμοποιούν περιστρεφόμενο platter, η ταχύτητα της μονάδας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το RPM (περιστροφές ανά λεπτό) που μπορεί να διαθέτει και όσο υψηλότερο είναι αυτό (συνήθως φτάνει τα 7.200 RPM), τόσο γρηγορότερα θα εκτελεί την ανάγνωση και εγγραφή δεδομένων. Οι ταχύτητες των δίσκων μετρούνται σε MB/s και οι HDD με 7.200 RPM έχουν ταχύτητα 150MB/s.

Από την άλλη μεριά, επειδή οι SSD δεν έχουν κινούμενα μέρη, οι ταχύτητές τους δεν εξαρτώνται από το RPM, αλλά από την τεχνολογία και τον τύπο διασύνδεσης της μονάδας. Έτσι, οι μέσες ταχύτητες των M.2 SSD κυμαίνονται περίπου από 1,2GB/s έως 1,4GB/s και μπορούν να φτάσουν τα 2,2GB/s, ενώ αυτές των NVMe SSD φτάνουν τα 3500MB/s.

SSD δίσκος που χρησιμοποιεί διασύνδεση PCIe για βελτιωμένες ταχύτητες.

SSD vs HDD: άλλες διαφορές

Επειδή οι SSD δεν έχουν κινούμενα μέρη είναι περισσότεροι ανθεκτικοί από τους HDD δίσκους, γεγονός που τους καθιστά καλύτερη επιλογή για laptops και άλλες φορητές συσκευές. Επίσης, οι SSD χρησιμοποιούν λιγότερη ισχύ από τους HDD δίσκους, πράγμα που σημαίνει ότι η χρήση τους χαρίζει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας σε φορητούς υπολογιστές. Από την άλλη μεριά, ενώ οι SSD είναι γρηγορότεροι, πιο ισχυροί και πιο αποδοτικοί, οι HDD δίσκοι είναι πιο προσιτοί, ειδικά όταν πρόκειται για μεγαλύτερες χωρητικότητες. Αξίζει επίσης να σημειωθεί, ότι υπάρχουν υβριδικοί δίσκοι που είναι γνωστοί ως SSHD, οι οποίοι συνδυάζουν τις ταχύτητες των SSD με τις χωρητικότητες των HDD σε μία μόνο μονάδα και είναι ιδανικοί για συσκευές που δε διαθέτουν χώρο για πολλαπλούς σκληρούς δίσκους.

Μονάδα SSD με προδιαγραφή διασύνδεσης M.2

SSD vs HDD στις επιχειρήσεις

Είναι σαφές ότι οι SSD έχουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι των HDD δίσκων, που μπορούν να αντισταθμίσουν τη διαφορά στην τιμή τους. Είναι αθόρυβοι, δεν δονούνται και δεν καταστρέφονται σε περίπτωση πτώσης τους, γεγονός που αυξάνει την αξιοπιστία τους. Επιπλέον, χρησιμοποιούν λιγότερη ισχύ και παράγουν λιγότερη θερμότητα, κάτι που μπορεί να προσφέρει μεγάλη εξοικονόμηση χρημάτων σε επιχειρήσεις με μεγάλα κέντρα δεδομένων. Είναι επίσης μικρότεροι και πιο ισχυροί από τους HDD δίσκους, επιτρέποντας έτσι στα κέντρα δεδομένων να διαθέτουν αυξημένες δυνατότητες αποθήκευσης σε μικρότερο χώρο, διατηρώντας φυσικά το πλεονέκτημα της μεγαλύτερης ταχύτητας.

Οι SSHD δίσκοι συνδυάζουν τις ταχύτητες των SSD με τις χωρητικότητες των HDD, σε μία μόνο μονάδα.

Οι SSD είναι ιδανικοί να χρησιμοποιηθούν σε περιπτώσεις κλιμακωτής αποθήκευσης δεδομένων “Επιπέδου 0” (“Tier 0”) για συναλλαγές που απαιτούν υψηλή απόδοση, όπως σε εφαρμογές οικονομικού ή ηλεκτρονικού εμπορίου. Υπάρχουν και άλλες ακόμα περιπτώσεις που καθιστούν ιδανική τη χρήση SSD δίσκων σε επιχειρήσεις, στις οποίες περιλαμβάνονται ανθεκτικοί φορητοί υπολογιστές, εφαρμογές όπου ο χρόνος εκκίνησης είναι σημαντικός, επεξεργασίες μεγάλων αρχείων πολυμέσων, όπως video και ήχος, κρυφές μνήμες και διακομιστές βάσης δεδομένων. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι εξαιτίας της έκρηξης του συνολικού όγκου δεδομένων, οι περισσότερες επιχειρήσεις θα συνεχίσουν να αγοράζουν και τους δύο τύπους δίσκων για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Τέλος, παρά το συνολικό τους πλεονέκτημα και τη συνεχώς αυξανόμενη άνοδο των πωλήσεών τους, εκτιμάται ότι έως το 2025 οι SSD δίσκοι θα κατέχουν μόλις το 20% του συνολικού μεριδίου αγοράς στο χώρο των επιχειρήσεων.

Όσο υψηλότερο είναι το RPM ενός σκληρού δίσκου, τόσο πιο γρήγορα εκτελεί την ανάγνωση και εγγραφή δεδομένων.