تفاوت حافظه SSD و HDD چیست؟ + مزایا و معایب

درایوهای حالت جامد (SSD) و درایوهای دیسک سخت (HDD) از نظر مشخصات فیزیکی مشابه به‌هم هستند، اما نحوه ذخیره‌سازی داده‌ها در آن‌ها بسیار متفاوت است. هر نوع درایو مزایا و معایب خاص خود را دارد و اینکه کدام یک برای شما مناسب است، به نحوه استفاده شما از کامپیوتر بستگی دارد. حافظه‌های HDD و SSD در لپ‌تاپ‌ها، سیستم‌های کامپیوتری و انواع کیس استوک استفاده می‌شوند. شناخت هر کدام از این قطعات منجر به خرید مطمئن و کاربردی برای شما خواهد شد. این مقاله به شما نشان می‌دهد که هر نوع درایو ذخیره‌سازی چگونه کار می‌کند و چه کاربردی برای شما دارد.

فهرست

• درایو دیسک سخت، هارددیسک یا هارد درایو (HDD) چیست؟
  • نحوه کار درایوهای دیسک سخت (HDD)
    • خواندن و نوشتن در هارد درایو‌ها
  • معایب HDD
  • مزایای هارددیسک‌ها
• درایو حالت جامد (SSD) چیست؟
  • نحوه کار درایوهای حالت جامد (SSD)
    • خواندن و نوشتن در درایو حالت جامد
  • معایب SSD
  • مزایای SSD
• تصمیم گیری نهایی
• سوالات متداول

درایو دیسک سخت، هارددیسک یا هارد درایو (HDD) چیست؟

تکنولوژی ساخت درایوهای دیسک سخت یا Hard Disk Drive بیش از 50 سال هست که شناخته و آزمایش شده است. سازندگان در طول این مدت به طور پیوسته ظرفیت ذخیره‌سازی را افزایش داده و اندازه فیزیکی هارددیسک را کاهش داده‌اند. این درایوها برای خواندن و نوشتن داده‌ها به دیسک‌های مغناطیسی یا صفحات (Platters) وابسته هستند.

نحوه کار درایوهای دیسک سخت (HDD)

هارددیسک‌ها از یک یا چند صفحه مغناظسیس، یک بازوی محرک (Actuator Arm) همراه با یک هد خواندن/نوشتن برای هر صفحه و یک موتور برای چرخاندن صفحات و حرکت بازوها تشکیل شده‌اند. همچنین یک کنترلر ورودی/خروجی (I/O Controller) و یک Firmware وجود دارد که نحوه فعالیت سخت‌افزاری و ارتباط با بقیه سیستم را برقرار می‌کند.

در هر صفحه دایره‌های متحدالمرکزی به نام شیار (Tracks) وجود دارند. شیارها به واحدهای منطقی به نام بخش یا سکتور (Sectors) تقسیم می‌شوند. هر شماره شیار و سکتور، یک آدرس یکتا ایجاد می‌کند که می‌توان از آن برای سازماندهی و مکان‌یابی داده‌ها استفاده کرد. داده‌ها در نزدیک‌ترین فضای خالی موجود نوشته می‌شوند. الگوریتمی وجود دارد که داده‌ها را قبل از نوشته شدن پردازش می‌کند و به Firmware اجازه می‌دهد خطاها را شناسایی و تصحیح کند.

صفحات با سرعت‌های از پیش تعیین‌شده‌ای (4200 تا 7200 RPM برای سیستم‌های معمولی) می‌چرخند. این سرعت‌ها با نرخ خواندن/نوشتن مرتبط هستند. هرچه سرعت چرخش بالاتر باشد، هارد دیسک سریع‌تر می‌تواند داده‌ها را بخواند و بنویسد.

خواندن و نوشتن در هارد درایو‌ها

هر بار که از سیستم‌عامل خود درخواست می‌کنید داده‌ای را بازیابی یا به‌روزرسانی کند، کنترلر ورودی/خروجی به بازوی محرک می‌گوید که آن داده کجا قرار دارد و هد خواندن/نوشتن با خواندن وجود یا عدم وجود بار الکتریکی در هر آدرس، داده‌ها را جمع‌آوری می‌کند. اگر درخواست به‌روزرسانی داده‌ها باشد، هد خواندن/نوشتن بار الکتریکی شیار و بخش مورد نظر را تغییر می‌دهد.

زمانی که طول می‌کشد تا صفحه بچرخد و بازوی محرک شیار بخش صحیح را پیدا کند، به عنوان تأخیر (Latency) شناخته می‌شود.

معایب HDD

اکثر معایب HDD به‌علت وجود قطعات مکانیکی برای خواندن و نوشتن داده‌ها در این نوع حافظه‌ها است. زیرا پیدا کردن و بازیابی فیزیکی داده‌ها به زمان بیشتری نسبت به پیدا کردن و فراخوانی الکترونیکی داده‌ها نیاز دارد. قطعات مکانیکی در صورت جابجایی یا سقوط هارددیسک ممکن است از کار بیفتند. این مسئله در لپ‌تاپ‌ها بیشتر مشاهده می‌شود، اما در کامپیوترهای رومیزی کمتر مطرح است. همچنین HDDها سنگین‌تر بوده و انرژی بیشتری نسبت به SSDهای مشابه مصرف می‌کنند.

مزایای هارددیسک‌ها

مزایای درایو دیسک سخت این است که یک فناوری اثبات‌شده هستند و اغلب برای ظرفیت ذخیره‌سازی یکسان، ارزان‌تر از درایوهای حالت جامد هستند. HDDها فضای ذخیره‌سازی بیشتری نیز نسبت به SSDها دارند.

• بیشتر بخوانید: تفاوت حافظه‌های رم DDR4 و DDR3

درایو حالت جامد (SSD) چیست؟

درایوهای حالت جامد یا Solid State Drive از حافظه فلش برای ارائه عملکرد بهتر استفاده می‌کنند. از آنجایی که قطعات متحرک کوچک زیادی مانند هد‌ و صفحات مغناطیسی در داخل هارد دیسک وجود دارد ممکن است مشکلات زیادی پیش بیاید که منجر به از دست رفتن داده‌ها شود. با توجه به نداشتن قطعات متحرک، SSDها با دوام بهتر، سریع‌تر و با مصرف انرژی کمتر کار می‌کنند.

نحوه کار درایوهای حالت جامد (SSD)

SSDها را می‌توان به عنوان حافظه‌های فلش با ظرفیت‌ بالا در نظر گرفت؛ آنها از همان فناوری پایه Flash Memory استفاده می‌کنند. نوعی حافظه فلش به نام NAND، فناوری اصلی و مورد استفاده در درایوهای حالت جامد می‌باشد. در پایین‌ترین سطح این مدل حافظه‌های، ترانزیستورهای گیت شناور (Floating Gate Transistors) یک بار الکتریکی (یا عدم وجود آن) را برای ذخیره داده‌ها ثبت می‌کنند. گیت‌ها در یک الگوی شبکه‌ای سازماندهی شده‌اند که به صورت بلوک‌های بزرگ‌تری مرتب می‌شوند. اندازه بلوک‌ها می‌تواند متفاوت باشد و هر ردیفی که شبکه‌ای را تشکیل می‌دهد، صفحه (Page) نام دارد. همچنین حافظه‌های SSD دارای یک کنترلر است که چندین عملکرد از جمله پیگیری محل قرارگیری داده‌ها را انجام می‌دهد.

خواندن و نوشتن در درایو حالت جامد

به‌روزرسانی اطلاعات در SSDها پیچیده‌تر از حافظه‌های HDD است. در این حافظه‌ها تمام داده‌های یک بلوک باید زمانی که بخشی از آن به‌روزرسانی می‌شود، تازه‌سازی شوند. داده‌های موجود در بلوک قدیمی به یک بلوک دیگر کپی می‌شوند، بلوک قدیمی پاک می‌شود و داده‌ها با تغییرات در یک بلوک جدید بازنویسی می‌شوند.

در هر بار درخواست برای بازیابی یا به‌روزرسانی داده‌ها، کنترلر SSD به آدرس فایل درخواستی نگاه می‌کند و وضعیت بار الکتریکی را می‌خواند.

همچنین هنگامی که فعالیت خواندن یا نوشتن انجام نمی‌شود، فرآیندی به نام جمع‌آوری زباله (Garbage Collection) اطلاعات موجود در بلوک قدیمی را پاک می‌کند و مطمئن می‌شود که بلوک برای نوشتن مجدد آماده است.

فرآیند دیگری به نام TRIM نیز وجود دارد که به حافظه SSD اطلاع می‌دهد که می‌تواند از بازنویسی داده‌های خاصی در هنگام پاک کردن بلوک‌ها صرف نظر کند. از آنجایی که تعداد دفعات بازنویسی هر بلوک محدود است، این فرآیند مهمی است که از فرسودگی زودرس درایو ذخیره‌سازی جلوگیری می‌کند و عمر آن را افزایش می‌دهد.

برای افزایش عمر حافظه، یک الگوریتم دیگر هم وجود دارد تا اطمینان حاصل شود که هر بلوک در درایو مقدار یکسانی از فرآیندهای خواندن/نوشتن را دریافت می‌کند. این فرایند که از فرسودگی زودهنگام حافظه‌های SSD جلوگیری می‌کند، تسطیح فرسایش (Wear Leveling) نام دارد و به طور خودکار هنگام فعالیت با درایو انجام می‌شود.

با توجه به اینکه فرآیند خواندن/نوشتن نیاز به جابجایی داده‌ها دارد، SSDها معمولاً با فضای ذخیره‌سازی بیش‌ازحد اسمی خود (Overprovisioned) تولید می‌شوند؛ همیشه مقدار معینی از درایو به سیستم عامل گزارش نمی‌شود و برای کاربر قابل دسترسی نیست. این کار فضایی را برای جابجایی و حذف داده‌های بدون تأثیر بر ظرفیت اصلی ذخیره‌سازی فراهم می‌کند.

معایب SSD

SSDها فناوری جدیدی هستند و به همین دلیل گران‌تر از HDDها می‌باشند. اگر چه با توجه به توسعه و گسترش استفاده از SSDها، قیمت این دو مدل حافظه در حال نزدیک شدن به هم هست، اما پیدا کردن درایوهای حالت جامد با ظرفیت بالا ممکن است دشوارتر باشد. HDDها می‌توانند تا 2.5 برابر ظرفیت بیشتری داشته باشند.

مزایای SSD

SSDها زمان بارگذاری سریع‌تری را برای بازی‌ها، برنامه‌ها و فیلم‌ها ارائه می‌دهند که در فعالیت‌های مختلف کاربردی است. به دلیل فناوری این مدل حافظه‌ها، SSDها سبک‌تر هستند و توانایی بیشتری برای مقاومت در برابر حرکت و سقوط دارند. علاوه بر این، درایوهای حالت جامد انرژی کمتری مصرف می‌کنند و به کامپیوترها اجازه می‌دهند در دمای عملیاتی پایین‌تری کار کنند.

یکی از بزرگ‌ترین مزایای SSD این است که چقدر سریع‌تر از HDDها هستند. به عنوان مثال، حافظه Crucial T705 که یکی از سریع‌ترین حافظه‌های NVMe SSD است، سرعت خواندن/نوشتن فوق‌العاده‌ای تا 14,500/12,700 مگابایت بر ثانیه را ارائه می‌دهد. حتی SSDهای قابل حمل و اکسترنال نیز سریع‌تر از HDDها هستند. با سرعت تا 2,100 مگابایت بر ثانیه و ظرفیت تا 4 ترابایت، SSDهای اکسترنال دوام، سازگاری و عملکرد بالا را در جا‌به‌جایی‌های مختلف در اختیار شما قرار می‌دهند.

• بیشتر بخوانید: تفاوت کامپیوترهای Mini و SFF در مدل‌های کیس استوک چیست؟

تصمیم گیری نهایی

تفاوت اصلی بین درایوهای دیسک سخت HDD و درایوهای حالت جامد SSD در فناوری مورد استفاده برای ذخیره و بازیابی داده‌ها است. جدول زیر برخی از این تفاوت‌ها را نشان می‌دهد.

به طور خلاصه، HDDها ارزان‌تر هستند و فضای ذخیره‌سازی بیشتری ارائه می‌دهند. در مقابل، SSDها بسیار سریع‌تر، سبک‌تر و بادوام‌تر هستند و انرژی کمتری مصرف می‌کنند. در نهایت اینکه کدام یک برای شما مناسب‌تر است، به نیازهای شما بستگی دارد.

منبع: Crucial

سوالات متداول