Pościg za wydajnością

Intel Pure Performance #4: Dlaczego warto kupić SSD?

Intel Inside

Historia dysków magnetycznych, szerzej znanych pod akronimem HDD (Hard Disk Drive), rozpoczyna się jesienią 1956 roku. Firma IBM zaprezentowała wówczas pierwszy komercyjny (przemysłowy) komputer 305 RAMAC, bazujący jeszcze na lampach elektronowych, wyposażony w prekursora współczesnych „twardzieli”. Napęd 305 RAMAC dysponował 50 talerzami o średnicy 61 cm, ścieżki odczytywały i zapisywały dwa niezależne ramiona z głowicami. Dyski miały łączną pojemność niespełna 5 MB, zajmując powierzchnię 135 m² przy wadze ponad 1000 kilogramów. Sami rozumiecie, że takiego kolosa niewielu mogło trzymać w domowym zaciszu. Szczególnie że kosztował 160 tys. dolarów amerykańskich, które dzisiaj stanowiłyby równowartość 1,241 mln USD.

Musiało upłynąć prawie ćwierć wieku, zanim HDD zawędrowały pod strzechy. Dopiero w latach 80. ubiegłego stulecia zaprezentowano pierwszy konsumencki nośnik zamknięty w obudowie 5,25 cala, o pojemności 5 MB (1980 r.), opracowano przełomowy kontroler IDE (1986 r.), wprowadzono do sprzedaży modele w formacie 3,5 cala (1987 r.) oraz 2,5 cala (1988 r.).

Pierwszy komercyjny komputer z talerzowym dyskiem twardym.
Pierwszy komercyjny komputer z talerzowym dyskiem twardym.

Ewolucja mechanizmu działania dysków twardych, podobnie jak wydajność tych urządzeń, praktycznie stanęła w miejscu, odkąd wprowadzono interfejs SATA 2.0 (2004 r.). Rzecz wygląda następująco – wypolerowane aluminiowe talerze pokryte nośnikiem magnetycznym, obsługiwane przez serwomechanizmy połączone z ruchomymi głowicami, odpowiadają za odczytywanie i zapisywanie danych. Elastyczne ramiona błyskawicznie zmieniają pozycję, uzyskując stabilizację dzięki sile aerodynamicznej powstałej w wyniku obrotów talerza, namierzając jednocześnie odpowiedni cylinder ze ścieżkami zawierającymi żądane informacje. Brzmi skomplikowanie? Faktycznie, proces jest złożony, a jako że dyski talerzowe posiadają mnóstwo mechanicznych części, istnieje stosunkowo duże ryzyko fizycznego uszkodzenia jednej z nich. Cieniem na „twardzielach” kładą się również: ograniczona wydajność, głośna praca, wysokie temperatury i waga.

Świat potrzebował znacznie szybszych, cichszych, bezpieczniejszych oraz lżejszych rozwiązań. Długo prosić nie musiał. Już w latach 80. XX wieku inżynierowie firmy Toshiba opracowali nieulotne pamięci flash z bramkami logicznymi NOR i NAND. Pierwsze do masowej produkcji wprowadził Intel (1988 r.), ale ostatecznie to te drugie bardziej się upowszechniły, ze względu na niższą cenę, większą trwałość i gęstość upakowania danych.

Tak wyglądają standardowe dyski twarde w obudowie 2,5 i 3,5 cala.
Tak wyglądają standardowe dyski twarde w obudowie 2,5 i 3,5 cala.

Niestety, na początku swojej kariery pamięci flash były przeznaczone głównie dla przemysłu i wojska, gdzie niezawodność, wydajność oraz bezpieczeństwo warte są każdych pieniędzy. Wysokie koszty produkcji skutecznie hamowały zainteresowanie nową technologią wśród zwykłych użytkowników, rynek konsumencki musiał cierpliwie czekać na sprzyjającą koniunkturę. Pamięci flash miały jednak wszelkie predyspozycje, żeby z czasem zastąpić tradycyjne nośniki magnetyczne.

Przełom nastąpił mniej więcej w 2008 roku. Systematyczny wzrost zainteresowania kartami pamięci do aparatów cyfrowych oraz popularyzacja pendrive’ów, powoli wypierających nośniki optyczne (CD/DVD), spowodowały zwiększoną produkcję modułów flash NAND, owocując spadkiem ich cen. Rozpoczęła się rewolucja, bo właśnie wtedy zadebiutowały pierwsze nośniki SSD (Solid State Drive) przeznaczone do zastosowań typowo domowych. Jeszcze bardzo drogie i niezbyt pojemne, ale zmierzające we właściwym kierunku.

Przykładowy nośnik SSD z interfejsem SATA w rozmiarze 2,5 cala.
Przykładowy nośnik SSD z interfejsem SATA w rozmiarze 2,5 cala.

W czym nośniki SSD są lepsze od HDD? Najprościej byłoby odpowiedzieć, że praktycznie we wszystkim, ale wymieńmy przynajmniej najważniejsze atuty, istotne z punktu widzenia użytkownika. Po pierwsze: brak ruchomych elementów zmniejsza ryzyko fizycznego uszkodzenia, spowodowanego przypadkowymi wstrząsami podczas pracy urządzenia. Po drugie: modele zbudowane na pamięciach flash NAND, w przeciwieństwie do dysków talerzowych, działają całkowicie bezgłośnie, nie wytwarzają też wibracji. Po trzecie: czas dostępu do przechowywanych danych jest kilkadziesiąt razy szybszy, co bardzo poprawia dynamikę działania systemu operacyjnego i większości aplikacji. Po czwarte zaś: nawet bardzo przeciętne SSD biją pod względem wydajności na głowę najszybsze HDD.

Przewaga pamięci flash – będącej obok kontrolera podstawowym elementem składowym nośników SSD – nad talerzami jest trudna do zakwestionowana. Jedynym poważniejszym minusem tej technologii okazuje się cena za 1 GB pojemności, znacznie wyższa niż w przypadku nośników magnetycznych. Aczkolwiek pocieszający jest fakt, że regularnie spada i prawdopodobnie taka tendencja się utrzyma.

Kolejnym etapem ewolucji nośników SSD jest interfejs PCI-Express.
Kolejnym etapem ewolucji nośników SSD jest interfejs PCI-Express.

Nośniki SSD wykorzystują różne złącza. Najbardziej popularnym, chociaż zarazem najwolniejszym, jest interfejs SATA 3.0. Porty tego rodzaju znajdują się na niemalże każdej płycie głównej. Niestety, modele półprzewodnikowe potrafią już znacznie więcej niż gwarantuje przepustowość standardu SATA 3.0 wynosząca 600 MB/s, dlatego producenci zmuszeni byli przygotować nowe rozwiązania. Obecnie coraz więcej pojawia się nośników wykorzystujących PCI-Express, zarówno w formie niewielkich modułów M.2, jak i kart rozszerzeń instalowanych wprost w slotach PCI-Express 3.0. Korzyści z takiego zabiegu to m.in. zdecydowanie wyższa wydajność względem SATA 3.0, brak przewodów zasilających i kabli transferowych. Dobrym przykładem zmian zachodzących na rynku pamięci masowych jest seria Intel SSD 750, która oprócz złącza PCI-Express 3.0 wykorzystuje nowy protokół NVMe. Efekty łatwo zobaczyć na wykresach – Intel SSD 750 400 GB osiąga 900 MB/s w zapisie oraz imponujące 2200 MB/s w odczycie sekwencyjnym, czyli kilkukrotnie dystansuje zwykle nośniki półprzewodnikowe (SATA 3.0), nie wspominając o talerzowych. To kolejny krok w ewolucji SSD.

Teoria brzmi świetnie, ale wypadałoby sprawdzić, jak to wszystko wygląda w praktyce. O ile w rzeczywistości nośnik SSD przyspiesza kopiowanie plików, wczytywanie poziomów czy instalowanie gier? Zamiast kolejnych zapewnień, sięgnijmy po prawdziwe testy. Nawet tysiąc słów nie odda korzyści płynących z wymiany HDD na SSD równie skutecznie, co wykresy. Porównanie zostało przeprowadzone między standardowym 1 TB dyskiem twardym o prędkości obrotowej 7200 RPM (SATA 3.0), Intel SSD 730 240 GB (SATA 3.0) oraz Intel SSD 750 400 GB (PCI-E).

Czas kopiowania 12 tys. małych plików JPG o łącznym rozmiarze 4 GB dobitnie pokazuje, jak duże są różnice między technologiami stojącymi za pamięciami masowymi. Intel SSD 730 240 GB jest prawie trzykrotnie szybszy od typowego 1 TB dysku HDD, natomiast model Intel SSD 750 400 GB jeszcze dokręca śrubę. Teraz wyobraźcie sobie, że zamiast 4 GB musicie przekopiować kilkukrotnie więcej takich plików.

WYKRES_1Kopiowanie jednego dużego pliku, ważącego 7 GB obrazu gry komputerowej, ujawnia gigantyczną przewagę interfejsu PCI-Express nad popularnym SATA. Intel SSD 750 400 GB notuje dziewięciokrotnie lepszy wynik od zwykłego dysku twardego – czy potrzebny jest jakikolwiek komentarz? Nawet Intel SSD 730 240 GB musi uznać wyższość młodszego brata, chociaż bez większego problemu dwukrotnie wyprzedza 1 TB HDD.
WYKRES_2Pomimo dyskusyjnego wpływu SSD na płynność działania gier komputerowych, jednemu zaprzeczyć nie sposób: nośniki półprzewodnikowe znacznie skracają czas wgrywania kolejnych etapów. Dotyczy to zwłaszcza tytułów z ogromnymi światami, takich jak „Dragon Age: Inkwizycja” albo „Wiedźmin 3: Dziki Gon”, które potrafią doprowadzić do szewskiej pasji oczekiwaniem na załadowanie mapy. Tutaj przewaga SSD wyraźnie się zarysowuje, więc graczom taki element komputera jest w stanie poprawić komfort zabawy.
WYKRES_3Czytniki CD/DVD powoli odchodzą do lamusa, wypierane przez dystrybucję cyfrową, w związku z czym coraz więcej osób instaluje gry z obrazów lub plików magazynowanych na dyskach talerzowych i nośnikach SSD. Ciekawe, jak w takiej sytuacji będą zachowywać się bohaterowie naszego porównania… Intel SSD 730 240 GB okazuje się czterokrotnie szybszy od nośnika talerzowego, podczas gdy Intel SSD 750 400 GB załatwia sprawę w ponad sześciokrotnie krótszym czasie. Moim zadaniem różnice są wystarczająco duże, aby uzasadnić inwestycję w nośnik półprzewodnikowy.
WYKRES_4Podobno szczęśliwi czasu nie liczą, więc osoby uparcie trwające przy dyskach talerzowych muszą być wyjątkowo optymistycznie nastawione do życia… bezpowrotnie tracąc jego ulotne chwile na czekaniu. Trudno bowiem zaprzeczać, że nośniki SSD podnoszą jakość korzystania z komputera, przyspieszając większość – jeśli nie wszystkie – najczęściej wykonywanych operacji. Ich przewaga nad modelami magnetycznymi nie ogranicza się jednak włącznie do czystej wydajności. Półprzewodniki dominują również pod względem technologicznym. Mniejsze ryzyko uszkodzenia mechanicznego, niższa waga, niewytwarzanie wibracji, krótszy czas dostępu – korzyści z przesiadki jest naprawdę wiele. Można chyba zaryzykować stwierdzenie, że trudno wyobrazić sobie nowoczesny pecet bez systemowego nośnika SSD. Obecnie to nie luksus, lecz konieczność. Czy oznacza to całkowitą rezygnację z nośnika talerzowego? Wprost przeciwnie – obie technologie mogą świetnie koegzystować, uzupełniając się wzajemnie, dzięki czemu zyskujemy wysoką wydajność i dużą przestrzeń magazynową.

Udostępnij ten artykuł

Podobne tematy

Innowacje techniczne

Przeczytaj w następnej kolejności

Read Full Story