Disques durs et disques SSD, quel est le meilleur type de stockage pour vous ?
Introduction
Qu'est-ce qu'un disque dur ?
Les principaux composants d'un disque dur (HDD) sont les suivants :
Plateaux
Les plateaux sont des supports magnétiques ronds utilisés pour stocker les données dans les disques durs. Ils sont généralement fabriqués en alliage d'aluminium ou en verre et recouverts d'une couche de matériau magnétique. Les plateaux sont scellés à l'intérieur du disque dur pour les garder propres et éviter les dommages physiques.
Têtes de lecture/écriture
Les têtes de lecture/écriture sont responsables de la lecture et de l'écriture des données stockées sur le disque. Elles sont très délicates et sont suspendues au-dessus du plateau sans en toucher la surface afin d'éviter l'usure ou les rayures du plateau. Chaque plateau d'un disque dur possède deux têtes de lecture/écriture, une pour la partie supérieure et une pour la partie inférieure du plateau.
Bras de l'actionneur
Le bras de l'actionneur est utilisé pour déplacer la tête de lecture/écriture vers une piste spécifique du disque. Il est généralement contrôlé par un actionneur appelé moteur à bobine mobile (VCM).
Broche et moteur du disque (moteur de la broche)
La broche est fixée à tous les disques et est entraînée par un moteur qui fait tourner les disques à grande vitesse (généralement 5400 RPM ou 7200 RPM).
Circuit imprimé de contrôle
La carte de circuit imprimé contient le cerveau du disque dur et est responsable du traitement des commandes de l'ordinateur, du contrôle des opérations de lecture et d'écriture, de la gestion de la mémoire tampon des données et de l'exécution d'autres fonctions électroniques essentielles.
Tampon de données ou cache
Le tampon de données est un petit morceau de RAM rapide dans le disque dur qui est utilisé pour stocker temporairement les données qui sont sur le point d'être écrites ou lues sur le disque afin d'améliorer l'efficacité du transfert de données.
Firmware
Le micrologiciel est le logiciel spécialisé stocké sur le disque dur qui contient le jeu d'instructions nécessaire pour effectuer les opérations sur le disque dur.
Enceinte
Le boîtier est la structure protectrice externe du disque dur, généralement en métal ou en plastique, qui protège les composants internes des dommages physiques.
Interface
Qu'est-ce qu'un SSD ?
Puces de mémoire flash NAND
La flash NAND est une technologie de stockage non volatile, ce qui signifie que les données qui y sont stockées ne seront pas perdues, même en cas de coupure de courant.Les puces NAND se présentent généralement sous la forme de plusieurs puces, qui peuvent être MLC (Multi-Level Cells), de différents types tels que MLC (Multi-Layer Cells), TLC (Tri-Layer Cells) ou QLC (Quad-Layer Cells), et le nombre de ces types de cellules de mémoire détermine la quantité de données pouvant être stockées dans chaque cellule.
Contrôleur
Le contrôleur est le cerveau du SSD et est responsable de la gestion du stockage et de la récupération des données, du traitement des opérations de lecture et d'écriture, et de l'exécution de tâches telles que le nivellement de l'usure, la collecte des déchets et la correction des erreurs. Le contrôleur est également responsable de la communication avec l'ordinateur et du transfert des données via les interfaces (par exemple, SATA, NVMe).
Mémoire cache
Certains disques SSD comprennent une mémoire cache DRAM utilisée pour stocker temporairement des données et améliorer les performances de lecture et d'écriture. La mise en cache accélère la lecture et l'écriture des données fréquemment consultées.
Interface
Les SSD sont connectés à l'ordinateur par le biais d'une interface, et les interfaces courantes comprennent SATA (Serial ATA), NVMe (Non-Volatile Memory Express), PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), et ainsi de suite. Le protocole NVMe est optimisé pour les SSD et offre des vitesses de transfert de données plus élevées et une latence plus faible que les interfaces SATA traditionnelles.
Enceinte
Le boîtier est la structure protectrice externe du SSD qui protège les composants internes des dommages physiques. Les boîtiers peuvent être en métal ou en plastique et se présenter sous différentes formes et tailles, telles que 2,5 pouces, M.2, U.2, etc.
Firmware
Le firmware est le logiciel dédié stocké sur un SSD qui contient le jeu d'instructions nécessaire pour effectuer les opérations du SSD, y compris la gestion de la puce flash, l'optimisation des performances et la garantie de l'intégrité des données.
Solutions thermiques
Les disques SSD haute performance peuvent être équipés de dissipateurs ou d'autres solutions thermiques pour éviter la surchauffe lorsqu'ils sont soumis à des charges élevées.
Circuit de gestion de l'énergie
Certains disques SSD peuvent inclure des circuits de gestion de l'énergie afin d'optimiser la consommation d'énergie et de prolonger la durée de vie de la batterie, en particulier dans les appareils mobiles.
Les disques SSD sont conçus pour offrir un accès plus rapide aux données, une plus grande endurance et une plus faible consommation d'énergie que les disques durs traditionnels. Au fur et à mesure que la technologie progresse, la capacité de stockage des disques SSD augmente et leur coût diminue, ce qui en fait une solution de stockage de plus en plus populaire.
Principe de fonctionnement du disque dur
Les disques durs sont lus et écrits en utilisant un accès semi-aléatoire, ce qui permet de lire les données du disque dur dans n'importe quel ordre, mais pas à la même vitesse que la lecture de données provenant d'endroits différents. La tête magnétique écrit les données sur les plateaux en changeant la polarité par flux électromagnétique, et lit les données en faisant tourner les plateaux et en déplaçant la tête. Lorsque la tête passe sur le plateau, le champ magnétique du plateau lui-même provoque une modification des signaux électriques dans la bobine de lecture, ce qui permet de lire et d'écrire les données.
- "Plateaux sont des composants semblables à des disques que l'on trouve sur les disques durs. Les données sont enregistrées sur les plateaux à l'aide d'une charge électrique.
- Le site "tête de lecture/écriture" ou les bras d'actionnement sont la source de cette charge électrique. L'endroit où elle doit se déplacer sur les plateaux est déterminé par l'unité centrale de traitement et le logiciel de la carte de contrôle.
- Les plateaux sont situés sur un axe.
- Chaque plateau tourne et est divisé en secteurs. Un des bras avec des têtes magnétiques est assigné à chaque plateau.
- Les secteurs sont à leur tour subdivisés en plusieurs milliers d'éléments, à savoir bitsChaque bit est capable de recevoir une charge électrique. La tête utilisée pour la lecture et l'écriture lit les bits de données du secteur et les charges associées, qui sont ensuite converties en binaire sous forme de uns ou de zéros.
- La disposition des secteurs du plateau a changé au fil des ans, au fur et à mesure de l'évolution des disques durs.
- L'étude longitudinale L'enregistrement était une caractéristique de la conception initiale du disque dur qui positionnait les secteurs horizontalement par rapport au plateau rotatif de l'unité de stockage.
- Lorsque les secteurs ont été rétrécis pour augmenter la limite de stockage du disque dur, ce phénomène s'est produit. horizontal a commencé à poser des problèmes.
- La perte d'informations résulterait de l'inversion de la charge arbitraire des bits à une échelle aussi minuscule en réponse aux changements de température.
- En fonction de la taille totale du document, l'unité centrale utilise une zone du ou des secteurs lors de l'écriture des données du disque dur.
- L'unité centrale indique au disque dur d'écrire les données mises à jour dans le prochain secteur accessible lorsque cela se produit.
- Le temps nécessaire à la lecture des données augmente avec la distance entre le premier secteur et ce nouveau secteur. Même si le temps est indiqué en millisecondes, un retard substantiel peut résulter de cas supplémentaires d'isolation des données.
- Le partitionnement est le terme qui désigne cette séparation des données, et la plupart des systèmes d'exploitation sont dotés d'un outil intégré appelé "fragmentation du disque" qui réorganise les fichiers sur le disque dur afin de regrouper en un seul endroit les informations nécessaires à une application donnée.
Principe de fonctionnement du SSD
- Les circuits électriques sont utilisés pour le stockage et la récupération des données dans les disques SSD.
- Ils conservent les données dans "blocs"qui ne peuvent être écrites qu'une seule fois dans leur ensemble.
- Pour que les informations séquentielles restent contiguës et que les temps de latence soient faibles, un bloc doit être entièrement effacé puis réécrit dans un autre bloc.
- Malheureusement, l'opération d'effacement est destructrice pour les blocs, car ils ne sont pas résistants.
- L'usure d'un disque SSD est due au stockage et à l'effacement continus ; c'est pourquoi la plupart des disques SSD sont dotés d'un système de sécurité intégré. "nivellement de l'usure" les technologies qui répartissent uniformément le stress des écritures afin d'augmenter la durée de vie d'un appareil.
- Un SSD comporte un certain nombre de circuits électriques, notamment des mémoires permanentes des portes logiques NAND ("Pas ET") à base de transistors NAND mémoire flash.
- Dans les transistors des modules de mémoire en silicone qui sont disposés et parfois empilés sur les cartes mères, les portes NAND non volatiles retiennent l'information sous forme de charge électrique.
- Les piles, qui ont des capacités de stockage beaucoup plus importantes parce que les cellules de mémoire sont superposées, sont connues sous le nom de 3D NAND.
- En termes d'avancées technologiques dans le domaine des SSD, la cellule à niveau unique est le type le plus coûteux mais aussi le plus robuste.
- Par conséquent, l'augmentation de la capacité de stockage par cellule réduit les dépenses, et chaque élément de mémoire supplémentaire est présenté de manière appropriée.
- Enfin, les cellules à plusieurs niveaux, les cellules à trois niveaux et les cellules à quatre niveaux sont les premières en ligne.
- En leur indiquant quelle mémoire lire ou modifier, les contrôleurs contrôlent chaque cellule du stockage flash.
- Ils sont également chargés de gérer la collecte des déchets et de répartir les données de manière équilibrée.
- Comme les composants de la mémoire vive, les disques SSD mettent souvent en cache les informations demandées, ce qui permet d'obtenir des réponses plus rapides grâce à leur compacité.
- Par rapport au stockage de réponses rapides à partir d'un disque dur, dont les taux de réponse sont généralement inférieurs, il est préférable de disposer d'un délai de réponse plus court.
Différences
Les disques SSD et les disques durs sont les deux principales options de stockage dans les ordinateurs. Cependant, ils diffèrent grandement en termes de technologie, de performances et d'utilisation. Voici une brève comparaison :
- Les disques durs et les disques SSD utilisent la procédure de lecture pour récupérer les informations sur les appareils.
- L'entrée/sortie par laquelle un signal est reçu par un contrôleur à partir d'un disque dur lorsque vous demandez l'extraction de données. Le bras mobile reçoit ensuite un signal de l'unité de contrôle indiquant l'emplacement des données nécessaires. La tête de lecture et d'écriture obtient les données en vérifiant chaque charge des fragments à cet endroit. La latence, ou le retard, d'un disque dur est une mesure du temps qu'il faut à son bras actionneur pour passer à la piste et au secteur appropriés.
- Il n'y a pas de composants mobiles sur le SSD. Le contrôleur du disque SSD localise l'emplacement des blocs d'information stockés et commence à lire la charge lorsque vous essayez d'accéder aux données. L'opération de ramassage des ordures commence si le bloc entier est inactif.
- C'est la méthodologie utilisée par les disques durs et les disques SSD pour effectuer l'opération d'écriture. Chaque secteur et chaque piste du disque dur fonctionne comme un nouvel emplacement pour le stockage des données. La tête de lecture/écriture se déplace vers l'emplacement vacant le plus proche lorsque vous tentez d'enregistrer de nouvelles données. Elle se fraye un chemin jusqu'à l'adresse appropriée, puis ajuste la charge de tous les bits qui doivent être modifiés afin de stocker les données binaires sur cette piste et ce secteur particuliers.
- Les données sont traitées par le processus interne du disque dur avant d'être écrites, ce qui garantit un formatage correct. Toute modification ou réécriture apportée aux données d'un disque SSD doit être mise à jour à chaque bloc flash.
- Le SSD réplique d'abord les données précédentes sur un bloc libre. Il écrit d'abord les données précédentes du SSD sur un bloc libre. Il efface ensuite le premier bloc avant d'écrire les données mises à jour sur le bloc nouvellement créé.
Applications
Les disques SSD et les disques durs ont chacun des fonctions différentes dans le stockage des données et, en fonction de leurs qualités uniques, chacun est adapté à une application particulière.
Applications des disques durs
Lorsqu'il est nécessaire de stocker un grand nombre de données de manière économique, les disques durs sont fréquemment utilisés. Ils sont parfaits pour :
- Sauvegarde des données : Parce qu'ils sont moins chers par gigaoctet (Go) et qu'ils ont une plus grande capacité.
- Les éléments volumineux tels que les films et les photos peuvent être stockés dans la section de stockage multimédia.
- La rentabilité des solutions de stockage d'entreprise les rend idéales pour les centres de données qui cherchent à archiver de gros volumes.
Applications SSD
Lorsque la fiabilité et la vitesse sont requises, les disques SSD sont le choix recommandé. Voici quelques exemples d'applications typiques :
- Systèmes d'exploitation : Accélération du chargement des applications et des temps de démarrage.
- Jeux : Temps de chargement des jeux plus courts.
- La légèreté et la robustesse des disques SSD les rendent idéaux pour les appareils portables tels que les ordinateurs et les tablettes.
Choisir le bon partenaire
Chaque type de disque dur ou de disque SSD présente des avantages et des inconvénients. Le stockage de données volumineuses peut être réalisé de manière plus économique et plus traditionnelle à l'aide d'un disque dur, mais le disque SSD offre des performances plus rapides, une plus grande durabilité et une plus faible consommation d'énergie. Les exigences et spécifications propres à l'utilisateur, telles que la quantité de données qu'il doit stocker, sa limite de dépenses et le type d'équipement qu'il utilise pour le stockage, déterminent en fin de compte l'option à utiliser entre les disques durs et les disques SSD.
Les disques durs et les disques SSD offrent tous deux un grand espace de stockage. Les disques durs de grande taille sont toutefois plus répandus, car ils sont plus économiques. En raison des composants mécaniques de leur mouvement, les disques durs sont fragiles. Un disque dur peut être endommagé en cas de chute, car les bras de l'actionneur à l'intérieur de l'appareil peuvent être endommagés. Les composants mobiles d'un disque dur consomment plus d'énergie et dégagent de la chaleur, ce qui réduit la durée de vie de l'appareil. Les disques SSD sont plus robustes car ils ne comportent aucune pièce mobile. Ils fonctionnent à une température plus basse car ils consomment moins d'énergie. D'autre part, le nombre de fois où vous pouvez mettre à jour des informations sur un bloc est limité. Les données perdues ou corrompues peuvent être restaurées à partir des disques SSD et HDD. Toutefois, les anciens fichiers de données sont écrasés par les disques SSD, ce qui complique la récupération.
Nous serions ravis de vous entendre
Blogs associés
Table of Contents Design Rule Checking in PCB Design: From Altium DRC to SMT Assembly Published on September 10, 2024 · Updated on October 22,
Table of Contents Automotive PCB Assembly: The Complete 2026 OEM Guide Failure of a consumer good is a warranty claim. Failure of an automotive printed
Table of Contents Medical PCB Assembly: The Complete Guide for Medical Device OEMs Medical PCB Assembly is not a commodity process. It is a very
Table of Contents Drone PCB Design and Manufacturing: A Complete Guide for UAV Engineers This article was originally published in March 2024 and last updated
Table of Contents Security Camera PCBA Design Guide: Day/Night Switching and Infrared LED Driver Why Security Camera PCBA Design Matters for Day/Night Operation A security
Table of Contents AgTech Case Study: Manufacturing 2,000+ Agricultural Sensor Devices from Prototype to Production Designing an electronic prototype to large-scale production requires more than