HDD e SSD, qual é o melhor tipo de armazenamento para si?
Introdução
O que são HDDs?
Os principais componentes de uma unidade de disco rígido (HDD) incluem os seguintes componentes-chave:
Pratos
Os pratos são suportes magnéticos redondos utilizados para armazenar dados nos HDD. São normalmente fabricados em liga de alumínio ou material de vidro e revestidos com uma camada de material magnético. Os pratos são selados no interior do HDD para os manter limpos e evitar danos físicos.
Cabeças de leitura/escrita
As cabeças de leitura/escrita são responsáveis pela leitura e escrita dos dados armazenados no disco. São muito delicadas e estão suspensas por cima do prato sem tocar na superfície para evitar o desgaste ou riscos no prato. Cada prato de um HDD tem duas cabeças de leitura/escrita, uma para a parte superior e outra para a parte inferior do prato.
Braço do atuador
O braço do atuador é utilizado para mover a cabeça de leitura/escrita para uma faixa específica no disco. É normalmente controlado por um atuador chamado Motor de bobina de voz (VCM).
Eixo e motor do disco (motor do eixo)
O eixo está ligado a todos os discos e é acionado por um motor que faz rodar os discos a alta velocidade (normalmente 5400 RPM ou 7200 RPM).
Placa de circuito de controlo
A placa de circuitos contém o cérebro do HDD e é responsável por processar os comandos do computador, controlar as operações de leitura e escrita, gerir a memória intermédia de dados e executar outras funções electrónicas críticas.
Tampão de dados ou cache
O Data Buffer é um pequeno pedaço de RAM rápida no HDD que é utilizado para armazenar temporariamente dados que estão prestes a ser escritos ou lidos no disco para melhorar a eficiência da transferência de dados.
Firmware
O firmware é o software especializado armazenado no HDD que contém o conjunto de instruções necessárias para executar as operações do HDD.
Invólucro
A caixa é a estrutura de proteção externa do HDD, normalmente feita de metal ou plástico, que protege os componentes internos de danos físicos.
Interface
O que são SSDs?
Chips de memória flash NAND
O flash NAND é uma tecnologia de armazenamento não volátil, o que significa que os dados nele armazenados não se perdem, mesmo em caso de falha de energia.Os chips NAND são normalmente encontrados sob a forma de múltiplos chips, que podem ser MLC (Multi-Level Cells), podem ser de diferentes tipos, como MLC (Multi-Layer Cells), TLC (Tri-Layer Cells) ou QLC (Quad-Layer Cells), e o número destes tipos de células de memória determina a quantidade de dados que podem ser armazenados em cada célula.
Controlador
O controlador é o cérebro do SSD e é responsável por gerir o armazenamento e a recuperação de dados, tratar das operações de leitura e escrita e executar tarefas como o nivelamento do desgaste, a recolha de lixo e a correção de erros. O controlador é também responsável pela comunicação com o computador e pela transferência de dados através de interfaces (por exemplo, SATA, NVMe).
Memória cache
Algumas SSDs incluem uma cache DRAM que é utilizada para armazenar temporariamente dados e melhorar o desempenho de leitura e escrita. A colocação em cache acelera a leitura e a escrita de dados acedidos frequentemente.
Interface
As SSDs são ligadas ao computador através de uma interface, e as interfaces comuns incluem SATA (Serial ATA), NVMe (Non-Volatile Memory Express), PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), etc. O protocolo NVMe é optimizado para SSDs e oferece velocidades de transferência de dados mais elevadas e menor latência do que as interfaces SATA tradicionais.
Invólucro
A caixa é a estrutura de proteção externa da SSD que protege os componentes internos contra danos físicos. As caixas podem ser feitas de metal ou plástico e existem numa variedade de formas e tamanhos, como 2,5 polegadas, M.2, U.2, etc.
Firmware
O firmware é o software dedicado armazenado numa SSD que contém o conjunto de instruções necessário para executar operações da SSD, incluindo a gestão do chip flash, a otimização do desempenho e a garantia da integridade dos dados.
Soluções térmicas
Os SSD de elevado desempenho podem incluir dissipadores de calor ou outras soluções térmicas para evitar o sobreaquecimento quando funcionam com cargas elevadas.
Circuito de gestão de energia
Alguns SSDs podem incluir circuitos de gestão de energia para otimizar o consumo de energia e prolongar a vida útil da bateria, especialmente em dispositivos móveis.
As SSD foram concebidas para proporcionar um acesso mais rápido aos dados, uma maior resistência e um menor consumo de energia do que as unidades de disco rígido (HDD) tradicionais. À medida que a tecnologia avança, os SSDs estão a aumentar a sua capacidade de armazenamento e a diminuir o seu custo, tornando-os uma solução de armazenamento cada vez mais popular.
Princípio de funcionamento do HDD
Os discos rígidos são lidos e escritos através de acesso semi-aleatório, o que permite que os dados no disco rígido sejam lidos por qualquer ordem, mas não à mesma velocidade que a leitura de dados de diferentes localizações. A cabeça magnética escreve dados nos pratos alterando a polaridade através de um fluxo eletromagnético e lê os dados rodando os pratos e movendo a cabeça. Quando a cabeça passa sobre o prato, o campo magnético do próprio prato provoca uma alteração nos sinais eléctricos na bobina de leitura, o que permite a leitura e a escrita de dados.
- "Pratos" são componentes semelhantes a discos que se encontram no HDD. Os dados são guardados nos pratos utilizando uma carga eléctrica.
- O "cabeça de leitura/escrita" ou braços de acionamento são a fonte desta carga eléctrica. O local onde esta se deve deslocar nos pratos é determinado pela unidade central de processamento e pelo software da placa de controlo.
- Os pratos estão situados num eixo.
- Cada travessa gira e está dividida em sectores. Um dos braços com cabeças magnéticas é atribuído a cada prato.
- Por sua vez, os sectores são subdivididos em vários milhares de vezes bitscom cada bit capaz de receber uma carga eléctrica. A cabeça utilizada para ler e escrever lê os bits de dados do sector e as cargas associadas, que são depois convertidas em binário como uns ou zeros.
- A disposição dos sectores do prato mudou ao longo dos anos, à medida que o HDD se foi desenvolvendo.
- O eixo longitudinal A gravação era uma caraterística da conceção inicial do disco rígido que posicionava os sectores horizontalmente em relação ao prato rotativo do dispositivo de armazenamento.
- Quando os sectores foram encolhidos para aumentar o limite de armazenamento do disco rígido, este horizontal O arranjo começou a causar problemas.
- A perda de informação resultaria do facto de a carga arbitrária dos bits se inverter a uma escala tão pequena em resposta a alterações de temperatura.
- De acordo com o tamanho total do documento, a CPU utiliza uma área do sector ou sectores enquanto escreve dados a partir do HDD.
- A CPU diz ao disco rígido para escrever os dados actualizados no próximo sector acessível quando isso acontecer.
- O tempo necessário para ler os dados aumenta com a distância entre o primeiro e este novo sector. Mesmo que o tempo seja indicado em milissegundos, um atraso substancial pode resultar de casos adicionais de isolamento de dados.
- Particionamento é o termo para esta separação de dados, e a maioria dos sistemas operativos vem com uma ferramenta integrada chamada "fragmentação de disco" que reorganiza os ficheiros no disco rígido para que as informações para uma determinada aplicação estejam todas num único local.
Princípio de funcionamento da SSD
- Os circuitos eléctricos são utilizados para o armazenamento e a recuperação de dados nos SSD.
- Guardam os dados em "blocos"cada um dos quais só pode ser escrito uma vez no seu conjunto.
- Para que a informação sequencial permaneça contígua e as latências sejam baixas, um bloco deve ser totalmente apagado e depois reescrito num bloco diferente.
- Infelizmente, a operação de apagar é destrutiva para os blocos, porque estes não são resistentes.
- O desgaste de um SSD deve-se ao armazenamento e à eliminação contínuos; por isso, a maioria dos SSD está equipada com "nivelamento do desgaste" tecnologias que distribuem uniformemente o stress das gravações para aumentar a vida útil de um dispositivo.
- Um SSD tem uma série de circuitos eléctricos, incluindo memórias permanentes Portas lógicas NAND ("Not AND") baseadas em transístores NAND memória flash.
- Nos transístores dos módulos de memória de silicone que estão dispostos e ocasionalmente empilhados nas placas-mãe, as portas NAND não voláteis retêm a informação sob a forma de carga eléctrica.
- As pilhas, que têm capacidades de armazenamento muito maiores porque as células de memória são colocadas umas sobre as outras, são conhecidas como 3D NAND.
- Em termos de avanços tecnológicos dos SSD, a célula de nível único é o tipo mais caro, mas também o mais robusto.
- Como resultado, o aumento da capacidade de armazenamento por célula reduz as despesas, e cada peça extra de memória é apresentada de forma adequada.
- Por último, as células de nível múltiplo, as células de nível triplo e as células de nível quádruplo são as primeiras da fila.
- Ao dar-lhes instruções sobre que memória devem ler ou modificar, os controladores controlam cada célula do armazenamento flash.
- São também responsáveis pela gestão da recolha de resíduos e pela distribuição equitativa dos dados.
- À semelhança dos componentes da RAM, os SSD guardam frequentemente em cache as informações solicitadas com respostas mais rápidas baseadas em aspectos compactos.
- Quando comparado com o armazenamento de respostas rápidas a partir do disco rígido, que normalmente pode ter taxas de resposta mais baixas, o período de resposta mais rápido é preferível.
Diferenças
Os SSDs e os HDDs são as duas principais opções de armazenamento nos computadores; no entanto, diferem bastante em termos de tecnologia, desempenho e utilização. Esta é uma breve comparação:
- O HDD e o SSD utilizam o procedimento de leitura para recuperar informações nos dispositivos.
- A entrada/saída através da qual um sinal é recebido por um controlador a partir de um disco rígido quando se solicita a recuperação de dados. O braço móvel recebe subsequentemente um sinal da unidade de controlo indicando a localização dos dados necessários. A cabeça de leitura e escrita obtém os dados verificando cada carga dos fragmentos nesta localização. A latência, ou atraso, de um HDD é uma medida do tempo que o braço atuador demora a deslocar-se para a pista e o sector adequados.
- Não existem componentes móveis na SSD. O controlador da SSD localiza a localização dos blocos de informação armazenados e inicia a leitura da carga quando o utilizador tenta aceder aos dados. A operação de recolha de lixo é iniciada se todo o bloco estiver inativo.
- Esta é a metodologia utilizada pelo HDD e pelo SSD para efetuar a operação de escrita. Cada sector e pista do HDD funciona como um novo local para armazenamento de dados. A cabeça de leitura/escrita desloca-se para o local vago mais próximo quando se tenta guardar dados novos. Dirige-se para o endereço correto e, em seguida, ajusta a carga de quaisquer bits que tenham de ser alterados para armazenar os dados binários nessa pista e sector específicos.
- Os dados são processados pelo processo interno do HDD antes da escrita, garantindo uma formatação correta. Quaisquer modificações ou reescritas efectuadas nos dados de um SSD têm de ser actualizadas em cada bloco flash.
- O SSD replica primeiro os dados anteriores para um bloco que esteja livre. Primeiro, grava os dados anteriores do SSD num bloco vago. Em seguida, apaga o primeiro bloco antes de escrever os dados actualizados no bloco recém-criado.
Aplicações
As SSDs e os HDDs têm funções diferentes no armazenamento de dados e, dependendo das suas qualidades únicas, cada um é adequado para uma determinada aplicação.
Aplicações de HDD
Quando é necessário armazenar uma grande quantidade de dados de forma económica, os HDD são frequentemente utilizados. São perfeitos para:
- Cópia de segurança de dados: Porque são menos dispendiosos por gigabyte (GB) e têm uma maior capacidade.
- Itens grandes, como filmes e fotografias, podem ser guardados na secção de armazenamento multimédia.
- A relação custo-eficácia das soluções de armazenamento empresarial torna-as ideais para centros de dados que pretendem arquivar grandes volumes.
Aplicações SSD
Quando a fiabilidade e a velocidade são necessárias, as SSDs são a escolha recomendada. As aplicações típicas são as seguintes:
- Sistemas operativos: Carregamento acelerado de aplicações e tempos de arranque.
- Jogos: Tempos de carregamento dos jogos mais curtos.
- A natureza leve e robusta das SSDs torna-as ideais para dispositivos portáteis, como computadores portáteis e tablets.
Escolher o parceiro certo
Cada tipo de unidade, HDD ou SSD, tem vantagens e desvantagens. O armazenamento de grandes volumes de dados pode ser conseguido de forma mais económica e tradicional utilizando a HDD, mas a SSD proporciona um desempenho mais rápido, maior durabilidade e menor consumo de energia. As exigências e especificações únicas do utilizador, como a quantidade de dados que tem de armazenar, o seu limite de gastos e o tipo de equipamento que utiliza para os armazenar, acabam por escolher a opção entre HDD e SSD a utilizar.
Tanto o HDD como o SSD oferecem uma grande quantidade de espaço de armazenamento. No entanto, os HDD de maiores dimensões são mais comuns, porque são mais económicos. Devido aos componentes mecânicos do seu movimento, os HDD são frágeis. Um HDD pode sofrer danos se cair, uma vez que os braços do atuador dentro do dispositivo podem ficar danificados. Os componentes móveis de um HDD consomem mais energia e libertam calor, encurtando a vida útil do dispositivo. As SSDs são mais robustas, uma vez que não incluem quaisquer peças móveis. Funcionam a uma temperatura mais baixa porque consomem menos energia. Por outro lado, o número de vezes que pode atualizar as informações num bloco é limitado. Os dados perdidos ou corrompidos podem ser restaurados tanto a partir de SSD como de HDD. No entanto, os ficheiros de dados antigos são substituídos pela SSD, o que complica a recuperação.
Gostaríamos muito de ouvir a sua opinião
Blogues relacionados
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