Vitesse SSD et HDD

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En ce qui concerne les comparaisons de vitesse SSD vs HDD, les SSD ont clairement l’avantage. Cependant, historiquement, le coût plus élevé par gigaoctet du stockage SSD signifiait que les avantages de vitesses SSD plus élevées étaient limités à quelques applications où le coût pouvait être justifié.

Aujourd’hui, cependant, l’écart de prix s’est considérablement réduit. Et avec les vitesses SSD considérablement plus élevées que les disques durs, la popularité du stockage SSD, souvent appelé «flash», explose. Les entreprises se concentrent désormais sur l’obtention de la meilleure baie flash.

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Vitesse et performances du SSD vs du disque dur

Les disques SSD sont plus rapides que les disques durs conventionnels et sont également plus fiables et consomment moins d’énergie. Cela signifie que lorsqu’il s’agit de choisir entre le stockage SSD ou HDD, les SSD seraient de préférence des disques durs dans tous les cas si ce n’était pas pour un fait: les SSD sont plus chers que les disques durs lorsqu’ils sont mesurés par le coût par gigaoctet de stockage.

Pour comprendre pourquoi il y a une grande différence entre la vitesse SSD et HDD, il est nécessaire de considérer la différence entre la technologie SSD et HDD.

vitesse ssd vs hdd

Les disques SSD ont des vitesses de lecture et d’écriture considérablement plus rapides que les disques durs.

Comment fonctionne la vitesse d’un disque dur

Un disque dur est composé d’un certain nombre de plateaux magnétiques tournants qui stockent les données et d’un certain nombre de têtes de lecture / écriture sur des bras mécaniques qui se déplacent sur la surface des plateaux. Pour lire ou écrire des données sur un secteur spécifique d’un plateau, la tête doit se déplacer vers la position appropriée, puis attendre que le secteur passe en dessous pendant que le plateau tourne.

Ce mode de fonctionnement présente deux sources évidentes de retard:

  • Il faut du temps pour que la tête se déplace vers la bonne position, appelée trouver du temps.
  • Il y a un retard car la tête attend que la partie droite du plateau arrive, connue sous le nom de latence de rotation, ou simplement la latence.

Le temps de recherche dépend de l’endroit où se trouve la tête au début d’une opération et de l’endroit où elle doit se déplacer, et la latence dépend de la position du disque dans son cycle, donc pour un disque dur donné, il est normal de parler de recherche moyenne temps et latence moyenne.

Une autre source potentielle de retard est l’interface du disque dur à travers laquelle les données sur les disques sont transmises à un ordinateur ou à un système de stockage connecté. Mais les interfaces communes telles que SATA et SAS ont été conçues en tenant compte des performances du disque dur, et celles-ci ne tendent pas à être un facteur limitant pour les vitesses de lecture et d’écriture du disque dur.

En ce qui concerne les mesures de vitesse du disque dur, quatre sont importantes:

  • Vitesse de lecture séquentielle, lecture à partir d’un grand bloc de données contiguës.
  • Vitesse d’écriture séquentielle, la même, mais pour l’écriture de données.
  • Vitesse de lecture aléatoire, lecture des données dispersées sur tout le disque.
  • Vitesse d’écriture aléatoire. Les vitesses aléatoires sont généralement bien inférieures aux vitesses séquentielles en raison de la quantité de recherche et de latence de rotation impliquées.

Fonctionnement de la vitesse SSD

Le fonctionnement d’un disque SSD est complètement différent d’un disque dur. Il utilise un support de stockage à semi-conducteurs, généralement NAND (souvent appelé flash), et les données sont écrites ou lues à partir de la NAND par un contrôleur, qui est en fait le cerveau de l’appareil.

Avec un SSD, il n’y a pas de temps de recherche variable ni de latence de rotation, car chaque partie du SSD est accessible dans le même laps de temps. Mais les vitesses de lecture et d’écriture SSD sont asymétriques: les lectures de données sont très rapides, mais les vitesses d’écriture SSD sont un peu plus lentes.

En effet, le stockage SSD est composé de cellules NAND individuelles qui peuvent stocker un (ou juste quelques) bits de données, et des groupes de cellules sont organisés en pages. Enfin, les groupes de pages sont organisés en blocs.

Le problème est que les données ne peuvent pas être écrites dans une cellule à moins qu’elles ne soient d’abord effacées, supprimant toute information existante, et bien que les données puissent être écrites une page à la fois, elles ne peuvent être effacées que dans des blocs entiers à la fois. Cela signifie que pour écrire un seul bit de données dans une cellule, il est nécessaire de copier toutes les pages du bloc contenant cette cellule dans une zone d’attente, d’effacer tout le bloc, puis de réécrire toutes les pages et le nouveau bit de données. au bloc effacé.

Un SSD est-il plus rapide qu’un disque dur?

La réponse simple à cette question est oui, et la raison en est que la nature à l’état solide du stockage SSD lui confère un avantage de vitesse énorme sur la conception mécanique du stockage HDD, avec les retards inhérents que cela implique.

Vitesse de lecture / écriture SSD vs HDD

Combien plus rapide est un SSD? La réponse dépend bien sûr du SSD et du HDD que vous comparez et de ce que vous comparez exactement. Une comparaison de vitesse SSD révélera qu’il existe une grande variation entre les vitesses SSD.

Mais pour avoir une idée de la différence de performances qu’une comparaison de vitesse SSD v HDD pourrait raisonnablement montrer, un SSD standard peut lire des données séquentielles à une vitesse d’environ 550 mégaoctets par seconde (Mbps) et les écrire à 520 Mbps. En revanche, un disque dur rapide peut effectuer des lectures et des écritures séquentielles à seulement 125 Mo / s.

Cela montre que la différence entre les performances SSD et HDD est significative. La réponse à la question de savoir combien plus rapide un SSD est comparé à un disque dur? Environ quatre fois plus rapide en ce qui concerne la vitesse de lecture SSD vs HDD, et un peu moins lorsque la vitesse d’écriture SSD vs HDD est comparée.

Vitesse de lecture / écriture SSD

Historiquement, les SSD ont été conçus pour remplacer les disques durs, ce qui signifie qu’ils sont souvent fabriqués avec les mêmes interfaces que les disques durs, ce qui signifie en pratique une interface SATA, ou sur des systèmes plus performants, une interface SAS.

Ces interfaces ont été optimisées spécifiquement pour les périphériques de stockage HDD, mais elles ne sont pas optimales pour les SSD. “Les interfaces gênent les SSD”, explique Jim Handy, analyste chez Objective Analysis, “et c’est pourquoi nous voyons des SSD PCIe.”

L’effet de la taille sur la vitesse: interfaces SSD

Pour avoir une idée des avantages d’une interface plus conviviale pour les SSD comme PCIe, considérez ceci. La spécification SATA 3.0 permet uniquement aux SSD d’atteindre un débit de données maximal d’environ 560 Mo / s. En revanche, l’interface PCIe 3.0 permet des vitesses de 985 Mo / s par voie. (Le contrôleur du SSD est connecté par plusieurs voies à différentes puces NAND où les données sont réellement stockées.) Même s’il est peu probable qu’une puce NAND individuelle puisse fonctionner à 985 Mo / s, un appareil avec 8 puces sur des voies séparées peut facilement offre un débit global de 3000 Mo / s.

Comment accélérer les SSD

Une autre façon d’augmenter la vitesse SSD est d’utiliser une NAND plus rapide. La NAND standard utilisée dans les SSD est effectivement plate et les algorithmes de correction des erreurs de performance sont utilisés pour atténuer la corruption des données causée par l’interférence de cellule à cellule dans les cellules étroitement emballées. Mais la nouvelle technologie de puce flash utilise plusieurs couches de cellules de mémoire (connues sous le nom de NAND 3D) et cela offre le potentiel pour des performances de lecture et d’écriture SSD plus rapides. En effet, il n’est pas nécessaire d’exécuter ces algorithmes dans la NAND 3D, et le fabricant de puces Samsung affirme que sa NAND 3D est deux fois plus rapide que la NAND planaire classique en ce qui concerne la vitesse d’écriture SSD.

La différence entre les vitesses de lecture SSD et HDD peut être encore améliorée en s’éloignant complètement de NAND, et en utilisant plutôt des SSD qui sont équipés d’un nouveau support de stockage appelé 3D XPoint, développé conjointement par Intel et Micron.

Vitesse de lecture / écriture du disque dur

Les plus grands retards qui limitent la vitesse du disque dur sont les temps de recherche (le retard lorsque la tête de lecture / écriture se met en position) et la latence (lorsque le disque dur attend que la partie requise du disque tourne en position sous la tête), comme expliqué précédemment .

Il s’ensuit donc qu’en réduisant ces deux facteurs, la différence entre les performances SSD et HDD peut être réduite.

Comment accélérer la vitesse du disque dur

La façon de réduire la latence est relativement simple: l’augmentation de la vitesse de rotation des plateaux réduira la latence, et pour cette raison, les disques durs haute performance tournent à 15 000 tr / min plutôt que les 7 200 tr / min plus standard.

Une rotation des plateaux plus rapide que 15 000 entraînerait une réduction supplémentaire de la latence, mais pour des raisons pratiques, cela est difficile à réaliser: plus les plateaux tournent rapidement, moins ils sont stables. Des disques plus rapides tournent également beaucoup plus d’énergie. Ces deux problèmes ont été résolus en partie en remplissant les disques durs avec de l’hélium, mais pour le moment, 15 000 tr / min semblent être la limite.

Coup court

Il est possible de réduire les temps de recherche pour augmenter les performances du disque dur, ce qui est généralement réalisé en utilisant une astuce appelée “coups courts”. Cela implique d’utiliser uniquement une partie de la capacité d’un disque dur, par exemple en n’utilisant que les 10% les plus externes de chaque plateau. En faisant cela, la tête de lecture / écriture n’a qu’à couvrir une distance d’un dixième jusqu’à ce que tout le plateau soit utilisé, et en moyenne, elle sera beaucoup plus proche de l’endroit où elle doit se déplacer pour chaque opération de lecture ou d’écriture.

L’inconvénient de la course courte est que, même s’il y aura une augmentation significative de la vitesse du disque dur, elle est extrêmement inefficace car seule une petite partie de la capacité de stockage du disque dur peut être utilisée même si la consommation d’énergie reste inchangée.

Exemple de comparaison de vitesse entre SSD et HDD

Il est difficile d’obtenir une comparaison de vitesse exacte “ssd à hdd”, car d’autres facteurs comme l’interface jouent également un rôle. Mais regardons deux appareils grand public pour obtenir une comparaison approximative.

Les comparaisons de vitesse SSD sont compliquées par le fait que différents appareils avec différentes interfaces et technologies de stockage se comportent très différemment. Cependant, pour avoir une idée de l’état actuel de la technologie SSD, c’est le type de performance disponible aujourd’hui sur un SSD très rapide, avec un disque dur rapide.

Comparaison de vitesse
Vitesse de lecture / écriture du disque dur UltraStar DC HC620 avec interface SAS 12 Go / s
Taux de transfert soutenu:
255 Mbps en lecture et en écriture
Vitesse de lecture / écriture SDD Samsung 970 Evo avec interface PCIe 3
Vitesse de lecture 3 500 Mbps max.
Vitesse d’écriture 2500 MBps max.

Vitesse de démarrage

Étant donné que toute comparaison de vitesse SSD vs HDD montrera que les SSD offrent des performances supérieures, il n’est pas surprenant qu’il y ait une tendance croissante à placer les systèmes d’exploitation sur les SSD. En plus d’entraîner une hausse générale des performances, cela se traduit également par une vitesse de démarrage du système, qui est beaucoup plus rapide que le même système démarrant un système d’exploitation stocké sur un disque dur.

Combien plus rapide? L’augmentation précise de la vitesse de démarrage à l’aide d’un SSD par rapport à un disque dur dépendra de divers facteurs, mais en général, il n’est pas déraisonnable de s’attendre à une amélioration de 200% à 800%.

Pour mettre cela en contexte, un système Windows avec un SDD pourrait démarrer en environ 20 secondes, tandis que le même système avec un disque dur pourrait facilement prendre entre 40 secondes et une minute et demie pour démarrer. En partie, la différence peut être expliquée par le fait qu’un disque dur met du temps à atteindre sa vitesse de fonctionnement lorsqu’il est allumé, mais la différence est principalement due aux vitesses de lecture beaucoup plus rapides qu’un SSD peut offrir pendant la lecture intensive processus de démarrage.

Référence

Les SSD et les disques durs sont généralement fournis avec les spécifications des fabricants, mais pour obtenir la meilleure comparaison de vitesse SSD contre HDD entre deux appareils spécifiques, vous devez exécuter un exercice de référence de performances SSD vs HDD à l’aide d’un logiciel d’analyse comparative.

Ce logiciel est conçu pour mesurer les vitesses de transfert dans différentes conditions telles que les lectures et écritures séquentielles (où toutes les données sont dans la même zone) et les lectures et écritures aléatoires (vers différentes parties du support de stockage).

Le logiciel de référence de performances SSD vs HDD populaire comprend:

CrystalDiskMark: Il s’agit d’un outil populaire et facile à utiliser qui effectue des analyses comparatives SSD et HDD.

Atto Disk Benchmark: Il s’agit d’un outil largement accepté qui peut comparer les SSD et les disques durs durs, ainsi que les matrices RAID et la connexion hôte au stockage attaché.