HDD vs SSD

Quand les disques durs magnétiques ont-ils été utilisés pour la première fois?

La création des disques durs remonte à 1956. Leur principe de fonctionnement ressemble à celui des magnétophones, mais avec des plaques durables recouvertes de poudre ferromagnétique au lieu de bandes. Les disques durs actuels sont disponibles dans les formats 2,5 et 3,5 pouces, les premiers étant conçus pour les appareils portables et les seconds pour les appareils fixes. En l'espace de 60 ans, la capacité de stockage a connu une croissance exponentielle. En 2021, les disques durs grand public offrent généralement des capacités allant de 1 à 5 To, tandis que les modèles professionnels avancés peuvent atteindre 18 à 22 To.

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Mémoire à semi-conducteurs

Les disques SSD se distinguent des disques durs en éliminant les pièces mobiles. Ils s'appuient sur des transistors à grille flottante capables de conserver une charge même en l'absence d'alimentation. Les disques SSD se présentent également sous différents formats, y compris le boîtier de 2,5 pouces ou l'installation sur des cartes de circuits imprimés minces. Malgré les progrès, la capacité typique des disques SSD grand public restera limitée à 1 To en 2021, les disques SSD plus grands étant relativement rares et coûteux. Dans le domaine professionnel, des capacités allant jusqu'à 16 To sont disponibles, mais à des prix nettement plus élevés, souvent des dizaines ou des centaines de fois plus chers.

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Le marché des disques SSD a connu une croissance significative jusqu'en 2015-2018, mais a ensuite été confronté à un goulot d'étranglement. Cette situation est principalement due à des pénuries de semi-conducteurs et à une transition lente vers de nouvelles technologies. Malgré les progrès, les volumes de production réels de la mémoire à 176 couches restent limités, ce qui conduit les SSD modernes à s'appuyer sur des versions plus anciennes telles que 96, 92 et même 64 couches. Entre-temps, les systèmes de stockage de données à l'état solide évoluent. Vers la fin de l'année 2020, Western Digital a introduit des disques SSD de type zone, où la mémoire est divisée en zones spécialisées permettant uniquement l'enregistrement séquentiel. Contrairement aux systèmes conventionnels basés sur des blocs, les zones de ces disques SSD ne contiennent pas de fragments d'autres fichiers. Cela élimine le besoin d'une technologie de "ramassage des ordures", rationalisant ainsi la gestion des ressources.

Par rapport aux disques SSD traditionnels, cette nouvelle technologie offre plusieurs améliorations:

· Augmentation de 20 % de la capacité de mémoire pour le même coût

· Réduction de 57 % de la latence de réponse

· Vitesses de lecture, d'écriture et d'effacement constantes quel que soit le volume de données

L'approche basée sur les zones fait désormais partie de la norme NVMe 1.4 et profite aux disques SSD dépourvus de tampons DRAM, qui ont du mal à traiter de gros volumes de données. Il est prévu que les disques SSD bon marché deviennent encore plus accessibles ou moins chers en raison de la pénurie de semi-conducteurs. Une autre orientation du développement des disques SSD est le passage à l'interface PCI Express 5.0, connue des passionnés d'informatique pour sa vitesse accrue de 32 gigatransactions par seconde. Cela signifie que les disques traitent jusqu'à 16 Go de données par seconde. Samsung, par exemple, a annoncé son intention de fabriquer de tels disques à grande vitesse, en particulier pour les applications d'entreprise.

Les progrès en matière de technologie de stockage magnétique sont plus lents, les innovations de la fin des années 2000 et du début des années 2010 étant progressivement intégrées. Seagate et Toshiba adoptent des systèmes de chauffage des supports par laser et micro-ondes dans leurs disques durs, ce qui améliore la précision de l'enregistrement et réduit les erreurs.

Western Digital, quant à lui, se concentre sur la technologie d'enregistrement perpendiculaire avec support énergétique ePMR. Contrairement aux méthodes de chauffage, cette approche utilise un courant de référence à travers les noyaux des têtes d'enregistrement, ce qui permet d'augmenter la densité de stockage des données et de réduire la distorsion.

Comparativement, les dernières offres de Seagate, Toshiba et Western Digital surpassent les disques durs traditionnels en termes de volume de stockage. Les fabricants prévoient de dévoiler des disques de 50 To au cours des deux prochaines années, avec des capacités qui devraient atteindre 100 à 300 To au cours de la prochaine décennie.

Des efforts sont également déployés pour améliorer la vitesse des disques durs. Les disques durs Mach 2 de Seagate sont dotés de plusieurs têtes indépendantes, ce qui élimine les différences de vitesse entre les disques magnétiques et les disques SSD économiques, et permet d'atteindre des vitesses allant jusqu'à 600 Mo/s.

Les temps de réponse sont également améliorés, comparables à ceux des disques SSD, avec seulement 4-5 ms contre 50-250 ms pour les disques durs. Bien qu'ils soient actuellement disponibles principalement pour les entreprises, ces disques pourraient devenir accessibles au grand public dans les deux ou trois prochaines années.

Western Digital poursuit d'autres technologies, en intégrant la mémoire semi-conductrice iNAND dans les disques durs. Des puces indépendantes sont ainsi attribuées à chaque disque en rotation, ce qui augmente les vitesses de chargement de la mémoire cache jusqu'à 100 Mo de données simultanément, soit environ 50 fois plus que les disques durs traditionnels. Les opérations sur les fichiers sont ainsi multipliées par trois pour les fichiers allant jusqu'à 1 Go.

En outre, les disques durs de nouvelle génération conservent beaucoup plus d'informations en cas de coupure de courant soudaine. Les technologies actuelles permettant d'enregistrer jusqu'à 2,2 To sur un seul plateau, les capacités totales des disques durs peuvent atteindre 16 à 22 To. Western Digital prévoit de dépasser le seuil des 50 To d'ici 2024 avec la technologie ePMR, en conservant ces avantages.

Les disques durs magnétiques continuent d'exceller en termes de longévité et de coût par téraoctet. Les nouveaux développements offrent des avantages significatifs en termes de capacité de stockage. Alors que les capacités des disques SSD augmentent progressivement, leur vitesse continue de s'améliorer. Par conséquent, les disques SSD sont prêts pour les applications où le traitement rapide des données est crucial dans un avenir proche.

Avantages des disques durs:

· Capacité de stockage élevée, idéale pour les besoins en données volumineuses.

· Durée de vie plus longue en cas d'utilisation intensive grâce aux caractéristiques techniques.

· Plus économique que les disques SSD.

· Aucun risque de perte de données en cas de coupure de courant soudaine.

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Inconvénients des disques durs:

· Bruit audible dû aux pièces mécaniques.

· Nécessite une défragmentation périodique pour des performances optimales.

· Encombrants et lourds, ils nécessitent souvent des boîtiers caoutchoutés pour les protéger, ce qui nuit à leur portabilité.

· Vitesses de fonctionnement plus lentes que celles des disques SSD, des performances plus lentes étant perceptibles lors de l'accès aux fichiers, de la copie de données et du démarrage du système.

· Consommation d'énergie plus élevée, de 60 à 80 % supérieure à celle des disques SSD, ce qui se traduit par une production de chaleur plus importante.

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Avantages du SSD:

· Durabilité accrue sans composants mécaniques, moins susceptible d'être endommagé par des chutes.

· Fonctionnement silencieux grâce à l'absence de composants mobiles.

· Élimine le besoin de défragmentation, ce qui améliore l'efficacité.

· Conception légère, constituée principalement d'une seule carte.

· Vitesses de fonctionnement nettement supérieures à celles des disques durs.

· Consommation d'énergie plus faible et, par conséquent, production de chaleur minimale, ce qui élimine la nécessité d'un refroidissement constant.

· Insensible aux interférences magnétiques.

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Inconvénients des SSD:

· Coût par capacité de stockage plus élevé que celui des disques durs.

· Capacité de stockage limitée par rapport aux disques durs.

· Durée de vie plus courte en fonction de la fréquence de réécriture des données.

· Risque de perte de données en cas de panne de courant soudaine.

· Coût initial plus élevé que celui des disques durs, mais les avantages l'emportent sur cet inconvénient si l'on considère les gains de performance.

Facteur de forme et utilisation: 2,5" pour les ordinateurs portables, 3,5" pour les ordinateurs de bureau (bien que de nombreux PC prennent également en charge les disques durs de 2,5").

Type de disque: Interne: Installé dans l'ordinateur. Externe: Placé dans un boîtier portable, connecté via USB.

Volume de stockage: Faites attention à la capacité, en notant que les fabricants utilisent des valeurs décimales (par exemple, 200 Go) au lieu de préfixes binaires (par exemple, 186,2 GiB).

Vitesse de rotation de la broche: 5400 tours/minute pour le stockage. 7200 tours/minute pour le stockage et les systèmes d'exploitation.

Volume de la mémoire tampon: La taille de la mémoire tampon doit être comprise entre 8 et 128 Mo, ce qui permet d'améliorer la vitesse de transfert des données.

Interface: Comprenez l'interface de connexion du disque dur, telle que ATA (IDE), SATA (SATAI, SATAII, SATAIII), et les bandes passantes associées.

Connecteurs: Pour les appareils SATA, notez les deux connecteurs utilisés : 7 broches (données) et 15 broches (alimentation), afin d'assurer la compatibilité avec votre système.

Vérification des performances: S'assurer que chaque disque dur subit une inspection technique avant la vente, y compris des tests tels que HDD test et CrystalDiskInfo.

Secteurs de réserve: Renseignez-vous sur les secteurs de réserve, qui améliorent la longévité du disque en remplaçant les secteurs défectueux par des copies de sauvegarde, ce qui permet de maintenir la capacité globale. Ces secteurs sont gérés par des tables de réaffectation stockées dans l'unité électronique du disque.

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En tenant compte de ces paramètres, vous pouvez prendre une décision éclairée lors de la sélection d'un disque dur adapté à vos besoins spécifiques et aux exigences de votre système.

Facteur de forme et utilisation: les disques SSD SATA 2,5" sont couramment utilisés dans les ordinateurs portables et de bureau, tandis que les disques SSD M.2 NVMe sont idéaux pour les ordinateurs portables et de bureau compacts dotés d'emplacements compatibles.

Capacité de stockage: Faites attention à la capacité de stockage, qui va généralement de 120 Go à plusieurs téraoctets, pour vous assurer qu'elle répond à vos besoins de stockage.

Vitesses de lecture et d'écriture: Tenez compte des vitesses de lecture et d'écriture, mesurées en Mo/s ou en Go/s, qui déterminent la rapidité d'accès et de transfert des données. Des vitesses plus élevées se traduisent par des temps de démarrage, des lancements d'applications et des transferts de fichiers plus rapides.

Endurance et durée de vie: Vérifiez l'indice d'endurance, souvent exprimé en téraoctets écrits (TBW), qui indique la quantité de données pouvant être écrites sur le disque SSD avant qu'il ne commence à se dégrader. Un indice TBW plus élevé implique une durée de vie plus longue.

Contrôleur et type de NAND: Évaluez le contrôleur et le type de NAND utilisés dans le SSD, car ils ont un impact significatif sur les performances et la fiabilité. Recherchez des marques réputées et les dernières technologies NAND, telles que TLC (Triple-Level Cell) ou QLC (Quad-Level Cell).

Interface: Comprenez l'interface de connexion du disque SSD, telle que SATA III, PCIe Gen3 ou PCIe Gen4, et assurez-vous de sa compatibilité avec votre carte mère ou votre ordinateur portable.

Fiabilité et garantie: Choisissez des disques SSD de fabricants réputés, dont la fiabilité et les garanties sont éprouvées, afin d'avoir l'esprit tranquille en cas de problème.

Prix et valeur: Comparez le prix du disque SSD avec ses performances, sa fiabilité et sa couverture de garantie pour vous assurer que vous obtenez le meilleur rapport qualité-prix pour votre investissement.

Dans le monde de la technologie, on croit généralement que le système d'exploitation joue un rôle important. Mac OSX, qui équipe les ordinateurs Apple, est souvent décrit comme "optimisé", "jamais lent" et "exempt d'écrans bleus de défaillance du système".

Toutefois, cela peut être dû à plusieurs facteurs:

· Les ordinateurs Apple, à l'exception des configurations les plus basiques, sont généralement équipés de disques SSD m.2 ou d'équivalents propriétaires. Ces disques SSD fonctionnent à des vitesses élevées (700 - 1100 Mo/s) via NVMe, capables de gérer 65 000 fils d'attente exécutant 65 000 commandes chacun.

· Les systèmes Apple intègrent des fonctions visant à prévenir la perte de données et comprennent des systèmes de protection contre la surchauffe. Ces fonctions permettent d'éviter les erreurs et les blocages, en particulier lorsqu'il s'agit de traiter plusieurs gigaoctets de données, principalement constituées de petits blocs, pendant le fonctionnement multitâche.

· À l'inverse, les PC Windows sont souvent équipés de disques durs ordinaires tournant à 5400 tours/minute. Ces disques durs ont tendance à être bruyants et à vibrer pendant le fonctionnement en raison des pièces mobiles. Ils ne traitent qu'un seul fil d'attente exécutant 32 commandes et fonctionnent à des vitesses allant de 60 à 110 Mo/s.

· Les PC sous Windows sont souvent associés à l'expérience frustrante de l'état "Ne répond pas", en particulier lors de l'exécution de tâches multiples. Cette lenteur se produit non seulement avec de petits blocs de données, mais aussi avec des blocs relativement importants.

Nous avons effectué un test synthétique visant à évaluer les performances des disques dans un scénario HDD vs SSD, en nous concentrant spécifiquement sur les opérations de petits blocs de données (4 KB en particulier). Les résultats sont les suivants:

Opérations de lecture:

· Le disque dur est 94 fois plus lent que le disque SSD, avec des vitesses de 0,68 Mo/s contre 63,6 Mo/s.

· Le disque dur est 53 fois plus lent que le disque SSD, avec des vitesses de 0,36 Mo/s contre 19 Mo/s.

Opérations d'écriture:

· Le disque dur est 178 fois plus lent que le disque SSD, avec des vitesses de 0,78 Mo/s contre 139 Mo/s.

· Les disques durs sont 86 fois plus lents que les disques SSD, avec des vitesses de 0,64 Mo/s contre 55 Mo/s.

L'accent mis sur les opérations sur les petits blocs de données s'explique par leur importance dans les tâches informatiques quotidiennes. Que vous naviguiez sur le web ou que vous importiez des fichiers dans un programme comme Unreal Engine, le système traite un grand nombre de petits blocs de données. C'est pourquoi la vitesse de lecture prime sur la vitesse d'écriture dans de tels scénarios.

La vitesse séquentielle, désignée par "Seq Q32T1" et "Seq", est cruciale pour le traitement de fichiers volumineux (en Mo ou en Go). Bien qu'importantes, ces opérations sont moins fréquentes et ont moins d'impact sur la réactivité du système que le traitement fréquent de milliers de petits blocs de données.

Les mesures de performance suivantes ont été recueillies lors de tests effectués sur un ordinateur portable équipé des composants suivants:

Système d'exploitation: Windows 10

CPU: Intel Core i7 3610qm

RAM: 12 GO

Spécifications du disque:

Disque dur: Toshiba MQ01ABF050 | Capacité: 465 GB (SATA)

SSD: Kingston HyperX Fury | Capacité: 120 Go (SATA)

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 Temps de démarrage de Windows 10:

· Temps de démarrage du SSD (y compris les programmes de la barre d'état) : 16 secondes | Temps total : 23 secondes - 217% plus rapide (3,17 fois) que le disque dur

· Temps de démarrage d'un disque dur (y compris les programmes de la barre d'état) : 48 secondes | Temps total : 1 minute, 13 secondes

· Le PDF s'est ouvert immédiatement après l'apparition du bureau ; le compte à rebours s'est terminé après le chargement des programmes dans la zone de notification et l'ouverture complète du fichier PDF.

Heure de lancement de l'application:

· Temps de lancement d'une application SSD : Temps total : 1 minute, 44 secondes - 274% plus rapide (3,74 fois) que le HDD

· Temps de lancement d'une application sur disque dur : Temps total : 6 minutes, 29 secondes

Temps d'exécution de la tâche d'application:

 · Temps d'exécution des tâches de l'application SSD : Temps total : 2 minutes, 29 secondes - 175% plus rapide (2,75 fois) que le HDD

· Temps d'exécution de la tâche d'application sur le disque dur : Temps total : 6 minutes, 50 secondes

Lorsque l'on évalue les performances, les disques SSD se distinguent nettement. Grâce à l'absence de composants mobiles entravant la récupération des données, les disques SSD offrent des vitesses de lecture et d'écriture rapides, ce qui permet un démarrage rapide du système, le lancement d'applications et le transfert de fichiers. En revanche, les disques durs sont limités par des contraintes physiques, ce qui se traduit par des performances plus lentes et une consommation d'énergie plus élevée.

Fiabilité et durabilité:

Les disques SSD ont une longueur d'avance sur les disques durs en termes de fiabilité. L'absence de pièces mécaniques rend les disques SSD plus résistants aux chocs, aux vibrations et aux changements de température, ce qui réduit le risque de perte de données due à des dysfonctionnements matériels. En outre, les disques SSD ont une durée de vie plus longue, ce qui les rend bien adaptés aux charges de travail exigeantes et aux scénarios d'accès fréquent aux données.

Applications pratiques:

Dans l'environnement informatique actuel, caractérisé par un besoin de rapidité et d'efficacité, les disques SSD sont devenus la solution de stockage préférée des utilisateurs avertis. Qu'il s'agisse de jeux, de création de contenu ou de tâches professionnelles, les avantages des disques SSD se traduisent par une productivité accrue et des capacités multitâches transparentes.

Bruit et consommation d'énergie:

Les disques durs, avec leurs pièces mobiles, génèrent du bruit et consomment plus d'énergie que les disques SSD, qui fonctionnent de manière silencieuse et économe en énergie. Ces derniers sont donc préférables pour les utilisateurs qui recherchent des systèmes plus silencieux et plus économes en énergie, en particulier dans les ordinateurs portables où l'autonomie de la batterie est essentielle.

À l'avenir, les disques durs et les disques SSD devraient connaître de nouvelles avancées. Les disques SSD devraient progresser en termes de densité de mémoire et de technologies d'interface, offrant des vitesses encore plus rapides et une plus grande efficacité. De leur côté, les disques durs continuent d'évoluer, les fabricants explorant des méthodes innovantes telles que le chauffage des supports par laser et micro-ondes afin d'améliorer la densité et la vitesse des données.

Dans le débat qui oppose les disques durs aux disques SSD, ces derniers sortent clairement vainqueurs en termes de performances, de fiabilité et de satisfaction globale de l'utilisateur. Si les disques durs continuent de répondre à des besoins de niche, les avantages offerts par les disques SSD les rendent indispensables pour les tâches informatiques modernes. Qu'il s'agisse de mettre à niveau un PC de bureau ou d'investir dans un nouvel ordinateur portable, opter pour un disque SSD garantit une expérience informatique plus fluide, plus rapide et plus efficace ! Au fur et à mesure que la technologie évolue, la trajectoire du stockage des données reste dynamique, guidée par une quête incessante d'efficacité et d'innovation.