從機械硬盤到固態硬盤:十年過去,你的電腦快了多少?
隨著閃存技術的不斷升級迭代,閃存芯片的良品率得到大幅提升,再加上原廠產能的不斷加大,現如今固態硬盤的價格與幾年前相比已經非常低,主流的固態硬盤價格基本在1-1.5元1GB的區間,憑藉著極速的性能表現和較為合適的價格它如今已經成為了DIY玩家,遊戲發燒友,普通攢機用戶等PC需求群體的裝機必備,幾年前風頭正盛的機械硬盤則開始走了下坡路。
十年之前廉頗已老矣
有年齡的電腦玩家都知道,在2010年以前,機械硬盤曾以“高容價比和高性價比”這兩大優勢佔領硬盤市場。但是面對固態硬盤不斷壯大的崛起之勢,它受困於硬盤轉速和單碟容量這兩個因素的影響,並未出現突破性的技術進步,所以給了固態硬盤以迅速佔領市場的機會。
HDD與SSD出貨對比
除了技術原因之外,機機械硬盤的性價比也逐漸被自己玩壞。根據資料顯示,在2010年到2011年間,以500GB的機械硬盤為例,售價已經超過500元,容價比超過1GB/1元,可見機械硬盤的容價比也在喪失優勢,所以大塊頭的機械硬盤開始走了下坡路,風光不再。
十年你的電腦快了多少
在五年之前,說起固態硬盤大家都有兩個感覺,一是速度快二就是價格高,到2015年左右,大家裝機還是以機械硬盤為主。傳統的機械硬盤HDD採用高速旋轉的磁盤來存儲數據,通過磁頭來讀寫,這一過程類似於以前的VCD播放碟片,而在這個運動過程中帶有延遲、並且無法同時迸發多向讀寫數據,所以它的速度會很慢。
舉個實際點的例子你的系統用久了之後,機械硬盤開機時間基本要1分鐘以上,有些極端時候可能開個3分鐘,而且進去後硬盤還在狂響讀取東西,要等一段時間後才能用。而如果你的電腦使用的是固態硬盤,那麼開機基本可以10秒搞定的,並且可以開機立馬使用,完全沒有等待的時間。
下面,我們通過一組測試數據的對比,以管窺豹,深度感受下十年間電腦硬盤之間的性能差異。
某機械硬盤與三星970EVO Plus對比
熟悉硬盤產品的朋友,對於這些數據應當不會陌生,這是一組典型的硬盤性能測試對比圖。
第一行數據表示的是連續讀寫,涉及到的是單個大文件,比如一個電影。在我們的日常使用中一般就是遊戲安裝,電影拷貝,壓縮包拷貝等等,二者的差距將近達到了20倍左右,不知道你是否有體會呢?第二行為4K隨機讀寫,比如我們的操作系統,各種軟件,他們都是有成千上萬個幾MB甚至幾KB組成的,系統讀取一個後需要快速找到下一個文件然後讀取下一個,固態找文件速度非常快,而機械需要花費大量時間去尋找文件,固態隨機讀寫幾乎是機械的100倍速度,所以使用機械硬盤的電腦卡頓是合理的。
第三行為4K深度隊列,這一項一般是遊戲和專業軟件比較多、而二者的差距更是達到了1000倍以上。第四行是訪問時間,機械的訪問時間達到了15毫秒,而固態只有零點零幾毫秒。
通過對比我們可以看到機械硬盤與固態的差距所在,不難看出,到了2020年機械硬盤已經非常慢了,隨著內容創作者時代的加速普及,普通消費者對存儲器的帶寬需求勢必進一步加大,而機械硬盤這種100MB/s+的速度是完全不行的。
以小編親身經歷為例來說,身邊有一台辦公電腦大概有八九年的服役歷史,已經非常卡頓了CPU是E5800,配的是機械硬盤。後來更換了一塊固態硬盤,重新做了系統,現在正常做表格是完全沒問題的,速度也不算慢。
十年固態硬盤行業一直在倒退?
除了機械硬盤到固態硬盤革命性的進步外,隨著固態硬盤發展的大步流星,坊間開始有一種“行業倒退”論的傳聞。部分用戶和從業者認為,從SLC到MLC,再從MLC到TLC,甚至到現在QLC以及PLC,閃存顆粒可擦寫壽命明顯的縮短,這難道不是一種行業倒退麼?
32GB/人民幣5000元
其實在筆者看來,行業是否倒退,並不能簡單的從一個維度進行評價,而是應該從技術體驗以及價格等方面進行多維判定,其中市場選擇可能是決定性因素。
下面這款固態硬盤,是三星品牌存儲在2006年推出的SLC產品,容量32G,讀寫速度49M/S、29M/s,Web服務器下,最大IOPS不足2200K。賬面數據與現在的TLC固態硬槃無法相比,但在當時已經非常強悍。它的售價大致價格25美元/GB,也就是每GB賣150~175人民幣,這個價格你覺得怎麼樣呢?
500GB/人民幣639元(商品價格為發布日期售價)
時間撥到10年代,三星860EVO可以說是近年來相當暢銷的一款TLC固態硬盤,500GB容量目前售價為639元。連續讀寫性能在500MB/s+,性能對比初代SLC SSD幾乎有了十倍的提升,單位價格也實現了大幅降低,你還能說SSD行業在倒退嗎?
其實,隨著3D NAND技術的快速發展,以三星為首的閃存原廠已實現了從2D平面全面向3D NAND的轉移,單位面積的存儲容量也越來越大。
三星從2013年開始量產第一代3D V-NAND,第一代V-NAND產品,直到2018年,開始批量生產第五代V-NAND 3D堆疊閃存,9x層的堆疊設計;一直引領著存儲行業在閃存容量和性能方面的持續性創新。
所以我們可以看到,近年來不少廠商紛紛研發和使用9X層的3D NAND的產品;至於三星,則繼續在推動100+層3D NAND發展,按照目前發展趨勢,最早到明年初,我們或將看到100+層3D NAND的固態產品。
當技術的演變創新的加快,存儲介質普及率提升,固態硬盤的製造成本也實現了大規模的降低,越來越多的人購買SSD,再次推動廠商進行技術創新和演變。
這其實是固態硬盤行業,或者說是硬盤行業發展的良性循環。
因此我們可以發現,在3D NAND堆疊高度的不斷增加下,NAND Flash單位存儲密度做到1Tb的規模下,單位存儲的價格其實也在下降,SSD產品也正是在價格持續走低、性能不斷完善的情況下,開始成為了行業主流產品。
或許有人會問了,單位容量提升、價格降低的背後,其實是犧牲了存儲顆粒的耐久度,對於這個你又如何解釋?
其實,歷史經驗告訴我們,存在即合理,或者更誇張的說,存在即領先。也就是說目前出現的主流顆粒,一定是經歷過了市場、技術、行業等多維度多層面的綜合考量下的最優選擇。無論是固態硬盤誕生之初的SLC,還是後來居上的MLC,以及如今漸成主流的TLC/QLC,這些其實都是歷史的選擇,或是當下技術環境中的最優選擇。
是考慮了消費能力,技術水準以及顆粒自身體質的綜合選擇,這種選擇往往也只能由行業頂級廠商才有匹配和試用的權利,例如存儲巨頭三星,從去年開始就相繼推出QLC系列產品,這便是固態硬盤歷史發展的訊號,也將是以後相當長的時間內的最優解決方案之一。
回到最初那個問題,“固態硬盤行業是否在後退?”,其實市場已經給出了答案。
再過十年機械硬盤將何去何從?
當下5G、雲計算、物聯網等一系列依託大數據的尖端技術開始落地,數據存儲行業真正迎來了大爆炸時代,所以當下存儲行業的發展趨勢已經回歸到上升的方向。數據存儲的量級,也將實現“大躍進”式的增長,根據預測,數據存儲量級將從目前的32ZB,躍升到2023年超過100ZB,容量需求迎來了大幅增長。
按目前機械硬盤的發展技術來看,服務器SAS硬盤15000轉/每分鐘,性能最高;2.5英寸的機械硬盤可以實現最高轉速10000轉/每分鐘的水準;SATA3.5英寸硬盤最高轉速7200轉/每分鐘,這也是目前最為主流的一種機械硬盤。
眾所周知,機械硬盤因其廉價的成本和較為穩定存儲性能,成為了當下大部分數據中心首選存儲介質,然而隨著3D閃存技術的不斷革新,閃存的成本也隨著技術迭代和大規模的應用,開始不斷降低。所以同時基於閃存存儲的小空間、高性能、強大適配性、能夠適用各種不同的存儲環境等先天優勢的QLC閃存顆粒,會在未來成為數據中心的主流。
從96層的3D NAND到100+層,在可預見的未來,固態硬盤替代機械硬盤成為數據中心的首選,或將成為現實。不過根據行業發展規律來預計,十年內機械硬盤依舊會存在,但無論是在消費端還是企業端或都不再是主流首選。
寫在最後
從硬盤的發展史來看,硬槃體積變小、容量變大是必然趨勢。但由於HDD和SSD的應用領域不同,在未來一段時間內,SSD完全代替HDD的可能性依舊不大,但是長遠來看,由於成本下降技術革新,如QLC閃存技術和3D TLC技術導致的SSD成本下降,在可見的未來,SSD最終取代HDD佔據主導地位的發展方向是顯而易見的。
某位業內專業人士曾經表示,SSD與HDD每GB成本差異到達十位數以上,並且永遠也不會看到SSD與HDD每GB成本的交叉點。但是根據目前的發展情況來看,這個結論即將會被現實證明為錯誤,所以你的電腦還在使用機械硬盤嗎?