從機(jī)械硬盤到固態(tài)硬盤:十年 我們的電腦到底快了多少
隨著閃存技術(shù)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(chǎn)能的不斷加大,現(xiàn)如今固態(tài)硬盤的價格與幾年前相比已經(jīng)非常低,主流的固態(tài)硬盤價格基本在1-1.5元1GB的區(qū)間,憑借著極速的性能表現(xiàn)和較為合適的價格它如今已經(jīng)成為了DIY玩家,游戲發(fā)燒友,普通攢機(jī)用戶等PC需求群體的裝機(jī)必備,幾年前風(fēng)頭正盛的機(jī)械硬盤則開始走了下坡路。
01十年之前 廉頗已老矣
有年齡的電腦玩家都知道,在2010年以前,機(jī)械硬盤曾以“高容價比和高性價比”這兩大優(yōu)勢占領(lǐng)硬盤市場。但是面對固態(tài)硬盤不斷壯大的崛起之勢,它受困于硬盤轉(zhuǎn)速和單碟容量這兩個因素的影響,并未出現(xiàn)突破性的技術(shù)進(jìn)步,所以給了固態(tài)硬盤以迅速占領(lǐng)市場的機(jī)會。
HDD與SSD出貨對比
除了技術(shù)原因之外,機(jī)機(jī)械硬盤的性價比也逐漸被自己玩壞。根據(jù)資料顯示,在2010年到2011年間,以500GB的機(jī)械硬盤為例,售價已經(jīng)超過500元,容價比超過1GB/1元,可見機(jī)械硬盤的容價比也在喪失優(yōu)勢,所以大塊頭的機(jī)械硬盤開始走了下坡路,風(fēng)光不再。
02十年 你的電腦快了多少
在五年之前,說起固態(tài)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(jī)還是以機(jī)械硬盤為主。傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤HDD采用高速旋轉(zhuǎn)的磁盤來存儲數(shù)據(jù),通過磁頭來讀寫,這一過程類似于以前的VCD播放碟片,而在這個運(yùn)動過程中帶有延遲、并且無法同時迸發(fā)多向讀寫數(shù)據(jù),所以它的速度會很慢。
舉個實際點的例子你的系統(tǒng)用久了之后,機(jī)械硬盤開機(jī)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(jìn)去后硬盤還在狂響讀取東西,要等一段時間后才能用。而如果你的電腦使用的是固態(tài)硬盤,那么開機(jī)基本可以10秒搞定的,并且可以開機(jī)立馬使用,完全沒有等待的時間。
下面,我們通過一組測試數(shù)據(jù)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(jī)械硬盤與三星970EVO Plus對比
熟悉硬盤產(chǎn)品的朋友,對于這些數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)不會陌生,這是一組典型的硬盤性能測試對比圖。
第一行數(shù)據(jù)表示的是連續(xù)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游戲安裝,電影拷貝,壓縮包拷貝等等,二者的差距將近達(dá)到了20倍左右,不知道你是否有體會呢?第二行為4K隨機(jī)讀寫,比如我們的操作系統(tǒng),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(tǒng)讀取一個后需要快速找到下一個文件然后讀取下一個,固態(tài)找文件速度非??欤鴻C(jī)械需要花費(fèi)大量時間去尋找文件,固態(tài)隨機(jī)讀寫幾乎是機(jī)械的100倍速度,所以使用機(jī)械硬盤的電腦卡頓是合理的。
第三行為4K深度隊列,這一項一般是游戲和專業(yè)軟件比較多、而二者的差距更是達(dá)到了1000倍以上。第四行是訪問時間,機(jī)械的訪問時間達(dá)到了15毫秒,而固態(tài)只有零點零幾毫秒。
通過對比我們可以看到機(jī)械硬盤與固態(tài)的差距所在,不難看出,到了2020年機(jī)械硬盤已經(jīng)非常慢了,隨著內(nèi)容創(chuàng)作者時代的加速普及,普通消費(fèi)者對存儲器的帶寬需求勢必進(jìn)一步加大,而機(jī)械硬盤這種100MB/s+的速度是完全不行的。
以小編親身經(jīng)歷為例來說,身邊有一臺辦公電腦大概有八九年的服役歷史,已經(jīng)非??D了CPU是E5800,配的是機(jī)械硬盤。后來更換了一塊固態(tài)硬盤,重新做了系統(tǒng),現(xiàn)在正常做表格是完全沒問題的,速度也不算慢。
03十年 固態(tài)硬盤行業(yè)一直在倒退?
除了機(jī)械硬盤到固態(tài)硬盤革命性的進(jìn)步外,隨著固態(tài)硬盤發(fā)展的大步流星,坊間開始有一種“行業(yè)倒退”論的傳聞。部分用戶和從業(yè)者認(rèn)為,從SLC到MLC,再從MLC到TLC,甚至到現(xiàn)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(yè)倒退么?
32GB/人民幣5000元
其實在筆者看來,行業(yè)是否倒退,并不能簡單的從一個維度進(jìn)行評價,而是應(yīng)該從技術(shù)體驗以及價格等方面進(jìn)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(tài)硬盤,是三星品牌存儲在2006年推出的SLC產(chǎn)品,容量32G,讀寫速度49M/S、29M/s,Web服務(wù)器下,最大IOPS不足2200K。賬面數(shù)據(jù)與現(xiàn)在的TLC固態(tài)硬盤無法相比,但在當(dāng)時已經(jīng)非常強(qiáng)悍。它的售價大致價格25美元/GB,也就是每GB賣150~175人民幣,這個價格你覺得怎么樣呢?
500GB/人民幣639元(商品價格為發(fā)布日期售價)
時間撥到10年代,三星860EVO可以說是近年來相當(dāng)暢銷的一款TLC固態(tài)硬盤,500GB容量目前售價為639元。連續(xù)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(xiàn)了大幅降低,你還能說SSD行業(yè)在倒退嗎?
970EVO Plus
其實,隨著3D NAND技術(shù)的快速發(fā)展,以三星為首的閃存原廠已實現(xiàn)了從2D平面全面向3D NAND的轉(zhuǎn)移,單位面積的存儲容量也越來越大。
三星從2013年開始量產(chǎn)第一代3D V-NAND,第一代V-NAND產(chǎn)品,直到2018年,開始批量生產(chǎn)第五代V-NAND 3D堆疊閃存,9x層的堆疊設(shè)計;一直引領(lǐng)著存儲行業(yè)在閃存容量和性能方面的持續(xù)性創(chuàng)新。
所以我們可以看到,近年來不少廠商紛紛研發(fā)和使用9X層的3D NAND的產(chǎn)品;至于三星,則繼續(xù)在推動100+層3D NAND發(fā)展,按照目前發(fā)展趨勢,最早到明年初,我們或?qū)⒖吹?00+層3D NAND的固態(tài)產(chǎn)品。
當(dāng)技術(shù)的演變創(chuàng)新的加快,存儲介質(zhì)普及率提升,固態(tài)硬盤的制造成本也實現(xiàn)了大規(guī)模的降低,越來越多的人購買SSD,再次推動廠商進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和演變。
這其實是固態(tài)硬盤行業(yè),或者說是硬盤行業(yè)發(fā)展的良性循環(huán)。
因此我們可以發(fā)現(xiàn),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(guī)模下,單位存儲的價格其實也在下降,SSD產(chǎn)品也正是在價格持續(xù)走低、性能不斷完善的情況下,開始成為了行業(yè)主流產(chǎn)品。
或許有人會問了,單位容量提升、價格降低的背后,其實是犧牲了存儲顆粒的耐久度,對于這個你又如何解釋?
其實,歷史經(jīng)驗告訴我們,存在即合理,或者更夸張的說,存在即領(lǐng)先。也就是說目前出現(xiàn)的主流顆粒,一定是經(jīng)歷過了市場、技術(shù)、行業(yè)等多維度多層面的綜合考量下的最優(yōu)選擇。無論是固態(tài)硬盤誕生之初的SLC,還是后來居上的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(dāng)下技術(shù)環(huán)境中的最優(yōu)選擇。
是考慮了消費(fèi)能力,技術(shù)水準(zhǔn)以及顆粒自身體質(zhì)的綜合選擇,這種選擇往往也只能由行業(yè)頂級廠商才有匹配和試用的權(quán)利,例如存儲巨頭三星,從去年開始就相繼推出QLC系列產(chǎn)品,這便是固態(tài)硬盤歷史發(fā)展的訊號,也將是以后相當(dāng)長的時間內(nèi)的最優(yōu)解決方案之一。
回到最初那個問題,“固態(tài)硬盤行業(yè)是否在后退?”,其實市場已經(jīng)給出了答案。
04再過十年 機(jī)械硬盤將何去何從?
當(dāng)下5G、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等一系列依托大數(shù)據(jù)的尖端技術(shù)開始落地,數(shù)據(jù)存儲行業(yè)真正迎來了大爆炸時代,所以當(dāng)下存儲行業(yè)的發(fā)展趨勢已經(jīng)回歸到上升的方向。數(shù)據(jù)存儲的量級,也將實現(xiàn)“大躍進(jìn)”式的增長,根據(jù)預(yù)測,數(shù)據(jù)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(jī)械硬盤的發(fā)展技術(shù)來看,服務(wù)器SAS硬盤15000轉(zhuǎn)/每分鐘,性能最高;2.5英寸的機(jī)械硬盤可以實現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速10000轉(zhuǎn)/每分鐘的水準(zhǔn);SATA3.5英寸硬盤最高轉(zhuǎn)速7200轉(zhuǎn)/每分鐘,這也是目前最為主流的一種機(jī)械硬盤。
眾所周知,機(jī)械硬盤因其廉價的成本和較為穩(wěn)定存儲性能,成為了當(dāng)下大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心首選存儲介質(zhì),然而隨著3D閃存技術(shù)的不斷革新,閃存的成本也隨著技術(shù)迭代和大規(guī)模的應(yīng)用,開始不斷降低。所以同時基于閃存存儲的小空間、高性能、強(qiáng)大適配性、能夠適用各種不同的存儲環(huán)境等先天優(yōu)勢的QLC閃存顆粒,會在未來成為數(shù)據(jù)中心的主流。
從96層的3D NAND到100+層,在可預(yù)見的未來,固態(tài)硬盤替代機(jī)械硬盤成為數(shù)據(jù)中心的首選,或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實。不過根據(jù)行業(yè)發(fā)展規(guī)律來預(yù)計,十年內(nèi)機(jī)械硬盤依舊會存在,但無論是在消費(fèi)端還是企業(yè)端或都不再是主流首選。
05寫在最后
從硬盤的發(fā)展史來看,硬盤體積變小、容量變大是必然趨勢。但由于HDD和SSD的應(yīng)用領(lǐng)域不同,在未來一段時間內(nèi),SSD完全代替HDD的可能性依舊不大,但是長遠(yuǎn)來看,由于成本下降技術(shù)革新,如QLC閃存技術(shù)和3D TLC技術(shù)導(dǎo)致的SSD成本下降,在可見的未來,SSD最終取代HDD占據(jù)主導(dǎo)地位的發(fā)展方向是顯而易見的。
某位業(yè)內(nèi)專業(yè)人士曾經(jīng)表示,SSD與HDD每GB成本差異到達(dá)十位數(shù)以上,并且永遠(yuǎn)也不會看到SSD與HDD每GB成本的交叉點。但是根據(jù)目前的發(fā)展情況來看,這個結(jié)論即將會被現(xiàn)實證明為錯誤,所以你的電腦還在使用機(jī)械硬盤嗎?