Hybrydowe dyski HDD: pora na supertwardzieli

Są niezwykle pakowne i zarazem niezwykle szybkie, a mimo to tanie. Nowe dyski hybrydowe łączą zalety tradycyjnych HDD i SSD.

Trudno wyobrazić sobie dyski bardziej od siebie różne niż dyski flash i konwencjonalne dyski twarde. SSD (Solid State Drive) są ekstremalnie szybkie, lecz wykorzystywana w nich pamięć jest droga – 500 GB kosztuje ponad 4000 zł. HDD (Hard Disk Drive) jest natomiast tani i oferuje więcej miejsca niż potrzebuje przeciętny użytkownik, lecz jest zarazem tak powolny, że potrafi skutecznie zamulić pracę komputera. Pomysł na dyski hybrydowe (H-HDD) wydaje się strzałem w dziesiątkę: te bowiem, łącząc największe zalety poprzedników, oferują dużo miejsca i wysoką wydajność w rozsądnej cenie.

Dyski hybrydowe są dostępne już od pewnego czasu. Microsoft, wprowadzając na rynek Windows Vista, pomyślał o zaimplementowaniu funkcji Ready Drive, która miała działać jak dyski hybrydowe, by przyspieszyć system. Skończyło się to jednak niepowodzeniem (patrz ramka niżej). Seagate jako pierwszy wprowadził na rynek nową generację 2,5-calowych dysków twardych wyprodukowanych w technice hybrydowej, (cena ok. 450 zł za 500 GB). Seagate Momentus XT faktycznie podniósł poprzeczkę innym dyskom – zajmuje pierwsze miejsce w rankingu CHIP-a. Aż 500-gigabajtowa pamięć magnetyczna zapewnia wystarczająco dużo miejsca, a 4-gigabajtowe układy scalone flash służą jako napęd turbo.

Stara i nowa technika hybrydowa

Stara i nowa technika hybrydowa

Koniec Ready Drive Microsoftu
Sterowanie starymi dyskami hybrydowymi w celu przyspieszenia systemu było możliwe w Windows dzięki technice Ready Drive. O tym, które dane dysku twardego znajdą się we flashu, decydował interfejs Windows (Dataflow Management Layer). Problemem okazała się jednak mała pojemność komórek pamięci dawnych HDD, które nie mogły pomieścić wystarczającej ilości danych. W praktyce oznaczało to przede wszystkim, że zwiększenie wydajności nie było odczuwalne w codziennym użytkowaniu. Ponadto technika ta wystartowała dopiero wraz z systemem Vista, dla którego komputer musi spełniać określone warunki. Stąd niektóre dyski działają tylko na najnowszych płytach głównych lub przy określonym ustawieniu parametrów BIOS-a, co stwarza poważne przeszkody.

Porównanie dysków twardych

Porównanie dysków twardych

Szybkość dzięki kontroli danych

Tym, co odróżnia Momentusa XT od wcześniejszych dysków hybrydowych, jest to, że zapisując dane, nie zdaje się on na Windows, lecz samodzielnie decyduje, które z nich zostaną przesunięte do pamięci flash. Dysk hybrydowy funkcjonuje zatem niezależnie od systemu i sterowników programów, chociaż z pozoru zachowuje się jak zwyczajny HDD. Informacje o tym, które dane są dla użytkownika ważne, zbiera sterownik sprzętowy dysku twardego, który podlicza i protokołuje każde wywołanie danych. Seagate nazwał tę technikę Adaptive Memory – samouczącą się pamięcią cache. Kiedy użytkownik uruchamia dysk po raz pierwszy, pliki niezbędne do startu Windows są zestawiane i kopiowane do pamięci flash. Kiedy użytkownik uruchamia komputer po raz drugi i ponownie pojawia się żądanie plików, sterownik prowadzi już bezpośrednio do pamięci flash zamiast sięgać do powolnych talerzy magnetycznych. Proces uruchamiania systemu zostaje dzięki temu znacząco przyspieszony: czas dostępu do pamięci flash jest o około 73 proc. krótszy niż w przypadku dysków konwencjonalnych.

Także podczas bieżącej pracy obserwuje się korzystne zmiany czasu operacji. Kiedy użytkownik wywołuje aplikację, sterownik rejestruje pliki i kopiuje je również do pamięci flash – tak długo, aż jej 4 GB się nie zapełnią. Przy czym sterownik nie rozróżnia rodzajów plików. Zapamiętuje on jedynie, jak często które bloki wywoływane są przez użytkownika lub przez system operacyjny, i organizuje dysk według częstotliwości ich używania. Dzięki temu w pamięci flash zapisywane są tylko te bloki, które faktycznie są potrzebne. Jednocześnie oznacza to także, że po każdej defragmentacji dysku dane zapisane we flashu przestają być aktualne (a przeprowadzanie defragmentacji dysku jest – jak przy każdym dysku twardym – obowiązkowe). Nie jest to jednak duży problem: dysk uczy się szybko i zwykle już drugie wywołanie danych odbywa się znowu z pamięci flash. Ponieważ 4 GB nie mogą wystarczyć, by można zdeponować na nich wszystkie dane systemu i programów, pamięć flash może się wypełniać – w zależności od stylu użytkowania – małą liczbą dużych plików lub dużą liczbą małych. Przy wywoływaniu tych aplikacji, dla których nie ma już miejsca w części SSD, dysk hybrydowy pracuje tak jak zwykły dysk twardy, czyli jest równie powolny. Aby konieczność sięgania do HDD utrzymać na poziomie tak niskim jak to tylko możliwe, licznik podlicza wszystkie uruchomienia i automatycznie zastępuje te dane z flasha, które używane są najrzadziej, tymi, z których użytkownik korzysta częściej – pamięć flash dopasowuje się zatem do zachowań użytkownika. Największą różnicę w szybkości użytkownik odczuje jednak w przypadku, gdy pracuje on ciągle z tymi samymi programami i plikami, w związku z czym zmiany w części SSD są potrzebne bardzo rzadko. Użytkownik nie ma wpływu na zawartość komórek pamięci flash, nie może więc np. uzyskać krótkoterminowego przyspieszenia przez przesunięcia większych ilości danych – w codziennym użytkowaniu nie ma jednak takiej potrzeby.

Sterownik sprzętowy kopiuje ważne informacje do pamięci flash.

Sterownik sprzętowy kopiuje ważne informacje do pamięci flash.

Zapis konwencjonalny

W procesach zapisu dysk hybrydowy nie różni się aż tak bardzo od zwykłego dysku twardego. Sterownik sprzętowy uwalnia od pracy część SSD przeznaczoną tylko do procesów odczytu, a wszystkie nowe dane zapisuje najpierw na HDD (patrz: schemat graficzny obok).

O tym, że Momentus XT nawet w porównaniu z innymi dyskami notebookowymi zapisuje ponadprzeciętnie szybko, decydują 32-megabajtowa pamięć cache i dysk twardy o prędkości 7200 obr./minutę. Pamięć flash 4-gigabajtowa może służyć także pamięci pośredniej, ponieważ komórki pamięci – tak jak przy SSD wyższej półki – składają się z układów scalonych SLC (Single Level Cells). W przeciwieństwie do używanych w tańszych dyskach flashowych układów Multi Level Cells są one zarazem szybkie i trwałe.

W nowych dyskach hybrydowych tkwi zatem trochę niewykorzystanego potencjału, a ich nowa generacja pokazuje jednak, w jakim stopniu przewyższają one zwyczajne notebookowe HDD. Również w komputerach stacjonarnych pod względem czasu dostępu dysk hybrydowy bije na głowę 3,5-calową konkurencję. Jednak ich stosowanie nie zawsze się opłaca. Kombinacji złożonej z SSD, oferującego wystarczającą ilość miejsca na system i kilka programów, i dodatkowego HDD na dane dysk hybrydowy nie jest w stanie przebić. Dlatego dla sprzętu najwyższej klasy nie jest on alternatywą. Jednak w przeciętnych pecetach może po pewnym czasie wyprzeć nieznacznie tańsze, lecz o wiele powolniejsze dyski HDD.