Ổ cứng SSD, HDD là gì? Những khác biệt giữa SSD và HDD

Ổ cứng là một thành phần quan trọng trong máy tính, tất cả dữ liệu của người dùng (hệ điều hành, dữ liệu cá nhân) đều được lưu trữ trong ổ cứng và chúng luôn được truy xuất thường xuyên. Vì thế, các nhà sản xuất phần cứng luôn không ngừng tìm tòi và phát triển từ thế hệ ổ cứng thông thường HDD (Hard Disk Drive) cho các máy tính để bàn (desktop), các máy tính xách tay (laptop) đến thế hệ ổ cứng mới hơn SSD (Solid State Disk/Solid State Drive) giúp cải thiện rất nhiều về khả năng truy xuất dữ liệu, bảo vệ dữ liệu, kích cỡ và tuổi thọ của ổ cứng.

I/. Ổ cứng SSD, HDD là gì?

SSD (Solid State Drive) là một loại ổ cứng thể rắn, được các chuyên gia về phần cứng nghiên cứu và chế tạo nhằm cạnh tranh với các ổ cứng HDD truyền thống, cải thiện về sức mạnh tốc độ, nhiệt độ, độ an toàn dữ liệu và cả về điện năng tiêu thụ. Là loại ổ cứng được cấu thành từ nhiều chip nhớ Non-volatile memory chip (chip nhớ không thay đổi), ổ cứng SSD ghi và lưu dữ liệu trong các chip flash, nhờ vậy việc truy xuất dữ liệu gần như được diễn ra ngay tức khắc cho dù ổ cứng có bị phân mảnh sau một thời gian sử dụng.

Có hai loại chip nhớ được sử dụng nhiều nhất trong chế tạo ổ SSD: Bộ nhớ NAND SLC (Single-Level Cell) – ô nhớ một cấp thường được các doanh nghiệp sử dụng vì giá thành cao hơn (3 USD/GB) và NAND MLC (Multi-Level Cell) – ô nhớ đa cấp được người dùng thông thường sử dụng (~1 USD/GB). Trong đó, các chip SLC chỉ lưu giữ 1 bit/transistor (0 hoặc 1), còn chip MLC lại chứa 2 bit/ transistor (00, 01, 10 và 11). Vì vậy, lượng dữ liệu lưu trữ của chip MLC nhiều gấp hơn đôi chip SLC, nhưng tốc độ đọc trung bình lại chậm hơn hai lần (2x) và tốc độ ghi sẽ chậm hơn ba lần (3x) trên một tế bào bộ nhớ NAND.

Bên cạnh khả năng truy xuất dữ liệu tốc độ cao, ổ cứng thể rắn SSD còn có độ bền tốt. Hiện tại, mỗi chip MLC có thể ghi/xóa 10.000 lần, còn tuổi thọ của chip SLC lên đến 100.000 lần. Ngoài ra, các nhà phát triển phần cứng cũng đã chế tạo thành công loại chip NAND TLC (Triple-Level Cell) nhưng hiện nay vẫn có rất ít sản phẩm sử dụng chip này xuất hiện trên thị trường phổ thông. Tuy TLC là loại chip có khả năng lưu trữ cao hơn hết (3 bit/transistor) nhưng lại thuộc loại kém bền nhất, chỉ đạt tối đa 1000 lần ghi/xóa tức kém hơn loại SLC 100 lần (hiện có ở laptop Samsung 840) và cũng không được người dùng ưa chuộng.

HDD (Hard Disk Drive) là ổ cứng truyền thống, dữ liệu được lưu trữ trên bề mặt các phiến đĩa tròn (Platters) làm bằng nhôm, thủy tinh hoặc gốm được phủ vật liệu từ tính. Trung tâm của ổ đĩa là một động cơ quay (Spindle), để đọc/ghi dữ liệu các nhà sản xuất đã sử dụng các bộ điều khiển truyền động (Actuator) kết hợp với các tay truyền động (Actuator Arm) điều khiển đầu đọc nhỏ (Slider and Read/Write Head) và các cơ này được điều khiển bởi một bộ vi mạch nhỏ ở ngoài, chúng điều khiển đầu đọc ghi đúng vào vị trí trên các đĩa từ (platters) khi đĩa đang quay ở tốc độ cao, đồng thời giải mã các tính hiệu từ tính thành dữ liệu mà máy tính có thể hiểu được. Ổ đĩa cứng HDD cũng là loại bộ nhớ "non-volatile" giống như ổ cứng thể rắn SSD nhưng có cấu trúc hoàn toàn khác. Cấu trúc dữ liệu của ổ cứng HDD được phân chia thành Track (rãnh từ), Sector (cung từ), Cluster (liên cung).

- Track (rãnh từ): Các vòng tròn đồng tâm trên một mặt đĩa dùng để xác định các vùng lưu trữ dữ liệu riêng biệt trên mặt đĩa, mặc định các track này cũng không cố định khi được sản xuất, chúng sẽ được thay đổi lại vị trí khi được định dạng ở cấp thấp (low format) nhằm tái cấu trúc lại cho phù hợp khi đĩa bị hư hỏng (bad block) do sự xuống cấp của phần cơ. Tập hợp các track cùng bán kính của các mặt đĩa khác nhau sẽ tạo thành các trụ (cylinder), chúng ta có 1024 cylinders trên một đĩa cứng (đánh số từ 0 đến 1023). Vì vậy, một ổ cứng sẽ có nhiều cylinder vì có nhiều đĩa từ khác nhau.

- Sector (cung từ): Mỗi track lại được chia thành những các đường hướng tâm tạo thành các sector (cung từ). Sector là đơn vị chứa dữ liệu nhỏ nhất. Theo chuẩn thông thường thì một sector có dung lượng 512 byte. Số sector trên các track từ phần rìa đĩa vào đến tâm đĩa là khác nhau, các ổ đĩa cứng đều chia ra hơn 10 vùng và trong mỗi vùng có tỷ số sector/track bằng nhau.

- Cluster (liên cung): Cluster là một đơn vị lưu trữ gồm một hoặc nhiều sectors. Khi lưu dữ liệu vào ổ cứng, các dữ liệu được ghi vào hàng chục, hoặc hàng trăm clusters liền kề hoặc không liền kề nhau. Nếu không có sẵn các cluster liền nhau, hệ điều hành sẽ tìm kiếm cluster còn trống ở gần và ghi tiếp dữ liệu lên đĩa. Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi toàn bộ dữ liệu được lưu trữ hết.

II/. Những khác biệt giữa SSD và HDD

So với thời điểm cách đây một vài năm, việc người dùng máy tính sắm cho mình một ổ cứng SSD là một điều khá khó khăn và gần như là xa xỉ. Chúng ta phải bỏ ra số tiền từ 15.000 ~20.000 đồng để sở hữu 1 Gigabyte dữ liệu trên ổ cứng SSD, trong khi đó với ổ HDD thì chỉ chưa đến 2.000 đồng. Không chỉ có vậy, ổ cứng SSD hiện nay chưa đạt được mức dung lượng lớn như ổ cứng HDD mà chỉ ở mức cho người dùng phổ thông là từ 128 GB hoặc 256 GB, nếu người dùng muốn sở hữu ổ cứng SSD dung lượng lớn hơn 512 GB ~ 1 TB thì phải bỏ ra chi phí cực lớn.

Tuy nhiên với những gì SSD mang lại, chúng ta không thể phủ nhận rằng việc có được ổ cứng SSD là đáng "đồng tiền, bát gạo" vì nó mang lại rất nhiều tiện ích cho người dùng máy tính với hiệu suất làm việc cao, khối lượng công việc nhiều và cần rút ngắn thời gian hoàn thành công việc. Tóm lại, khi làm việc với ổ cứng SSD chúng ta có thể nhìn nhận những ưu điểm nổi trội sau:

- Giảm thiểu thời gian khởi động hệ điều hành.

- Khả năng truy xuất dữ liệu cực nhanh.

- Nạp chạy các phần mềm nhanh chóng.

- Bảo vệ dữ liệu cực tốt, khả năng chống sốc cao.

- Hoạt động không tiếng ồn, tản nhiệt hiệu quả và mát.

- Băng thông truyền tải dữ liệu lớn, giúp tăng khả năng làm việc của máy tính.

Tốc độ:           

Trong khi các ổ cứng HDD đang phải ì ạch chạy với tốc độ quay 5400 rpm, 7200 rpm với khả năng đọc/ghi dữ liệu ở mức SATA 2 nghĩa là hơn 200 MB/s thì SSD có tốc độ đọc/ghi dữ liệu vượt trội so với HDD do cách thức hoạt động của chip nhớ tốt hơn nhiều so với đĩa từ (đạt đến gần 500 MB/s) và đôi khi vượt cả mức SATA 3 (6Gbps). Trong khi chip nhớ khởi động lên là có thể làm việc ngay thì đĩa từ còn cần thời gian để động cơ quay đạt được đúng tốc độ.           

An toàn dữ liệu, độ bền và kích cỡ:           

Trong môi trường ứng dụng di động hiện nay, việc đòi hỏi an toàn dữ liệu luôn được người dùng đặt lên hàng đầu, điều đó không chỉ mang tính bảo mật mà còn là yêu cầu cấp thiết với bản thân của mỗi cá nhân. Chính vì vậy, ổ cứng HDD sử dụng các thành phần cơ học và các đĩa từ để đọc/ghi dữ liệu trong một thời gian dài sẽ làm giảm độ an toàn và độ tin cậy dữ liệu. Bên cạnh đó, do cấu tạo đĩa từ, đầu đọc/ghi và động cơ quay nên HDD chỉ thực sự làm việc hiệu quả với các tập tin lớn được lưu trữ liền kề, nếu như dữ liệu bị phân bố rải rác trên phiến đĩa, sẽ tốn rất nhiều thời gian để có thể đọc được toàn bộ chúng và ghép lại. Bên trong ổ cứng HDD, các linh kiện động cơ quay và đầu đọc dữ liệu của HDD dễ dàng bị tác động bởi ngoại lực bên ngoài như rung lắc, rơi… khiến chúng bị sai lệch dẫn đến ngưng hoạt động hoàn toàn, mặc dù dữ liệu có thể vẫn cứu được nhưng chiếc ổ thì mất khả năng vận hành.

Ngược lại, với ổ cứng thể rắn SSD chúng ta không cần quan tâm đến điều này, SSD không có bộ phận chuyển động cơ nào cả, tất cả dữ liệu được lưu trữ bên trong các chip nhớ, dữ liệu có thể tải (load) đồng loạt ở nhiều chip nhớ khác nhau cùng một lúc cùng với việc chống sốc và chịu lực tốt, đặc biệt ổ SSD còn có thể lưu trữ được trong môi trường khắc nghiệt với nhiệt độ từ - 60oC đến + 95oC.

Tương tự như các ổ cứng HDD truyền thống, ổ cứng SSD cũng được sản xuất theo hai kích cỡ tiêu chuẩn là 2.5 inch dùng cho máy tính xách tay (laptop) và 3.5 inch dùng cho máy tính để bàn (desktop). Song, kích thước và trọng lượng của ổ SSD nhẹ hơn so với ổ HDD nên sẽ phù hợp với các máy tính có kích cỡ nhỏ gọn.

Tiếng ồn:           

Việc sử dụng ổ cứng HDD có cấu tạo bởi hệ thống cơ học và các đĩa từ tính khi đọc/ghi dữ liệu, các vòng quay của đĩa sẽ phải hoạt động ở mức cao và nóng, nếu máy tính của bạn không có khả năng tản nhiệt tốt hoặc bạn làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao, bạn sẽ nhận thấy các ổ cứng hoạt động khá ồn và ảnh hưởng đến việc truy xuất dữ liệu, nguy hiểm hơn sẽ gây treo hệ thống hoặc mất mát dữ liệu.

Nhu cầu đặt ra đã được các nhà sản xuất ổ cứng SSD khẳng định, với SSD, bạn chắc chắn không còn phải khó chịu khi phải nghe thấy những tiếng ồn và yên tâm khi sử dụng máy tính cũng như an toàn dữ liệu.

Các tính năng quan trọng khác của SSD và khả năng nâng cấp thêm ổ cứng SSD cho Laptop:           

Đối với người dùng phổ thông, khi mua một ổ cứng SSD thông thường chúng ta chỉ quan tâm đến dung lượng ổ cứng, tốc độ truy xuất và giá cả nhưng không mấy quan tâm đến những tính năng quan trọng khác có trên ổ cứng SSD. Hai tính năng quan trọng sau đây sẽ giúp cho các bạn có thêm quyết định cho sự lựa chọn khi mua SSD cho máy tính:

- Chức năng sửa lỗi ECC (Error Correcting Code): là một chức năng giúp SSD có thể tự phát hiện và sửa các lỗi dữ liệu phát sinh trong quá trình sử dụng, giúp hạn chế tình trạng dữ liệu của chúng ta không may bị mất mát hoặc hư hỏng. Tuy nhiên ECC chỉ được trang bị trên những SSD cao cấp và do đó giá thành của chúng cũng đắt hơn SSD thông thường rất nhiều, tương tự thông số MLC/SLC và chuẩn Sata, ECC cũng được nhà sản xuất công bố và ghi rõ trên bao bì (cũng như trang web) của sản phẩm cho người sử dụng được biết.

- Chức năng nâng cao hiệu suất nhờ lệnh TRIM: Sau một thời gian sử dụng, hiệu suất của SSD sẽ dần suy giảm và khi sử dụng ổ SSD thì nó không đưa ra bất cứ cảnh báo hay hiện tượng lạ nào khi sắp gặp một sự cố nghiêm trọng, vì thế nguy cơ mất dữ liệu bất ngờ khi sử dụng SSD sau một thời gian dài là khá cao. Đó là bởi vì bộ nhớ NAND flash không thể ghi đè dữ liệu. Chip điều khiển sẽ xóa đi dữ liệu cũ và ghi đè lên vùng trống đó. Lệnh TRIM, cho phép một hệ điều hành được hỗ trợ như Windows 7, Windows 8, chủ động thông báo cho ổ SSD biết khối dữ liệu nào xem như không còn được dùng và có thể xóa từ bên trong. Việc này giúp ổ hoạt động hiệu quả hơn và dẫn đến hiệu năng nhanh hơn. Thường thì lệnh TRIM sẽ được tự kích hoạt theo mặc định.

III/. Sử dụng hợp lý ổ SSD và HHD

Hiện nay, ngày càng nhiều người dùng có điều kiện sở hữu được máy tính có cấu hình mạnh, theo đó việc nâng cấp ổ cứng SSD cho laptop cũng là một trong những vấn đề luôn được người dùng quan tâm. Nâng cấp ổ cứng SSD đồng nghĩa với việc chúng ta sẽ cải thiện được hiệu suất hoạt động của máy tính nhưng cũng cần lưu ý các vấn đề sau:

- Sử dụng ổ cứng SSD có kích cỡ đúng chuẩn 2.5 inch, tùy theo mainboard hỗ trợ chuẩn SATA 2 hay SATA 3 (Ví dụ: Nếu bạn dùng chuẩn SATA 3 nhưng máy tính chỉ hỗ trợ được chuẩn SATA 2 thì ổ cứng của bạn chỉ chạy được tối đa ở mức chuẩn SATA 2).

- Tuy rằng ổ cứng SSD có tốc độ truy xuất dữ liệu cao nhưng vì dùng chip nhớ flash nên việc đọc/ghi dữ liệu nhiều sẽ làm giảm tuổi thọ của ổ cứng. Vì thế, thông thường ổ cứng SSD với dung lượng nhỏ chúng ta chỉ nên cài đặt hệ điều hành, drivers các ứng dụng phần mềm vì chúng ta không chỉnh sửa, xóa nhiều đảm bảo ổ cứng kéo dài tuổi thọ, còn các dữ liệu cá nhân, nhạc, hình ảnh, phim,…chúng ta phân vùng lại và lưu vào ổ HDD.

- Khi bạn mua thêm một ổ cứng SSD thì bạn sẽ dư ra một ổ HDD, để tận dụng ổ HDD này thì bạn có thể dùng thiết bị Caddy bay để gắn vào máy thay thế ổ đĩa CD/DVD Rom. Caddy bay SATA có các loại dùng cho laptop thông thường dày 12,7 mm; 9,5 mm; hoặc loại dùng cho các máy tính xách tay đời mới Ultrabook dày 7 mm. Tuy nhiên đây không phải là một sản phẩm phổ biến và được ưa dùng trên thị trường nên việc lựa chọn hay tìm được sản phẩm chính hãng không dễ. (Nếu các bạn muốn mua thiết bị này có thể tìm đến chợ Nhật Tảo – Nguyễn Tri Phương, Quận 10, TP. HCM hoặc trên các trang web diễn đàn do các cửa hàng máy tinh nhỏ lẻ tự giới thiệu để mua, giá khoảng 500.000 đồng ~ 600.000 đồng tùy nơi bán).

IV/. Kết luận

Với nhiều ưu điểm và tính năng vượt trội hơn ổ cứng HDD, ổ cứng SSD vì thế cũng đắt tiền hơn nhiều so với ổ cứng HDD truyền thống. Trước đây, việc sắm một ổ cứng SSD được xem là mua một thứ xa xỉ, đắt đỏ, chủ yếu chỉ dành cho dân chơi máy tính nhiều tiền, chơi hi-end PC hoặc một số người dùng cao cấp ham thích công nghệ mới. Tuy nhiên, trong vòng một năm trở lại đây, giá của SSD đã giảm nhiều so với giá năm trước cho thấy khoảng cách giữa HDD và SSD ngày càng được thu hẹp và người tiêu dùng đang tiếp cận thêm ngày 1 nhiều để sở hữu sản phẩm công nghệ tiên tiến, nhanh chóng với mức giá phù hợp hơn.

Dã Quỳ tổng hợp