От транзистора до робота

eMMC — тип памяти, используемый в бюджетных устройствах и смартфонах. Медленнее NVMe, но компактнее и дешевле. Смартфоны высокого класса используют UFS (Universal Flash Storage) — быстрее eMMC, медленнее лучших NVMe, зато очень компактный и энергоэффективный.

Скорость хранилища ощущается в конкретных вещах: время загрузки операционной системы, скорость открытия программ и файлов, скорость копирования данных. Переход с HDD на NVMe SSD — это, пожалуй, самое ощутимое ускорение, которое можно сделать со старым компьютером.

Жёсткий диск: почему он ещё не умер

Раз SSD быстрее, надёжнее (нет движущихся частей) и потребляет меньше энергии — почему жёсткие диски вообще ещё существуют?

Цена за гигабайт. Жёсткий диск объёмом 4 терабайта стоит примерно столько же, сколько SSD на 500 гигабайт. Разница в восемь раз. Для задач, где нужно хранить огромные объёмы данных и скорость не критична — резервные копии, архивы видео, серверное хранилище, — HDD остаётся оптимальным выбором.

Дата-центры Google, Amazon, Microsoft хранят колоссальные объёмы данных именно на жёстких дисках — петабайты и экзабайты архивов, резервных копий, редко запрашиваемых данных. Для этих задач цена важнее скорости.

Плотность записи на жёстких дисках тоже продолжает расти. Современные HDD используют технологию HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) — нагрев лазером позволяет записывать биты на ещё более крошечных участках поверхности. Накопители на 20–30 терабайт уже существуют и постепенно дешевеют.

Но для персональных компьютеров и ноутбуков жёсткие диски уходят в прошлое. Разница в ощущениях между ноутбуком с HDD и с NVMe SSD настолько велика, что экономить на этом не имеет смысла.

Как компьютер организует данные: файловая система

Мы разобрались с физическим уровнем памяти. Но как компьютер знает, где что лежит? Как он находит твой файл среди терабайтов данных?

Ответ — файловая система. Это программный слой, который организует данные на диске и предоставляет привычный нам интерфейс: файлы, папки, имена.

На самом низком уровне диск — это просто огромная последовательность пронумерованных блоков, по 4 или 8 килобайт каждый. Файловая система ведёт таблицу: «файл vacation.jpg занимает блоки 1042, 1043, 1050, 1051, 2307». Когда ты открываешь файл — система смотрит в таблицу, собирает нужные блоки и передаёт их как единое целое.

Файл не обязан лежать в памяти подряд. Он может быть разбросан по всему диску — это называется фрагментация. На жёстких дисках это было серьёзной проблемой: головка должна была физически перемещаться между разными участками пластины, что замедляло чтение. Отсюда — «дефрагментация», которую советовали делать раз в месяц.