La bataille du téraoctet : disque dur contre SSD

Introduction

Dans le secteur des disques durs, le progrès porte généralement sur deux aspects : l’augmentation de la densité de stockage (donc de la capacité) et la réduction du prix au gigaoctet (ou plutôt au téraoctet de nos jours). Dernièrement, on a toutefois commencé à noter un ralentissement assez important de l’évolution des capacités : les efforts techniques requis pour parvenir à créer des disques durs de plus de 4 To se révèlent en effet de plus en plus conséquents, comme le démontre la nécessité d’avoir recours à des technologies telles que le Shingled Magnetic Recording (SMR) ou l’introduction de l’hélium comme milieu ambiant.

Ce plafonnement est d’autant plus évident quand on examine l’évolution fulgurante des SSD, qui sont aujourd’hui nettement supérieurs aux disques durs dans toutes les applications qui ne traitent pas le stockage comme un simple moyen d’entreposer passivement les données. Les SSD sont beaucoup plus rapides, moins gourmands en énergie, pratiquement inaudibles, potentiellement plus robustes et même, aux dernières nouvelles, plus durables.

Aujourd’hui, nous avons décidé d’effectuer un comparatif inédit : mettre en vis-à-vis, d’une part, le plus grand nombre possible de disques durs d’1 To et, d’autre part, le tout premier SSD d’1 To au monde, à savoir le Samsung 840 EVO, qui se décline aux formats SATA 2,5″ et mSATA.

Un peu d’histoire : les disques durs d’un téraoctet

Jusqu’à une date récente, le lancement d’un nouveau disque dur de plus grande capacité était synonyme de vitesse accrue, pour autant que la densité de stockage augmente. Il suffit de parcourir la rubrique « Disques durs » de Tom’s Hardware pour s’en convaincre. Hitachi a été le premier fabricant à utiliser l’enregistrement magnétique perpendiculaire (PMR) pour obtenir des capacités de 1 To au format 3,5″ ; les premiers modèles sont sortis 2007. Les versions suivantes, 7K1000.B en 2008 et 7K1000.C en 2009, ont simplifié le matériel en réduisant le nombre de plateaux, qui est ainsi passé de cinq à trois puis à deux. En raison de sa densité de stockage plus élevée, le 7K1000.C est le plus rapide des trois. On est toutefois en droit de se demander si cette évolution a persisté après 2009. Les disques durs modernes sont-ils toujours plus rapides que ces premiers modèles d’un téraoctet ? Quid de ceux lancés en 2013 ? C’est que nous allons vérifier.

Notre panel de test se compose de cinq disques durs d’1 To : le tout premier Hitachi Deskstar 7K1000 (2007), le Seagate Barracuda 7200.14 (2012) et un Western Digital VelociRaptor (2012), dont la vitesse de rotation est plus élevée que celle des deux premiers (10 000 tr/min contre 7200 tr/min). Nous avons également inclus un Samsung Spinpoint M8 au format 2,5″ (2011) et le HGST Travelstar 7K1000, sorti en 2013. La différence de vitesse entre un disque dur SATA vieux de 6 ans et un produit flambant neuf est-elle aussi importante que l’on pourrait le croire ?

L’avenir : les SSD d’un téraoctet

À l’automne 2013, Samsung a lancé son 840 EVO, le premier SSD non professionnel à offrir une capacité de stockage atteignant 1 To. Il serait malvenu d’oublier le m500 de Crucial : sorti avant son concurrent, celui loupe malheureusement de peu la barre du téraoctet avec une capacité totale de 960 Go. Côté tarifs, le 840 EVO 1 To coûte environ 520 €, soit six à sept fois plus qu’un disque dur de même capacité (à titre d’information, Samsung a récemment ajouté à sa gamme une version mSATA destinée aux ultraportables, dont les performances semblent identiques). Pour cette différence de prix, on obtient des débits généralement deux à trois fois plus élevés, mais surtout des performances en E/S absolument incomparables, un élément essentiel quand on souhaite monter une configuration qui soit à la fois rapide et réactive. Avec ses performances en E/S et sa capacité élevée, le Samsung 840 EVO 1 To est aujourd’hui l’un des produits de stockage les plus attractifs du marché pour les amateurs dont le budget n’est pas limité. Mais est-ce le meilleur choix pour l’utilisateur moyen ?

Disques durs 3,5″ de 1 To

Outre le Deskstar 7K1000 d’Hitachi, nous avons utilisé pour cet article deux disques durs 3,5″ : le Seagate Barracuda 7200.12 ST1000DM003, qui est sorti en 2011, et le VelociRaptor WD1000DHTZ de Western Digital, dont la commercialisation a commencé en 2012. Alors que le Barracuda est un modèle 3,5″ conventionnel tournant à 7200 tr/min, WD a en fait intégré dans un boîtier 3,5″ un disque dur de 2,5″ affichant une vitesse de rotation de 10 000 tr/min. Il va sans dire que ce dernier est aujourd’hui encore le disque dur « mécanique » grand public le plus rapide du marché et que ses performances sont assez nettement supérieures à celles de tous ses concurrents dans la plupart des benchmarks.

Le disque Seagate, qui est bien plus récent que le Deskstar 7K1000, devrait quant à lui bénéficier des nombreuses améliorations intervenues depuis la sortie du premier disque dur d’Hitachi : son interface SATA est passée de 3 à 6 Gbit/s, son cache est a gagné en volume (64 Mo) et sa densité de stockage est presque cinq fois plus élevée étant donné qu’il ne contient qu’un seul et unique plateau au lieu de cinq.

Données techniques

Disques durs 2,5″ de 1 To

Que vaut le premier disque dur 1 To face aux derniers modèles 2,5″ de même capacité ? Pour le découvrir, nous avons testé deux produits différents. Le premier est un HGST Travelstar 7K1000 HTS721010A9E630, un disque dur 7200 tr/min de 2013 qui contient deux plateaux et un cache de 32 Mo. Pour rappel, HGST (Hitachi Global Storage Technologies) a été racheté par Western Digital en 2011. Le deuxième est un Samsung Spinpoint M8 HN-M101MBB. Lancé en 2011, il ne tourne qu’à 5400 tr/min et possède un cache de 8 Mo. Samsung a cédé sa division disques durs à Seagate en 2011, ce qui signifie que Seagate, Toshiba et Western Digital sont aujourd’hui les trois derniers fabricants de disques durs au monde.

Données techniques

SSD de 1 To

Les Samsung 840 EVO sont probablement les SSD les plus recommandés du moment. Vous trouverez tous les détails techniques le concernant dans notre article Test du Samsung 840 EVO : l’intelligence au secours de la TLC ; nous ne nous focalisons ici que sur ses caractéristiques essentielles. Le principal concurrent de ce SSD est le Crucial m500 (960 Go). On peut également mentionner le Corsair Neutron GTX, la série Intel SSD 500, l’OCZ Vector, le Plextor M5 Pro et la série Toshiba Q. En termes de disponibilité dans le commerce et de problèmes répertoriés sur le net, le 840 EVO fait plutôt partie du haut du panier.

Samsung décline son SSD en version 1 To, mais aussi 750, 500, 250 et 120 Go. Outre la capacité, ceux-ci affichent des performances différentes, surtout en termes de débits en écriture séquentielle, qui sont plus élevés sur le modèle 500 Go que sur les versions 250 et 120 Go. 

Un peu de SLC au secours de la TLC

La raison des écarts constatés réside dans une technologie nommée TurboWrite, qui sert à accroître la vitesse d’écriture pour une durée limitée. Elle fonctionne en employant une série de cellules de mémoire flash NAND MLC en mode SLC, c’est-à-dire en n’y stockant qu’un seul bit à la fois. Cela donne des débits en écriture nettement plus élevés, mais uniquement tant qu’il reste de la mémoire TurboWrite disponible. Lorsque le processus d’écriture est terminé ou que la mémoire TurboWrite est pleine, le 840 EVO doit en transférer le contenu dans la zone de stockage conventionnelle.

La taille de la mémoire TurboWrite dépend de la capacité du lecteur ; elle peut être de 3, 6, 9 ou 12 Go. Un SSD de plus grande capacité dispose donc d’un tampon TurboWrite lui permettant de conserver sa vitesse d’écriture maximale pendant une plus longue durée. Le modèle 120 Go n’atteignait à l’origine que 410 Mo/s en écriture avec TurboWrite, mais le firmware EXT0BB6Q a fait passer ce chiffre à un minimum de 500 Mo/s pour tous les 840 EVO.

Cette fonctionnalité n’a certes qu’une utilité limitée dans le temps, mais en pratique, nous l’avons trouvée extrêmement pratique pour accélérer notre machine de test. Notez que toutes les informations précitées valent non seulement pour les versions 2,5″ des 840 EVO, mais également pour les modèles mSATA. Ces derniers constituent d’ailleurs des remplacements de choix pour tous les possesseurs d’ultraportables ou d’Ultrabooks employant ce format, car les capacités proposées par défaut dépassent rarement 256 Go.

SanDisk s’était déjà essayé au cache interne sur ses SSD Extreme II, mais le résultat est plus spectaculaire sur les Samsung : en raison du temps normalement nécessaire à l’écriture des trois bits sur la mémoire flash NAND TLC, les écarts se remarquent plus facilement. Globalement, TurboWrite permet à Samsung d’employer de la mémoire flash moins chère sans affecter les performances dans les applications grand public.

Configuration de test

Débits et lecture/écriture aléatoire

Débits

Notre vieil Hitachi plafonne à 87 Mo/s dans le meilleur des cas, un résultat considérablement inférieur à ceux obtenus par les autres disques. Même le Samsung Spinpoint M8, dont la vitesse de rotation n’est que de 5400 tr/min, affiche 108 Mo/s, tandis que le plus rapide des disques mécaniques, le WD VelociRaptor 1 To, grimpe à 214 Mo/s en lecture séquentielle.

Mais qu’en est-il du SSD ? Le 840 EVO monte à 508 Mo/s en écriture séquentielle et 538 Mo/s en lecture séquentielle, ce qui est 2,5x à 5x plus rapide que n’importe quel autre disque ici testé.

Lecture/écriture aléatoire

CrystalDiskMark montre à quel point le déséquilibre entre SSD et disques durs est flagrant sur le terrain des lectures/écritures aléatoires. En lecture aléatoire de blocs de 4 Ko, le disque dur le plus rapide est le WD VelociRaptor, qui grimpe péniblement à 1,1 Mo/s (les autres sont limités à 400-600 Ko/s). Les chiffres sont à peine meilleurs en écriture : 900 Ko/s à 3,0 Mo/s. Le Samsung SSD 840 EVO 1 To, quant à lui, atteint 39,5 Mo/s en lecture aléatoire : il est 36x plus rapide que le VelociRaptor et près de 80x que les autres modèles. Autant dire que les écarts de performances entre disques durs perdent toute importance.

Les performances des disques durs mécaniques augmentent lorsqu’on augmente la taille des blocs, car ils peuvent lire ou écrire sans devoir repositionner leurs têtes. Avec des blocs de 512 Ko, ils atteignent 31 à 56 Mo/s en lecture, et même 79 Mo/s pour le VelociRaptor. Mais, une fois encore, ces chiffres font pâle figure comparés au SSD de Samsung, qui affiche 495 Mo/s, soit presque autant qu’en lecture séquentielle. L’écart se résorbe très légèrement en écriture, les disques durs atteignant 37 à 141 Mo/s alors que le Samsung se stabilise à 503 Mo/s.

Chez le SSD, le peu de différence entre les performances en lecture/écriture séquentielle et aléatoire s’explique par le fait qu’en pratique, la notion même de « séquentiel » n’a plus vraiment de sens : physiquement, sur un SSD, tout est aléatoire. Ce n’est que pour l’utilisateur ou le système d’exploitation qu’il existe une distinction. Quoi qu’il en soit, le SSD bat ici ses concurrents à plate couture.

Performances en E/S

Comme nous le signalions précédemment, les performances en E/S sont ce qu’il y a de plus important pour mesurer la réactivité d’un support de stockage utilisé comme lecteur système. La plupart des actions que nous effectuons au quotidien sur un ordinateur déclenchent des opérations aléatoires : l’accès à la mémoire vive, une analyse antivirus, un téléchargement en peer-to-peer, etc.Les résultats que nous avons constatés en lecture/écriture aléatoire et le fait que les SSD ne soient pas ralentis par la mécanique devraient donc jouer en leur faveur.

De fait, nous observons dans les tests de performances en E/S les mêmes tendances que dans ceux de lecture/écriture aléatoires de blocs de 4 Ko. À l’exception du Western Digital VelociRaptor, les écarts de performances entre les disques durs 3,5″ et 2,5″ sont minimes. Bien que le Seagate Barracuda 7200.14 soit clairement plus rapide que ses concurrents, son avance de 50 IOPS est en pratique peu susceptible de faire la moindre différence dans le monde réel, et ce, quelle que soit la tâche à effectuer.

Pourquoi ? Parce que le 840 EVO 1 To est entre 16 et 64x plus rapide que les autres produits ici testés. C’est le genre de différences que l’on ne constate que dans le monde du stockage : il faudrait comparer des produits de générations beaucoup plus éloignées pour obtenir de tels écarts avec des processeurs ou des cartes graphiques. Des performances en E/S de 16 à 64x plus élevées, voilà qui change réellement la donne ; pour l’utilisateur, cela se traduit pas des délais d’attente réduits, tout simplement.

PCMark 7

PCMark 7 est un logiciel de benchmark qui mesure les performances de divers composants dans une série d’applications courantes. Selon lui, le disque dur le plus rapide de ce test est le Seagate Barracuda 7200.14, un modèle 3,5″ tournant à 7200 tr/min. Globalement, les écarts restent toutefois limités, surtout par rapport au HGST Travelstar 7K1000 (2,5″). Le score « System Storage » prouve certes que les performances ont évolué avec le temps, mais les différences sont trop faibles pour être ressenties au quotidien. Les choses sont un peu différentes pour le SSD.

Nous apprécions le fait que ce benchmark se montre assez fiable quand il s’agit de mesurer les performances réellement perçues dans le cadre d’une utilisation quotidienne « normale » ; il n’est guère surprenant de constater que les écarts sont beaucoup moins marqués que dans les tests des pages précédentes, car le résultat global dépend de l’interaction de tous les composants de l’ordinateur de test. Les benchmarks tels que le chargement des applications, les jeux ou Windows Defender sont gourmands en opérations/seconde, ce qui joue en faveur du Samsung 840 EVO ; les autres sont plus axés sur les performances séquentielles et les écarts entre SSD et disques durs sont donc moins prononcés.

PCMark 7 n’est toutefois pas en mesure d’illustrer la différence subjective que l’on perçoit immédiatement lorsqu’on travaille avec un SSD plutôt qu’un disque dur. Nous devons toutefois admettre qu’il existe des utilisateurs et des tâches qui ne bénéficieront pas tant que cela du passage au SSD.

Consommation et efficacité énergétique

Consommation

La consommation est sans doute le point sur lequel les fabricants de disques durs ont réalisé le plus de progrès. Elle suffirait à elle seule à nous pousser à déconseiller le Deskstar 7K1000 de première génération, car il consomme deux fois plus d’énergie que le WD VelociRaptor tout en affichant des performances en net retrait par rapport à celui-ci, et les écarts sont encore plus marqués avec les disques 2,5″, qui peuvent se montrer jusqu’à 9x moins gourmands.

Le SSD, toutefois, remet une fois encore tout à plat : le 840 EVO 1 To consomme trois fois moins que le meilleur disque dur de ce comparatif.

Efficacité énergétique

Le fait que le Deskstar 7K1000 ne soit plus particulièrement rapide, mais affiche une consommation que l’on peut aujourd’hui considérer comme démesurée signifie bien évidemment que son efficacité énergétique est à la traîne par rapport à celle de ses concurrents plus récents. Ce benchmark montre en fait bien à quel les progrès réalisés sont importants : l’augmentation des performances et la baisse de la consommation ont toutes deux une influence bénéfique sur le résultat. Rien d’étonnant donc à ce que le SSD termine en première place.

Rapports performances/prix et prix/Go

Nous avons dû retirer le Deskstar 7K1000 original du comparatif de prix car il n’est plus commercialisé depuis quelques années. Ce qui n’empêche pas ce graphique d’être intéressant :

• Le rapport performances/prix varie assez considérablement, même d’un disque dur à l’autre.
• En dépit de son prix comparativement élevé (520 EUR), le 840 EVO 1 To affiche un rapport performances/prix nettement plus élevé que n’importe quel disque dur.
• Le tarif du WD VelociRaptor joue en sa défaveur sur le plan du rapport performances/prix.

Le prix par gigaoctet est important, bien entendu, mais il perd un peu de sa pertinence dès lors que l’on a besoin de performances. Il serait toutefois difficile de tenir compte de cette appréciation dans un graphique. Il est évident que le SSD est nettement plus cher au gigaoctet que n’importe quel disque dur. Cela vaut toutefois également pour le WD VelociRaptor, dans une moindre mesure certes, mais ses performances ne sont pas non plus tellement plus élevées que celles des disques durs conventionnels.

Conclusion

Cela fait un moment que l’on n’a pas eu droit à une grosse augmentation de capacité pour un disque dur. La dernière technologie à faire une véritable différence en la matière a été l’enregistrement magnétique perpendiculaire (PMR), qui a permis d’accroître le nombre de bits stockés par centimètre carré de surface, mais son lancement remonte à 2005. Dans le segment des SSD, la hausse des capacités semble plus linéaire : elle suit l’évolution des technologies liées à la mémoire flash NAND.

Les innovations commencent à se faire plus rares dans le secteur des disques durs. Tous les modèles grand public disponibles aujourd’hui sont encore basés sur des technologies dérivées du PMR ; les autres techniques d’enregistrement nécessitent des investissements significatifs que les fabricants cherchent à reporter au maximum. Tout au plus la taille des secteurs est-elle passée de 4 à 512 Ko, ce qui a légèrement bénéficié à la densité de stockage. On se rend compte que les fabricants essayent avant tout d’affiner leurs produits plutôt que faire exploser les capacités.

Quand on sait que tous les disques durs de ce comparatif font appel à l’une ou l’autre déclinaison de la même technologie d’enregistrement, on ne peut guère être surpris par le fait qu’aucun d’entre eux ne se distingue réellement des autres, si ce n’est sur le plan de la consommation, où il est clair que les produits modernes ont fortement évolué par rapport à leurs ancêtres.

Tous emploient l’interface SATA 6 Go/s, qui ne constitue pas un goulot d’étranglement pour eux. Leurs débits ont augmenté de génération en génération et atteignent aujourd’hui plus de 200 Mo/s pour certains. Leurs performances en E/S, par contre, n’ont pratiquement pas évolué, ce qui est un problème pour un lecteur système : cela signifie qu’un disque dur récent est, objectivement, moins gourmand en énergie et plus performant, mais que cette différence est en pratique peu perceptible par l’utilisateur. Et malheureusement, ce ne sont pas les nouveaux modèle de 6 To qui vont changer la donne sur ce plan : les Ultrastar He6 annoncés par HGST sont simplement des disques durs contenant plus de plateaux et les faisant fonctionner dans un boîtier rempli d’hélium. Ils ne s’adresseront pas non plus aux particuliers dans un premier temps.

Quid du SSD ?

Il n’est pas vraiment étonnant de voir le Samsung 840 EVO 1 To dominer le terrain dans ce comparatif. Il s’agit d’un excellent SSD qui affiche des débits, des performances en E/S, une consommation et une efficacité énergétique bien plus avantageux que les disques durs. Il ne restait plus qu’à lui conférer une capacité de stockage digne de ce nom pour en faire un produit incontournable ; c’est désormais chose faite. Mieux encore, il se décline en versions 2,5″ et mSATA, ce qui plaira aux possesseurs d’ultraportables.

Malheureusement, le prix du 840 EVO demeure problématique : 520 EUR environ… soit le coût d’un ordinateur « budget » complet ! Dommage, car les avantages d’un SSD, surtout quand il est aussi bon que celui-ci, se ressentent à la première utilisation : le système est plus réactif, plus silencieux et voit son autonomie augmenter (dans le cas des portables).

À l’heure actuelle, en matière de stockage grand public, notre recommandation prendrait la forme d’un 50/50 : si votre budget est limité, le plus sensé est probablement d’opter pour un SSD de plus faible capacité comme lecteur système et de lui adjoindre un disque dur (éventuellement externe) qui servira au stockage, aux sauvegardes et à l’archivage. Un SSD de 250 Go suffit amplement à héberger le système d’exploitation, les applications et les données essentielles. Si vous avez la possibilité d’investir dans un modèle de 500 Go ou plus, vous êtes dans la situation rêvée. Rares sont les utilisateurs qui ont besoin de plus d’espace (une remarque qui ne s’applique cependant pas au lectorat typique de Tom’s Hardware, qui a tendance à avoir des exigences plus poussées).

En termes de coût, la solution la plus sensée passe par un SSD de 250 Go (à partir de 130 € environ) couplé à un disque dur de 2, 3 voire 4 To. Si vous avez besoin de mobilité, vous pouvez opter pour un disque dur portable 2,5″. Ensemble, ces deux produits vous coûteront moins cher qu’un 840 EVO 1 To tout en vous en apportant tous les avantages, à l’exception peut-être du confort d’avoir toutes vos données sur un même lecteur.