¿Cómo funcionan los SSD??
El buen disco duro nos sirvió bien durante décadas. Todavía se usa hoy con muchas mejoras en términos de durabilidad, velocidad y tamaño. Desafortunadamente, aún no puede mantenerse al día con la creciente demanda de la velocidad más rápida de esta generación de ritmo rápido. Además, a pesar de las mejoras, todavía es propenso al fracaso debido a su disco mecánico. Debido a esto, se han desarrollado muchas alternativas a la unidad de giro; Uno de ellos es la unidad de estado sólido, o simplemente SSD.
¿Qué es SSD??
SSD es un dispositivo de almacenamiento basado en la memoria que utiliza ensambles de circuitos integrados, en lugar de un cabezal de lectura/escritura en movimiento, para acceso y retención de datos. La mayoría de los SSD usan recuerdos flash, algunas variedades usan DRAM y algunas usan una combinación de ambos. Los SSD no tienen piezas mecánicas y, por lo tanto, son más resistentes al choque, producen mucho menos ruido y más duraderos que los HDD tradicionales. Puedes imaginar SSD como la versión más grande y rápida de las unidades USB.
Los SSD han existido desde la década de 1950, pero su precio exorbitante, vida corta y capacidad limitada los convirtieron en una opción poco práctica para los sistemas informáticos. Sin embargo, su tiempo de acceso más rápido y su menor latencia que los HDD no fueron pasados por alto por los fabricantes. Después de numerosas innovaciones y caídas de precios significativas, los SSD obtuvieron un reconocimiento masivo a fines de la década de 2000 y superaron gradualmente los HDD como dispositivo de almacenamiento secundario de la computadora. Aunque en su mayoría escuchamos sobre los SSD utilizados en computadoras y computadoras portátiles, los SSD también se usan en otros dispositivos electrónicos para el almacenamiento de datos, como teléfonos móviles, tarjetas SD, unidades flash y tabletas.
¿Cómo funcionan los SSD??
Los SSD son dispositivos semiconductores que contienen una variedad de recuerdos de NAND Flash que están compuestos por transistores. La unidad más básica en un SSD es la celda. Las células se organizan en una cuadrícula, y la cuadrícula está compuesta por filas y columnas individuales de celdas llamadas página. Todo el diseño de la cuadrícula que contiene las páginas se llama bloque. Todo lo contrario de la convención, cuando hay datos en una celda, se lee como 0 y se lee como 1 cuando está vacío. Los datos se escriben y se leen de las celdas que realizan acceso a datos en SSD casi instantáneamente, a diferencia del mecanismo giratorio de HDD.
Controlador SSD
Hay un componente en los SSD que es más crítico aparte de los recuerdos flash. El controlador SSD es un procesador integrado responsable de administrar las operaciones de datos dentro de los SSD y organiza los datos en los bloques celulares, cuidando procesos como la nivelación del desgaste, la recolección de basura y los recortes dentro de los SSDS. También sirve como puente entre las interfaces de entrada/salida del SSD y las recuerdos flash. Gran parte del rendimiento de un SSD depende de la eficiencia del controlador, la razón por la cual los fabricantes mantienen las técnicas y la arquitectura del controlador que usan en secreto para mantener su ventaja sobre otros competidores.
Técnicas de SSD
Como se mencionó anteriormente, los SSD organizan datos en celdas, páginas y bloques. Si bien escribir datos en celdas vacías es bastante simple, la sobrescribe de datos en las celdas requiere más trabajo. Si bien los datos se leen y escriben en páginas, solo se puede borrar en bloques. Los nuevos datos solo se pueden observar cuando los datos existentes se borran primero cuando la celda está ocupada. Cuando las celdas específicas en un bloque deben actualizarse, todo el bloque debe copiarse primero en un bloque vacío antes de eliminar. Los datos y los datos actualizados se pueden volver a escribir en las celdas después de que se haya borrado todo el bloque.
El proceso de escritura en SSD se conoce como ciclos de programa/borrado (ciclos de PE). El ciclo P/E de las células flash es limitado, y cuando se alcanza el límite, el SSD se vuelve poco confiable e inestable. En algunos casos, el SSD producirá errores, pero se volverá inutilizable en peores casos. La sobrescritura frecuente de las células eventualmente acortará la vida útil del SSD. Para mitigar este problema, se utilizan algunas técnicas para garantizar que las células flash se usen uniformemente durante el proceso de escritura/borrado.
Recolección de basura
La recolección de basura básicamente elimina los archivos marcados por el sistema operativo como eliminado o modificado. El controlador clasifica las páginas que aún son útiles y las mueven a un nuevo bloque, dejando atrás las que ya pueden eliminarse, y luego elimina todo el bloque de datos innecesarios para que los datos se puedan escribir nuevamente en él nuevamente.
Nivelación de desgaste
Otra técnica de SSD aplicada para distribuir datos a las celdas flash de manera uniforme es la nivelación del desgaste. Digamos que tenemos bloques A y B. Bloque A contiene archivos que se editan o actualizan constantemente, lo que resulta en ciclos P/E frecuentes en el bloque A. El bloque B, por otro lado, contiene datos que no necesitan editar o actualizar con frecuencia, como películas o imágenes. Esto deja el bloque B con más ciclos P/E restantes que el bloque A y eventualmente hará que el Bloque A se desgaste más rápido que el Bloque B. La nivelación del desgaste es verificar los recuentos de borrado de los bloques para ver qué bloques se usan menos y liberarán estos bloques para uso futuro. En los bloques A y B en nuestro ejemplo, la nivelación de desgaste moverá los datos del bloque B al bloque A, siempre que haya suficiente espacio ya que el bloque B rara vez se sobrescribe. Al hacerlo, el bloque B se utilizará durante la próxima operación de guardado. La nivelación del desgaste alarga la vida útil del SSD haciendo uso de todos los bloques por igual.
RECORTAR
A estas alturas, ya puede decir que el SSD está pasando por un proceso tedioso e ineficiente de copiar temporalmente un bloque de datos a otro bloque para borrar las páginas de las células y luego reescribir los datos utilizables nuevamente en el bloque. Este ciclo constante de escritura/borrado provoca el rendimiento lento de los SSD a largo plazo. Un comando del sistema operativo ayuda a reducir el número de ciclos P/E y alargar la vida del SSD.
El comando TRIM indica el SSD qué datos se marcan como obsoletos y se pueden eliminar. TRIM funciona con la recolección de basura para ordenar buenos datos de datos obsoletos. Una gran ventaja de TRIM es que puede funcionar en un nivel de página en lugar de un nivel de bloque, lo que significa que los datos se pueden eliminar en páginas en lugar de eliminar todo el bloque.
El ajuste es aplicable para los SSD que usan la interfaz ATA, aunque otras interfaces también tienen comandos similares, aunque con un nombre diferente. TRIM ayuda a mejorar la eficiencia y la longevidad de un SSD, pero a pesar de sus beneficios, no todos los SSD admiten Trims, ya que no todos los sistemas operativos están construidos con el comando TRIM. Sin TRIM, el SSD no sabrá que un área específica contiene datos que ya no son necesarios hasta que los datos deben escribirse nuevamente en esa área. El SSD debe borrar los datos inutilizables primero y pasar por el ciclo de borrado, que ralentiza todo el proceso.
Conclusión
Los SSD actualmente tienen diferentes factores de forma dependiendo de la interfaz que usan. Debido a que generalmente son más pequeños que los HDD, les dan a los fabricantes flexibilidad en el diseño de las computadoras. Los SSD también son más rápidos, más estables, duraderos y más eficientes en el poder que los HDD tradicionales que los convierten en la opción preferida para los medios de almacenamiento secundarios de fabricantes y consumidores por igual.