Las unidades de estado sólido (SSD ) se están convirtiendo rápidamente en el almacenamiento informático preferido para sistemas operativos y aplicaciones. Los encontrarás en las últimas computadoras portátiles, teléfonos, tabletas e incluso consolas.
Con un rendimiento y una durabilidad excelentes, estas unidades están causando sensación, pero ¿qué es exactamente una SSD?
Cómo funcionan las unidades de disco duro (HDD) tradicionales
Para comprender qué hace que los SSD sean diferentes, debemos retroceder brevemente en el tiempo y observar las unidades de disco duro (HDD) tradicionales. Un disco duro era el tipo de unidad estándar que se encontraba prácticamente en todos los ordenadores hasta hace poco.
Dentro del disco duro, encontrará uno o más discos giratorios llamados "platos". Cada plato está dividido en pistas y sectores. Los platos suelen estar hechos de aluminio o vidrio y están recubiertos con material magnético.
La superficie del plato contiene miles de millones de áreas individuales, cada una de las cuales representa un único bit de datos. El área puede estar magnetizada o desmagnetizada, representando un uno o un cero.
A medida que los platos giratorios se mueven a miles de revoluciones por minuto, diminutos cabezales de lectura y escritura unidos a brazos oscilantes flotan a un pelo por encima del plato que lee o escribe en el disco.
Las unidades de disco duro son dispositivos increíblemente complicados con muchas piezas móviles pequeñas, precisas y frágiles. Es una maravilla moderna que funcionen tan bien como lo hacen.
Cómo funciona una unidad de estado sólido (SSD)
Los SSD tienen más en común con dispositivos semiconductores como CPU y la RAM que con las unidades de disco duro. Tanto los SSD como los HDD actúan como dispositivos de almacenamiento, pero los SSD funcionan de una manera muy diferente.
Dentro de un SSD típico, solo encontrará chips de computadora. Está el chip controlador del SSD, que gestiona cómo y dónde se almacenan los datos, pero la mayor parte de un SSD se compone de chips de memoria flash.
La memoria flash es una memoria “no volátil”. La memoria volátil, como la RAM, no persiste cuando se apaga la energía: los datos almacenados allí desaparecen. Por el contrario, con la memoria no volátil (como SSD o unidades USB), sus datos persisten incluso cuando se apaga la alimentación. ¡Es por eso que las memorias USB también se conocen como “unidades flash”!
Los SSD modernos (y la mayoría de las unidades flash USB y tarjetas de memoria) utilizan un tipo de memoria flash llamada memoria flash NAND. Lleva el nombre de uno de los tipos de puertas lógicas que se pueden crear en un microchip. Dentro de la memoria NAND, hay “celdas” que pueden contener diferentes niveles de carga eléctrica. Al medir el nivel de carga en una celda de memoria, puedes saber si representa un uno o un cero. Para cambiar el contenido de una celda, simplemente modifica el nivel de carga dentro de ella..
Existen muchas variaciones diferentes en la tecnología dentro del mundo de la memoria NAND. Por ejemplo, es posible que haya visto algunos SSD de Samsung con la etiqueta "V-NAND" o NAND "vertical". Aquí las celdas de memoria están apiladas verticalmente, lo que permite una mayor capacidad de almacenamiento en el mismo espacio de silicio. La 3D NAND de Intel también es más o menos la misma tecnología.
Tipos de SSD e interfaces
Los SSD vienen en una variedad de factores de forma y tipos de memoria flash NAND. Esto determina el rendimiento máximo de un SSD así como su precio.
Tipos de memoria flash
No todas las memorias flash NAND son iguales en cuanto a densidad de datos y rendimiento. Como recordará de nuestra discusión anterior, los SSD almacenan datos como cargas eléctricas dentro de las celdas de memoria.
Si una celda solo almacena un bit de datos, se llama SLC o memoria de celda de un solo nivel. La memoria MLC (celda multinivel) y TLC (celda de triple nivel) almacena dos y tres bits de datos por celda, respectivamente. La memoria QLC (celda de cuatro niveles) lo lleva a cuatro bits por celda.
Cuantos más bits de datos puedas almacenar en una sola celda, más barato podrá ser tu SSD o más datos podrás guardar en el mismo espacio. Esto parece una gran idea, pero gracias al funcionamiento de las SSD, las unidades se agotan más rápidamente cuando se utiliza un método de almacenamiento de varios bits. La memoria SLC es el tipo de NAND de mejor rendimiento y más duradero con una larga vida útil. Sin embargo, también es el más caro con diferencia y sólo se encuentra en unidades de alta gama.
Como tal, la mayoría de los SSD de consumo utilizan MLC o TLC y emplean métodos especiales para extender su vida útil tanto como sea posible. Cubriremos el tema del desgaste de SSD un poco más adelante en este artículo bajo las desventajas de la tecnología.
Factores de forma SSD
Los SSD vienen en varios factores de forma. Un "factor de forma" es simplemente la forma física del dispositivo y el estándar de conexión al que se ajusta. Debido a que las SSD se diseñaron inicialmente para reemplazar las HDD, los primeros dispositivos destinados a computadoras de escritorio de consumo estaban pensados para insertarse en el lugar donde antes estaban los discos duros.
Aquí es donde el diseño SSD SATA de 2,5 pulgadas entra en escena. Simplemente puede sacar el disco duro actual de su computadora portátil de 2,5 pulgadas y conectar uno de estos SSD..
El SSD dentro de esta carcasa no necesita todo ese espacio, pero tenía mucho sentido ya que las computadoras portátiles y la mayoría de las computadoras de escritorio modernas ya tienen bahías para unidades de 2,5 pulgadas y conectores SATA en sus placas base. También puedes comprar adaptadores que te permitan colocar una unidad de 2,5 pulgadas en el compartimento de 3,5 pulgadas de una computadora de escritorio.
Además de ocupar espacio innecesario, estas unidades de 2,5 pulgadas estaban limitadas a 600 MB/s ya que ese es el límite de la interfaz SATA 3.
El estándar mSATA (mini-SATA) resuelve el problema del espacio. mSATA tenía físicamente la misma forma, tamaño y conector que el estándar de tarjeta PCI Express Mini, pero los dos tipos de tarjetas son eléctricamente incompatibles.
El estándar mSATA ahora ha sido reemplazado por el estándar M.2. Los SSD M.2 pueden ser SATA o PCIe, según la combinación de tarjeta y placa base.
Las tarjetas M.2 también pueden ser de doble cara con componentes en ambos lados y varían en longitud. ¡Siempre es importante asegurarse de que la placa base de su computadora sea compatible con el SSD M.2 que desea usar con ella!
Las SSD NVMe utilizan el estándar Non-Volatile Memory Express, que es la forma en que la computadora puede acceder a la memoria SSD mediante el PCIe que se usa más comúnmente para las tarjetas gráficas. PCIe tiene mucho más ancho de banda que SATA, lo que permite que la memoria SSD rápida alcance su máximo potencial.
Las ventajas de los SSD
Hay muchas razones por las que los SSD se están convirtiendo rápidamente en el estándar en la tecnología de almacenamiento. Si bien algunos problemas iniciales los mantuvieron fuera del mundo informático convencional por un tiempo, ahora están en el punto en el que podemos recomendarlos a cualquiera. Incluso los últimas consolas de videojuegos ahora usan SSD. Estas son las fortalezas clave que han llevado a los SSD a alcanzar su popularidad actual.
Los SSD son rápidos
El disco duro mecánico más rápido del mundo, el Seagate Mach.2 Exos 2X14, puede alcanzar velocidades de transferencia sostenidas de 524 MB/s. Eso es casi tan rápido como un SSD SATA 3, pero la unidad mecánica típica que encontrarás en las computadoras hoy en día puede alcanzar entre 100 MB/s y 250 MB/s si estás buscando en la gama alta del mercado. .
Los SSD PCIe M.2 típicos, como los que se encuentran en los portátiles de gama media, ofrecen de 2,5 a 3,5 GB/s. Los últimos SSD M.2 PCIe se acercan a los 8 GB/s, lo que supone una cantidad de datos alucinante. Las velocidades de escritura secuencial suelen ser un poco más lentas que las de lectura, pero los datos vuelan a un ritmo tremendo en ambas direcciones..
Tampoco se trata solo de velocidades de transferencia. Los discos duros mecánicos necesitan tiempo para hacer girar los platos y mover los cabezales de las unidades a su lugar. Encontrar el lugar correcto en el plato para una solicitud de datos se conoce como "tiempo de búsqueda". Para los SSD, ese número de latencia es efectivamente cero.
SSD puede leer datos instantáneamente desde cualquier ubicación dentro de sus celdas de memoria e incluso hacerlo en paralelo. No importa cómo se mire, los SSD se encuentran en un universo de rendimiento diferente al de incluso los mejores discos duros mecánicos, sin importar cómo se mire.
Al actualizar el disco duro de una computadora a un SSD, experimenta tiempos de arranque mucho más rápidos y una capacidad de respuesta del sistema muy ágil. Simplemente porque su CPU nunca tiene que esperar datos de sus unidades de almacenamiento. Es una forma fantástica de darle nueva vida a un antiguo sistema Windows.
Los SSD son duraderos
Los SSD son tan duraderos como cualquier otro componente de estado sólido, como una CPU o una RAM, sin partes móviles. A menos que una sobrecarga de energía los destruya, deberían funcionar indefinidamente o al menos mientras la computadora siga siendo útil para usted. La memoria flash también es muy resistente a los daños por impacto, a diferencia de los discos duros que se destruyen fácilmente si se caen, especialmente mientras los platos están girando.
Esta durabilidad los hace perfectos para portátiles, y es por eso que los ultrabooks como el Apple MacBook Air, el iMac y otros miembros de la familia de ordenadores Mac tienen SSD integrados de alto rendimiento.
"Durabilidad" en este caso no se refiere al fenómeno del desgaste de SSD, que cubrimos en la lista de desventajas a continuación.
Los SSD no sufren fragmentación
La fragmentación de datos es un problema real en los discos duros. Ocurre cuando se escriben datos nuevos en el primer espacio disponible en la unidad. Por lo tanto, un archivo determinado o un conjunto de archivos relacionados pueden tener sus datos dispersos por toda el área del plato físico de la unidad.
Esto destruye las velocidades de lectura secuencial y agrega un montón de tiempo de búsqueda porque los cabezales de las unidades vuelan por todas partes para encontrar todas las partes de un archivo. Los SSD, por su propia naturaleza, no sufren fragmentación. No es que los archivos no estén fragmentados. Es sólo que no importa porque no hay partes móviles y no hay tiempo para hablar..
La desfragmentación simplemente genera un desgaste innecesario en la unidad. Si quieres saber un poco más sobre la fragmentación de SSD, lee ¿Deberías desfragmentar un SSD?
Los SSD son silenciosos
¡Los discos duros hacen ruido! El zumbido del motor, el silbido del disco, los chasquidos de los cabezales de las unidades moviéndose hacia adelante y hacia atrás: ese ha sido el ruido de fondo para los usuarios de computadoras durante décadas.
Los SSD, por el contrario, no hacen ningún ruido. Esto puede parecer una ventaja trivial, pero los componentes ruidosos de la computadora son molestos. En algunos casos de uso, como en las computadoras utilizadas para grabar sonido, los niveles de sonido son críticos. Ha habido discos duros costosos con montajes y diseños especiales que han intentado frenar el ruido del disco duro, pero con los SSD, el problema está completamente resuelto.
Por eso ahora podemos tener un ordenador como el MacBook Air M1 de Apple, que no tiene ventiladores ni disco duro mecánico. ¡Todo el ordenador es de estado sólido y por lo tanto no hace ningún ruido!
Los SSD son pequeños y energéticamente eficientes
Los SSD ocupan mucho menos espacio que los HDD y necesitan mucha menos energía para funcionar. Eso significa que podemos tener computadoras, tabletas, teléfonos inteligentes y otros dispositivos electrónicos más pequeños y delgados que requieren unidades de almacenamiento rápidas y no volátiles.
Los SSD pueden entrar en suspensión casi por completo cuando no están en uso y, a diferencia de los HDD, pueden cambiar al modo de alto rendimiento casi instantáneamente. En conjunto, el consumo de energía de las SSD es especialmente importante para mejorar la duración de la batería de las computadoras móviles y otros dispositivos que las utilizan. Los dispositivos electromecánicos simplemente necesitan más energía que los dispositivos de estado sólido para funcionar.
Los SSD pueden reducir el tamaño de la instalación
Los SSD pueden reducir el tamaño de instalación de algunas aplicaciones, especialmente Juegos de vídeo. Cuando las aplicaciones dependen de la transmisión rápida de datos a la memoria, los desarrolladores pueden duplicar información en varias ubicaciones del disco HDD. Esto reduce los tiempos de búsqueda porque los cabezales de la unidad siempre están cerca de una copia de los datos que necesita. Es un truco inteligente, pero se consigue a expensas del espacio de almacenamiento.
Las aplicaciones diseñadas para SSD no necesitan hacer esto en absoluto. Dado que el SSD prácticamente no tiene latencia y puede leer datos desde cualquier lugar del disco inmediatamente, solo debe haber una copia de los datos..
Consolas como la PlayStation 5 ya han demostrado cuánto pueden reducir los SSD los tamaños de instalación, especialmente combinados con la compresión, lo que nos lleva a la siguiente ventaja.
Los SSD se pueden acelerar
Si pensaba que las SSD ya eran bastante rápidas, podría acelerar estas unidades para obtener cifras de rendimiento verdaderamente altas. Todo es gracias a la tecnología de compresión. Los datos se almacenan en el SSD en un formato muy comprimido. Cuando se solicita la información, se descomprime en tiempo real, amplificando efectivamente las velocidades de transferencia de datos sin procesar del SSD.
El único inconveniente es que necesita un procesador potente para descomprimir, pero los SSD actualmente no incluyen dicho procesador. Resulta que las GPU son excelentes para realizar este tipo de trabajo, por lo que utilizando API de software (interfaz de programador de aplicaciones) como Almacenamiento directo y RTX IO de Nvidia de Microsoft, las generaciones recientes de GPU pueden acelerar no sólo gráficos 3D sino también rendimiento SSD.
Las desventajas de los SSD
Los SSD tienen muchos atributos deseables, pero la tecnología no es perfecta. Algunos aspectos de la propiedad de una SSD no son tan agradables como nos gustaría.
Los SSD son más caros
Los discos duros han bajado mucho de precio y han aumentado la cantidad de datos que pueden almacenar a niveles de densidad increíbles. El resultado es que un gigabyte de datos HDD cuesta mucho menos que incluso la memoria flash NAND más barata.
Los precios de las SSD han caído precipitadamente en los últimos años, pero la gente en general todavía usa SSD relativamente pequeñas en el rango de 256 GB a 512 GB. Los SSD están reservados para aplicaciones y sistemas operativos, mientras que los HDD todavía tienen almacenamiento masivo para archivos multimedia o aplicaciones que no se benefician de las velocidades de SSD.
La buena noticia es que, como toda la tecnología de semiconductores, es probable que la densidad de los transistores y los procesos de fabricación muestren una tendencia exponencial que conduzca a menores costos y mayores cantidades de espacio. Por ahora, la mayoría de los presupuestos exigen una combinación de almacenamiento SSD y HDD.
Los SSD pueden desgastarse
Aunque los SSD son muy duraderos y pueden soportar más castigos que los HDD, además de tener una vida operativa más larga, sufren desgaste. El desgaste de las SSD ocurre porque la escritura de las SSD en las celdas de memoria es destructiva. Cada vez que se escribe un bit en una celda de memoria SSD, pierde su capacidad de mantener la carga un poco..
Con el tiempo, las escrituras repetidas en una celda la hacen inoperable. Los SSD SLC pueden manejar la mayor cantidad de escrituras repetidas antes de quemar una celda determinada, pero las celdas MLC, TLC y QLC son más vulnerables, en ese orden. Los primeros SSD de consumo podrían morir alarmantemente pronto, pero hoy en día las unidades tienen estrategias como la nivelación del desgaste y el aprovisionamiento excesivo para extender la resistencia de escritura del SSD.
El desgaste de SSD es un tema complejo, así que eche un vistazo a Todo lo que necesita saber sobre el desgaste de SSD para una discusión en profundidad.
Los SSD pueden deteriorarse rápidamente
Todas las formas de almacenamiento de datos eventualmente sucumben a la desintegración de bits.Esto sucede cuando el medio de almacenamiento se degrada tanto que ya no puede contener los datos en una forma legible.
Diferentes medios se pudren por varias razones, pero los discos duros pueden almacenarse durante décadas sin que la pudrición sea un problema. Los SSD, por otro lado, pueden perder sus datos después de sólo unos pocos años de almacenamiento. Esto sucede debido a la degradación de la capa aislante que mantiene la carga en cada celda de memoria. Si la cantidad se filtra, ¡la celda está vacía y no contiene datos!
Parece que el deterioro de los bits ocurre más rápidamente si los SSD se guardan en un entorno demasiado caluroso, pero de cualquier manera, probablemente no sean la mejor opción para almacenar datos en un cajón en algún lugar.
La recuperación de datos SSD es difícil o imposible
Existe una industria sofisticada basada en el arte de recuperar datos de discos duros mecánicos. Si tiene suficiente dinero para gastar, incluso puede recuperar datos de unidades que se hayan destrozado, ya que un especialista literalmente reconstruye la unidad a partir de pedazos.
A un nivel más mundano, puedes recuperar datos que se eliminaron accidentalmente porque los discos duros no eliminan los datos físicos cuando los eliminas en Windows u otro sistema operativo. En cambio, esa área de la unidad simplemente se marca para ser sobrescrita. Siempre que la sobrescritura aún no haya ocurrido, puedes recuperarla usando un software especial.
Los SSD hacen que sea casi imposible recuperar algo si la unidad se daña o se eliminan archivos. Si un El disco duro está dañado sufre una sobretensión eléctrica, aún puedes reconstruirlo con nuevos componentes electrónicos de la unidad, pero como un SSD es completamente eléctrico, toda la memoria podría estropearse..
Tampoco ayuda que los SSD tengan controladores sofisticados que hacen muchas cosas con sistemas operativos de datos físicos que desconocen. Por ejemplo, el comando TRIM utilizado por los SSD SATA elimina de forma preventiva las celdas de memoria que han sido marcadas para su eliminación para acelerar el proceso de escritura de nuevos datos. ¡Así que el truco de recuperación no funcionará con ellos!
El futuro es el estado sólido
Si bien los SSD no son perfectos, representan tal salto en el rendimiento de las unidades de almacenamiento que su eventual dominio del mercado del almacenamiento parece inevitable. Con el tiempo, esperamos que incluso los SSD SLC bajen de precio, mientras que los tipos SSD menos duraderos serán aún más inteligentes a la hora de limitar el desgaste.
La tecnología de disco duro también tuvo una buena cantidad de problemas en los primeros días, pero tenemos la sensación de que cualquier problema que aún tengan los SSD se resolverá en un tiempo récord.
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