DISCO DE ESTADO SÓLIDO SSD INTEGRANTES: CHAVEZ GUTIERREZ, BRYAN
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PARIMANGO LEON, WUILDER
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GUTIERREZ LEIVA, JARECK
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Historia de los SSD • El primer dispositivo que puede ser considerado como una unidad de estado sólido fue el modelo Bulk Core de la empresa Dataram, estrenado en el mercado el año 1976. Contenía ocho módulos de memoria con capacidad de 256KB cada uno, entregando 2MB de almacenamiento total en un chasis de 50 centímetros de ancho. • Y es que consistía en módulos de memoria RAM más que chips particularmente hechos para SSDs, como los MLC o SLC actuales que claramente en ese entonces no existían, por lo que era necesario apilar memorias RAM para lograr el mismo objetivo. • De ahí en adelante los productos que existieron mantuvieron la esencia de ser "discos de memoria RAM", tal como el primogénito, costando una cantidad brutal de dinero para ser adquiridos. Eso hasta el año 1988, cuando el fabricante Digipro creó las primeras memorias flash para almacenamiento masivo. Llamados NOR flash, estos chips permitían módulos de hasta 16MB de capacidad por USD$5.000.
• Durante toda la década de los 90 el rubro continuó desarrollándose principalmente en el área de los servidores profesionales, hasta que en 2003 la empresa Transcend estrenó un modelo que se conectaba a PCs del mercado general a través de un puerto Parallel ATA IDE, siendo el de uso más común en la época. El modelo más amplio era de 512MB y utilizaba memorias flash, por lo que podría decirse fue el primer producto que honestamente buscó masificarse. • De ahí en más vendría la llegada en masa de los SSD: desde 2006 en adelante Samsung, Sandisk, Intel y varios otros fabricantes se especializaron en esta clase de productos, desarrollándose las tecnologías SLC, MLC, TRIM y varias más de las vistas hoy. Podría decirse que el desarrollo fue rápido, ya que en menos de siete años pasamos de tener costosos módulos de 32GB hasta económicos 250GB, integrándose de forma masiva en varios modelos de notebooks y ofreciéndose además por un bajo precio en unidades independientes para actualizar toda clase de PC. • sin duda hoy vivimos la mejor época de los SSD, ya que el precio de las memorias flash ha bajado considerablemente durante los últimos meses y eso ha permitido romper la barrera psicológica de "un GB por dólar", encontrándose modelos que incluso llegan a costos menores. La época dorada de esta tecnología, podría decirse, está recién comenzando.
Que es un SSD ?? • SSD es el acrónimo de Solid State Disk, disco de estado sólido en castellano. Este es el nombre que se usó en principio para denominar a la nueva generación de dispositivos de almacenamiento para PC aunque debido a que no llevan discos en su interior en la actualidad es más correcto usar Solid State Drive, es decir unidad de estado sólido. • En estos al contrario que ocurre con los discos duros convencionales se utiliza una memoria formada por semiconductores para almacenar la información, muy parecida a la que puedes encontrar en otros dispositivos como en los USB o las tarjetas de memoria de las cámaras digitales. • Consta de una memoria no volátil, en lugar de los platos giratorios y cabezal, que son encontrados en las unidades de disco duro convencionales. Sin partes móviles, una unidad de estado sólido pretende reducir drásticamente el tiempo de búsqueda, latencia y otros, esperando diferenciarse positivamente de sus primos hermanos los discos duros. • Al ser inmune a las vibraciones externas, lo hace especialmente apto para su uso en computadoras móviles (instaladas p.ej. en aviones, automotores, notebooks, etc.).
• Para entender mejor esta nueva tecnología explicaremos de manera sencilla como funciona un disco duro convencional. En estos tenemos una serie de platos sobre los que para escribir la información se utilizan campos magnéticos. Para acceder a los datos, al igual que ocurre en un tocadiscos, se utilizan varias cabezas que se encargan de las lecturas y las escrituras. • Este modo de funcionamiento hace que un disco duro convencional tenga varios inconvenientes:
Tiempos de lectura/escritura diferidos • Los discos deben de girar continuamente mientras las cabezas se mueven angularmente. Esto implica que no se acceda a toda la información a la misma velocidad. El tiempo depende de lo alejados que estén los datos en el momento que quieras acceder a ellos. • Esto que puede parecer un problema trivial, no lo es. Si un archivo no está almacenado de manera contigua en el disco se deberán de realizar varios saltos para conseguir leer toda la información. Por esto las prestaciones de los discos convencionales sufren tanto si no realizas de vez en cuando una desfragmentación, que no es más que poner los datos de cada uno de los archivos de forma contigua.
Fiabilidad • Su funcionamiento hace que estos discos duros sean vulnerables a los movimientos. Incluso en las unidades más antiguas había que aparcar, es decir dejar fijas, las cabezas si no se iba a usar el disco duro para evitar que estas dañaran los platos. Esto ya no es necesario pero aun así siguen teniendo problemas con golpes y vibraciones.
TIPOS DE SSD • Hay varias formas de clasificar las unidades de estado sólido. Primero, haremos la diferenciación en relación al modo en que se conectan a la computadora, existiendo dos clases de puertos principales por los que podemos hacer la conexión entre estos dispositivos y la placa madre del PC: • SATA: Es el puerto más común por el que hoy también se conectan los discos duros. En su versión para PC de escritorio, consta de un delgado cable que va de la unidad a la placa madre. Existe además mSATA, que sólo otorga el puerto para conectar directamente, sirviendo para notebooks y portátiles. • PCI Express: Utilizado comúnmente por las tarjetas de video en una computadora de escritorio, este puerto es de alta velocidad para modelos de rendimiento profesional que rondan los 1000MB/seg o 2000MB/seg, siendo grandes tarjetas, que abren una nueva categoría de SSD para usuarios exigentes y que poseen mucho dinero, ya que son costosas. PD: Samsung está comenzando a fabricar pequeños SSD PCI Express para notebooks en forma masiva, así que ojo. •
SSD SEGÚN EL TIPO DE MEMORIA UTILIZADA • Memoria NAND Flash: Las de uso más común, son un chip de silicio que también se utiliza en pendrives y posee una memoria no volátil, es decir, incluso cuando no posee energía es capaz de guardar los datos que tiene grabados.
MEMORIA NAND FLASH
DISCO DURO NAND FLASH
Memoria DRAM: Más costosos y menos comunes, los módulos de memoria DRAM son los mismos que se utilizan en las memorias RAM, permitiendo una mayor velocidad y tiempos de respuesta menores. Son poco adecuados para SSD de uso cotidiano ya que requieren de electricidad continua para "recordar" los datos que tienen grabados, sin embargo, ofrecen un rendimiento excepcional. MEMORIA DRAM DE SAMSUNG
• Finalmente, haremos la distinción entre los tipos de tecnologías que son utilizadas para conformar las memorias flash NAND, existiendo tres categorías:
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Single Level Cell (SLC): Cuando se obtiene una oblea de silicio y se corta para obtener un único chip de memoria, nacen las unidades SLC. Al ser simples, son las más rápidas y de menor consumo energético, aunque son las más costosas de fabricar de todas. Se pueden escribir sólo en dos estados (bloque vacío o bloque lleno) y de ahí vienen sus propiedades positivas. Es la primera que se empleo. Tenemos un bit por celda. En la actualidad las podemos ver en entornos de servidor debido a su alto precio.
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Multi-Level Cell (MLC): Cuando se apilan varias capas de una oblea de silicio, obtenemos unos chips de memoria flash NAND. Es de uso más común porque son más densas y se consigue mayor capacidad en el mismo espacio, significando además un precio más reducido (tres veces más económico que SLC). Sin embargo, los chips son más lentos y menos longevos que los SLC. Se escriben en cuatro estados (en la imagen). Tenemos dos bits por celda. Pueden almacenar cuatro estados.
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Triple Level Cell (TLC): Los más económicos de todos: valen un 30% menos que los MLC. Son de gran densidad y por ende, se puede obtener gran capacidad de almacenamiento digital en poco espacio físico y se escriben en ocho estados, viniendo de allí su economía. Pero son más lentos que los MLC y tienen un tiempo de vida menor, ya que permiten sólo entre 1.000 y 5.000 ciclos de escritura y lectura hasta quedar inservibles (SLC: 100.000 ciclos, MLC: 10.000 ciclos). Tenemos tres bits por celda. Pueden almacenar ocho estados.
VENTAJAS • Arranque más rápido, al no tener platos que necesiten tomar una velocidad constante. • Gran velocidad de escritura. • Mayor rapidez de lectura, incluso 10 veces más que los discos duros tradicionales más rápidos gracias a RAIDs internos en un mismo SSD. • Baja latencia de lectura y escritura, cientos de veces más rápido que los discos mecánicos. Lanzamiento y arranque de aplicaciones en menor tiempo - Resultado de la mayor velocidad de lectura y especialmente del tiempo de búsqueda. Pero solo si la aplicación reside en flash y es más dependiente de la velocidad de lectura que de otros aspectos. • Menor consumo de energía y producción de calor - Resultado de no tener elementos mecánicos. Sin ruido - La misma carencia de partes mecánicas los hace completamente inaudibles. Mejorado el tiempo medio entre fallos, superando 2 millones de horas, muy superior al de los discos duros. • Seguridad - permitiendo una muy rápida "limpieza" de los datos almacenados. Rendimiento determinístico - a diferencia de los discos duros mecánicos, el rendimiento de los SSD es constante y determinístico a través del almacenamiento entero. El tiempo de "búsqueda" constante.
• El rendimiento no se deteriora mientras el medio se llena. • Menor peso y tamaño que un disco duro tradicional de similar capacidad. • Resistente - Soporta caídas, golpes y vibraciones sin estropearse y sin descalibrarse como pasaba con los antiguos discos duros, gracias a carecer de elementos mecánicos. • Borrado más seguro e irrecuperable de datos; es decir, no es necesario hacer uso del Algoritmo Gutmann para cerciorarse totalmente del borrado de un archivo.
DESVENTAJAS • Precio - Los precios de las memorias flash son considerablemente más altos en relación precio/gigabyte, la principal razón de su baja demanda. Sin embargo, esta no es una desventaja técnica. Según se establezcan en el mercado irá mermando su precio y comparándose a los discos duros mecánicos, que en teoría son más caros de producir al llevar piezas metálicas. • Menor recuperación - Después de un fallo físico se pierde completamente los datos pues la celda es destruida, mientras que en un disco duro normal que sufre daño mecánico los datos son frecuentemente recuperables usando ayuda de expertos. • Capacidad - A día de hoy, tienen menor capacidad máxima que la de un disco duro convencional, que llega a superar los tres terabytes. • El número de ciclos de lectura y escritura de estas unidades, se reduce a medida que se reduce el tamaño de los transistores de memoria, por lo que las más recientes tienen un menor tiempo de vida total. Se espera que este problema se solucione próximamente
ANTIGUAS DESVENTAJAS YA SOLUCIONADAS • Degradación de rendimiento al cabo de mucho uso en las memorias NAND (solucionado, en parte, con el sistema TRIM). • Menor velocidad en operaciones E/S secuenciales. (Ya se ha conseguido una velocidad similar). Vulnerabilidad contra ciertos tipo de efectos - Incluyendo pérdida de energía abrupta (en los SSD basado en DRAM), campos magnéticos y cargas estáticas comparados con los discos duros normales (que almacenan los datos dentro de una jaula de Faraday).
FUNCIONAMIENTO COMO RAM • Las unidades de estado sólido son especialmente útiles en un ordenador que ya llegó al máximo de memoria RAM. Por ejemplo, algunas arquitecturas x86 tienen 4 GiB de límite, pero éste puede ser extendido colocando un SSD como archivo de intercambio (swap). Estos SSD no proporcionan tanta rapidez de almacenamiento como la memoria RAM principal debido al cuello de botella del bus que los conecta y a que la distancia de un dispositivo a otro es mucho mayor, pero aun así mejoraría el rendimiento con respecto a colocar el archivo de intercambio en una unidad de disco duro tradicional.
DISCO DURO(HDD) VS SSD(ESTADO SOLIDO) • Las unidades de estado sólido (SSD, del inglés solid state drives) ofrecen una solución de almacenamiento de datos de alta velocidad y bajo consumo para las necesidades informáticas de consumidores, fabricantes de equipo original (OEM, del inglés original equipment manufacturer) y empresas. Con un rendimiento mejorado para aplicaciones de consumidores y empresas, las SSD ofrecen velocidades de datos muy superiores a las de las unidades de disco duro (HDD, del inglés hard-disk drive) tradicionales. Las SSD también se calientan menos y utilizan menos energía que las HDD, con lo que utilizan menos recursos del sistema. • En el caso de los consumidores, las SSD de SanDisk ofrecen la potencia computacional adicional necesaria para estar a la altura de los juegos y las aplicaciones de última generación.
• Para las empresas, las SSD de SanDisk ofrecen un rendimiento superior tanto en la configuración autónoma como en la de aceleración de caché de unidad doble. Y, como SanDisk fabrica SSD con especificaciones y formatos personalizados, los OEM pueden confiar en que SanDisk satisfará tanto sus necesidades de diseño como sus requisitos de rendimiento. • Actualmente ya hay una opción más si no quieres que tu computadora tenga un disco duro (HDD), ahora puedes instalar una Unidad de Estado Sólido (SSD) que ayudará a que tu equipo tenga un mayor desempeño y más vida. Pero, ¿cuáles son las características que hacen mejor a un SSD que a un HDD? •
A continuación veremos cuáles son las grandes diferencias entre ellos:
BIBLIOGRAFIA • http://www.fayerwayer.com/2013/06/todo-lo-que-debes-saber-sobre-las-unidades-de-estadosolido-ssd/ • http://computadoras.about.com/od/preguntas-frecuentes/a/Que-Es-Un-Disco-Duro-Ssd.htm • http://www.informaticamoderna.com/Unidades_SSD.htm • http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/13133169/Que-es-una-unidad-en-estado-solidoSSD.html • http://www.lacie.com/la/technologies/technology.htm?id=10040 • http://es.scribd.com/doc/2197340/SSD-VS-HDD-UNIDADES-DE-ESTADO-SOLIDO-VS-UNIDADES-DEDISCO-DURO
