Unidad de estado sólido

Una Unidad de Estado Sólido o SSD (del inglés solid state drive) es un dispositivo de almacenamiento de datos que usa memoria no volátil tales como flash, o memoria volátil como la SDRAM, para almacenar datos, en lugar de los platos giratorios magnéticos encontrados en los discos duros convencionales.

Aunque técnicamente no son discos a veces se traduce erróneamente en español la 'D' de SSD como disk cuando en realidad representa la palabra drive, que podría traducirse como unidad o dispositivo. Por otro lado, aunque no son discos, son categorizados como discos duros, ya que son los sustitutos naturales de los discos duros y adquirieron automáticamente la misma denominación por muy errónea que sea.

Definición

Una memoria de estado sólido es un dispositivo de almacenamiento secundario hecho con componentes electrónicos de estado sólido para su uso en equipos informáticos en reemplazo de una unidad de disco duro convencional, como memoria auxiliar o para la fabricación de unidades híbridas compuestas por SSD y disco duro.

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, computadoras portátiles, etc.).

Diseño y funcionamiento

Archivo:Open HDD and SSD.JPG

Chasis abierto de un disco duro tradicional de 2'5" (izquierda). Interior de un dispositivo de estado sólido (centro). Aspecto de un dispositivo SSD indicado especialmente para ordenadores portátiles (derecha).

Los SSD basados en memoria volátil como la SDRAM están caracterizados por su rápido acceso a datos, menos de 0'01 milisegundos y son usados primariamente para acelerar aplicaciones que de otra manera serían frenados por la latencia de los discos duros.

Los SSD basados en DRAM típicamente incorporan una batería interna y sistemas de respaldo de disco para asegurar la persistencia de datos. Si la alimentación eléctrica externa se perdiese por cualquier razón, la batería podría mantener la unidad encendida lo suficiente como para copiar todos los datos de la memoria RAM al disco de respaldo. Después de la restauración de energía, los datos se vuelven a copiar desde el disco de respaldo a la RAM y el SSD continúa su operación normalmente.

Sin embargo, la mayoría de los fabricantes usan memoria flash no volátil para crear alternativas más compactas y robustas que los SSD basados en DRAM. Estos SSD basados en flash, también conocidos como discos flash, no requieren baterías, permitiendo a los fabricantes replicar tamaños habituales del disco duro (1,8, 2,5 y 3,5 pulgadas). Además, la no volatilidad permite a los SSD flash mantener memoria incluso tras una pérdida repentina de energía, asegurando la permanencia de los datos. Al igual que los SSD DRAM, los SSD flash son extremadamente rápidos al no tener partes móviles, reduciendo ostensiblemente el tiempo de búsqueda, latencia y otros retardos electromecánicos inherentes a los discos duros convencionales, aunque los SSD flash son significativamente más lentos que los SSD DRAM.

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 4GB 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.

Tecnologías

Dichos dispositivos almacenan la información no volátil en celdas mediante puertas lógicas "Y Negadas", también conocidas como NAND (Negative-AND). Actualmente las celdas son fabricadas mediante dos tecnologías distintas:

Comparación entre Chips MLC y SLC

SLC

Del inglés Single Level Cell o Celda de Nivel Individual. Este proceso consiste en cortar las obleas de silicio y obtener chips de memoria. Este proceso monolítico tiene la ventaja de que los chips son considerablemente más rápidos que los de la tecnología opuesta(MLC), mayor longevidad, menor consumo, un menos tiempo de acceso a los datos. A contrapartida, la densidad de capacidad por chips es menor, y por ende, un considerable mayor precio en los dispositivos fabricados con éste método. A nivel técnico, pueden almacenar solamente 1 bit de datos por celda.

MLC

Del inglés Multi Level Cell o Celda de Nivel Múltiple. Este proceso consiste en apilar varios moldes de la oblea para formar un sólo chip. Las principales ventajas de este sistema de fabricación es tener una mayor capacidad por chip que con el sistema SLC y por tanto, un menor precio final en el dispositivo. A nivel técnico es menos fiable, durable, rápido y avanzado que las SLC. Éstos tipos de celdas almacenan 2 bits por cada una, es decir 4 estados, por esa razón las tasas de lectura y escritura de datos se ven mermadas

Ventajas e inconvenientes

Ventajas

Los dispositivos de estado sólido basados en Flash tienen varias ventajas únicas frente a los Discos Duros mecánicos:

• Arranque más rápido.
• Gran velocidad de escritura.
• Mayor rapidez de lectura - Incluso más de 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. (Véase Desfragmentación)
• 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.

Limitaciones

Los dispositivos de estado sólido basados en flash tienen también varias desventajas:

• Precio - Los precios de las memorias flash son considerablemente más altos en relación Precio/GB, la principal razón de su baja demanda. Sin embargo, ésta 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 mecánico los datos son completamente perdidos 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.
• Vulnerabilidad contra ciertos tipo de efectos - Incluyendo pérdida de energía abrupta (especialmente 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).
• Capacidad - A día de hoy, tienen menor capacidad que la de un disco duro convencional, que llega a superar los 2 Terabytes.

Antiguas desventajas ya solucionadas:

• Degradación de rendimiento al cabo de mucho uso en las memorias NAND (solucionado con el sistema TRIM).
• Menor velocidad en operaciones I/O secuenciales. (Ya se ha conseguido una velocidad similar).

Véase también

• Memoria (informática)