Las unidades de estado sólido (SSD) se están convirtiendo rápidamente en el almacenamiento informático preferido para sistemas operativos y aplicaciones. Los encontrará en las últimas computadoras portátiles, teléfonos, tabletas e incluso consolas.
Con un excelente rendimiento y durabilidad, estas unidades están causando sensación, pero ¿qué es exactamente una SSD?
¿Cómo funcionan las unidades de disco duro tradicionales (HDD)?
Para comprender qué hace que los SSD sean diferentes, debemos retroceder brevemente el reloj y observar las unidades de disco duro (HDD) tradicionales. Un HDD era el tipo de unidad estándar que encontraría en prácticamente todas las computadoras hasta hace poco.
Dentro del HDD, encontrará uno o más discos giratorios llamados platos. Cada plato se divide en pistas y sectores. Los platos suelen estar hechos de aluminio o vidrio y están recubiertos con material magnético.
La superficie de los platos contiene miles de millones de áreas individuales, cada una de las cuales representa un solo 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, las diminutas cabezas de lectura y escritura unidas a los brazos oscilantes flotan un pelo por encima del plato leyendo o escribiendo en la unidad.
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 RAM que con 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 de SSD, que administra cómo y dónde se almacenan los datos, pero la mayor parte de un SSD consiste en chips de memoria flash.
La memoria flash es una memoria no volátil. La memoria volátil, como la RAM, no persiste cuando se apaga la alimentación; 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. ¡Esta es la razón por la cual las unidades de memoria 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. Su nombre proviene de uno de los tipos de compuertas lógicas que puedes hacer 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, puede saber si representa un uno o un cero. Para cambiar el contenido de una celda, simplemente modifica el nivel de carga dentro de ella.
Hay muchas variaciones diferentes en la tecnología dentro del mundo de la memoria NAND. Por ejemplo, es posible que haya visto algunos SSD de Samsung etiquetados como V-NAND o NAND vertical. Aquí, las celdas de memoria se apilan verticalmente, lo que permite una mayor capacidad de almacenamiento en la misma huella de silicio. Intels 3D NAND 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
Todas las memorias flash NAND no son iguales en cuanto a densidad de datos y rendimiento. Recordará de nuestra discusión anterior que 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 . Las memorias MLC (celda de varios niveles) y TLC (celda de triple nivel) almacenan dos y tres bits de datos por celda, respectivamente. La memoria QLC (celda de nivel cuádruple) lo lleva a cuatro bits por celda.
Cuantos más bits de datos pueda almacenar en una sola celda, más económica puede ser su SSD o más datos puede incluir en el mismo espacio. Esto suena como una gran idea, pero gracias a la forma en que funcionan los SSD, las unidades mueren 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 solo se encuentra en unidades de alta gama.
Como tal, la mayoría de los SSD de consumo usan 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 los SSD se diseñaron inicialmente para reemplazar los HDD, los primeros dispositivos destinados a los escritorios de los consumidores estaban destinados a ubicarse donde antes estaban los discos duros.
Aquí es donde entra en escena el diseño SSD SATA de 2,5 pulgadas. 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 tiene 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 puede comprar adaptadores que le permitan colocar una unidad de 2,5 pulgadas en una bahía de escritorio de 3,5 pulgadas.
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 tener dos caras 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!
Los SSD NVMe usan el estándar Non-Volatile Memory Express, que es cómo la computadora puede acceder a la memoria SSD usando 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 las unidades SSD se están convirtiendo rápidamente en el estándar de la tecnología de almacenamiento. Si bien algunos problemas iniciales los mantuvieron fuera del mundo de la informática convencional durante un tiempo, ahora están en el punto en que podemos recomendarlos a cualquiera. Incluso las últimas consolas de videojuegos ahora usan SSD. Estas son las fortalezas clave que han llevado a las unidades SSD a 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 encontrará en las computadoras en estos días puede alcanzar entre 100 MB/s y 250 MB/s si está buscando en el mercado de gama alta.
Los SSD M.2 PCIe típicos, como los que se encuentran en las computadoras portátiles de gama media, ofrecen de 2,5 a 3,5 GB/s. Los SSD M.2 PCIe más recientes se están acercando a los 8 GB/s, lo cual es una cantidad de datos alucinante. Las velocidades de escritura secuencial suelen ser un poco más lentas que las velocidades 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 colocar los cabezales de disco en 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 de qué manera lo corte, los SSD se encuentran en un universo de rendimiento diferente incluso al de los mejores discos duros mecánicos, sin importar de qué manera lo corte.
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 por los datos de sus unidades de almacenamiento. Es una manera fantástica de dar 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 subida de tensión los destruya, deberían funcionar indefinidamente o al menos mientras la computadora siga siendo útil para usted. La memoria flash también es muy resistente al daño por impacto, a diferencia de los discos duros que se destruyen fácilmente si se caen, especialmente cuando los platos giran.
Esta durabilidad los hace perfectos para computadoras portátiles, y es por eso que los ultrabooks como Apple MacBook Air, iMac y otros miembros de la familia de computadoras Mac tienen SSD integrados de alto rendimiento.
La durabilidad en este caso no se refiere al fenómeno del desgaste de SSD, que se cubre en la lista de desventajas a continuación.
Los SSD no sufren fragmentación
Las fragmentaciones de datos son un problema real en los discos duros. Ocurre cuando se escriben nuevos datos 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 todo el área del disco físico de la unidad.
Esto destruye las velocidades de lectura secuencial y agrega una tonelada de tiempo de búsqueda porque los cabezales de la unidad 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 solo que no importa porque no hay partes móviles y no hay tiempo de búsqueda para hablar.
La desfragmentación solo genera un desgaste innecesario en el disco. Si desea saber un poco más sobre la fragmentación de SSD, lea ¿Debería desfragmentar un SSD?
Los SSD son silenciosos
¡Los discos duros son ruidosos! El zumbido del motor, el silbido del disco, los chasquidos de los cabezales de la unidad moviéndose hacia adelante y hacia atrás han 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 las computadoras utilizadas para la grabación de sonido, los niveles de sonido son críticos. Ha habido discos duros caros con montajes y diseños especiales que han tratado de frenar el ruido de los HDD, pero con los SSD, el problema se resuelve por completo.
Por eso ahora podemos tener un ordenador como el Apple M1 MacBook Air, que no tiene ventiladores ni disco duro mecánico. ¡Toda la computadora es de estado sólido y por lo tanto no hace ningún ruido!
Los SSD son pequeños y eficientes energéticamente
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 casi por completo en suspensión cuando no están en uso y, a diferencia de los HDD, pueden cambiar al modo de alto rendimiento casi al instante. En su conjunto, el consumo de energía de las unidades SSD es especialmente importante para obtener una mejor 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 los tamaños de instalación
Los SSD pueden reducir los tamaños de instalación de algunas aplicaciones, especialmente los videojuegos. Cuando las aplicaciones dependen de la transmisión rápida de datos a la memoria, los desarrolladores pueden duplicar la información en múltiples ubicaciones en el disco duro. 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 a expensas del espacio de almacenamiento.
Las aplicaciones diseñadas para SSD no necesitan hacer esto en absoluto. Dado que la SSD prácticamente no tiene latencia y puede leer datos de cualquier parte de la unidad de inmediato, 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 en combinación 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 realmente de alta velocidad. Todo gracias a la tecnología de compresión. Los datos se almacenan en el SSD en una forma muy comprimida. 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 hacer este tipo de trabajo, por lo que al usar API de software (interfaz de programador de aplicaciones) como DirectStorage de Microsoft y Nvidias RTX IO, las últimas generaciones de GPU pueden acelerar no solo los gráficos 3D sino también el rendimiento de SSD.
Las desventajas de los SSD
Los SSD tienen muchos atributos deseables, pero la tecnología no es perfecta. Algunos aspectos de la propiedad de 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 el flash NAND más económico.
Los precios de las SSD han caído vertiginosamente en los últimos años, pero la gente generalmente todavía usa SSD relativamente pequeñas en el rango de 256 GB a 512 GB. Las SSD están reservadas para aplicaciones y sistemas operativos, mientras que las HDD aún tienen almacenamiento masivo para archivos multimedia o aplicaciones que no se benefician de las velocidades de las SSD.
La buena noticia es que, como toda tecnología de semiconductores, es probable que la densidad de transistores y los procesos de fabricación muestren una tendencia exponencial que conduzca a un menor precio y una mayor cantidad de espacio. Por ahora, la mayoría de los presupuestos exigen una combinación de almacenamiento SSD y HDD.
Los SSD pueden desgastarse
Si bien 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 SSD ocurre porque la escritura de 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 solo un poco.
Con el tiempo, las escrituras repetidas en una celda la hacen inoperable. Los SSD SLC pueden manejar las escrituras más repetidas antes de freír 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 sobreaprovisionamiento 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 uso y desgaste de SSD para una discusión en profundidad.
Los SSD pueden sufrir una putrefacción rápida de bits
Todas las formas de almacenamiento de datos eventualmente sucumben a la podredumbre de los 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 se pueden almacenar durante décadas sin que la pudrición sea un problema. Los SSD, por otro lado, pueden perder potencialmente sus datos después de solo 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 la putrefacción de los bits ocurre más rápido si los SSD se mantienen en un ambiente 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 construida en torno al arte de recuperar datos de discos duros mecánicos. Si tiene suficiente dinero para gastar, incluso puede recuperar datos de unidades que han sido destrozadas, ya que un especialista literalmente reconstruye la unidad a partir de piezas.
En un nivel más mundano, puede recuperar datos que se eliminaron accidentalmente porque los discos duros no eliminan los datos físicos cuando los elimina en Windows u otro sistema operativo. En cambio, esa área de la unidad simplemente se marca para sobrescribirla. Siempre que la sobrescritura no haya ocurrido todavía, puede recuperarla usando un software especial.
Los SSD hacen que sea casi imposible recuperar nada si la unidad está dañada o si se eliminan los archivos. Si una unidad de disco duro se daña por una sobrecarga eléctrica, aún puede reconstruirla con una nueva unidad electrónica, pero dado que una SSD es completamente eléctrica, toda la memoria podría quemarse.
Tampoco ayuda que los SSD tengan controladores sofisticados que hacen muchas cosas con sistemas operativos de datos físicos que no conocen. Por ejemplo, el comando TRIM utilizado por los SSD SATA elimina de forma preventiva las celdas de memoria que se han marcado para su eliminación para acelerar el proceso de escritura de nuevos datos. ¡Entonces el truco de recuperación no funcionará en ellos!
El futuro es de estado sólido
Si bien los SSD no son perfectos, representan un salto tan grande 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 de SSD menos duraderos se volverán aún más inteligentes cuando se trata de limitar el desgaste.
