El origen del término disco duro está casi en los albores del PC. Cuando el medio de almacenamiento más común era el disco flexible [Ver Floppy ] . Los medios de almacenamiento magnético evolucionaron y convirtieron las láminas flexibles de los disquetes en platos rígidos capaces de almacenar muchos más datos. En la actualidad, la tecnología de almacenamiento electrónico, es decir, los discos SSD [Ver SSD], están empezando a aparecer en los ordenadores, entre otras cosas, porque, al carecer de partes móviles, tienen ventajas evidentes en aspectos tan críticos como el rendimiento o la resistencia frente a golpes o movimientos bruscos. La tecnología empleada en los discos de estado sólido es la misma que la empleada en las llaves USB[Ver USB], la memoria NAND[Ver NAND].
La tecnología de almacenamiento magnético ha permanecido básicamente invariable durante décadas, con notables mejoras en la implementación de sus fundamentos tecnológicos, pero sin novedades revolucionarias más allá del paso de Parallel ATA [Ver PATA] a Serial ATA [Ver SATA] o la introducción de la tecnología de almacenamiento perpendicular [Ver PMR]. Sin duda son pasos hacia adelante, pero en el fondo, los discos duros son esencialmente iguales: platos de aluminio recubiertos de partículas magnéticas susceptibles de ser polarizadas por los cabezales magnéticos de modo que se codifique la información mediante esa polaridad. En un disco magnético se trabaja con multitud de partes móviles y mecánicas de elevada precisión donde hay que manejar velocidades de rotación de hasta 15.000 rpm o fuertes aceleraciones en los cabezales de lectura y escritura, por no hablar de lo delicado de estos mecanismos donde un mero roce del cabezal con la superficie magnética supone dañar datos de manera irreversible.
La tecnología de almacenamiento magnético, tiene algunas limitaciones debidas a la presencia de partes móviles, y también alguna ventaja como es un precio por GB extraordinariamente bajo, y una densidad de almacenamiento muy elevada, con capacidades de más de 2 TB en una misma unidad de 3.5 Pulgadas.
Se las conoce también como discos de estado sólido. Hacen la misma función que un disco convencional pero funcionan de un modo diferente a nivel interno
Como cualquier tecnología las unidades SSD tienen sus puntos fuertes. Son tantos que en su mayor coste económico por gigabyte esta mas que justificado. Estos son sus puntos más importantes
Desde la aparición de estas unidades siempre se ha hablado de que su principal ventaja en su mayor velocidad von respecto a los discos magnaticos y en eso no hay discusión. Incluso con las peores unidades y con los peores resultados se obtienen velocidades mucho mayores.
Al carecer de cualquier tipo de elemento mecánico o móvil soportan sin ningún problema vibraciones o golpes y son más tolerantes a las altas temperaturas.
Mantener un disco girando a 5.400 0 7200 0 incluso a 10.000 revoluciones por segundo requiere energía aunque no se este accediendo a datos. En cambio acceder a los datos en un SSD requiere de muy poca energía y aun menos para mantener la unidad a la espera para realizar operaciones.
Aunque es un factor menos critico, conviene saber que los discos SSD no emiten ningún ruido. Al contrario que la mecánica de las unidades magnéticas, la electrónica es totalmente silenciosa
Todas las unidades que se fabrican harta hoy (Oct-2010) tienen le formato 2,5"" igual que los discos duros de los ordenadores portátiles, aunque la realidad es que podrían ser más pequeños. Su peso, al prescindir de elementos mecánicos y a veces por usar plástico en su fabricación de la carcasa también es muy inferior
Mientras que el conste por Gigabyte de un disco magnético ronda entre los 10 y 15 céntimos de euro en una unidad SSD el precio se dispara hasta los 2 euros en el mejor de los casos, pudiendo alcanzar hasta los 4,5 euros por gigabyte.
Además las capacidades máximas de estas unidades están muy lejos de la de los discos magnéticos
El sistema de organización de los datos en la memoria flash de las unidades SSD hace que el rendimiento disminuya cuando se escriben datos, se borran y después e vuelven a escribir sobre un mismo bloque. El problema está directamente relacionado con cómo se marcan los bloques del disco cuando están libres.
El comando Trim se ha diseñado para evitar los graves problemas de degradación que sufrían las primeras unidades SSD y básicamente, mejora como se ponen de acuerdo el sistema operativo y el controlador del SSD a la hora de marcar el espacio libre
En el caso de fallo por avería de la unidad SDD, la recuperación de datos es (actualmente) imposible)
La tecnología de almacenamiento electrónico, es decir, los discos SSD[Ver SSD], están empezando a aparecer en los ordenadores, entre otras cosas, porque, al carecer de partes móviles, tienen ventajas evidentes en aspectos tan críticos como el rendimiento o la resistencia frente a golpes o movimientos bruscos. La tecnología empleada en los discos de estado sólido es esencialmente la misma que la empleada en las llaves USB [Ver USB], la memoria NAND[Ver NAND], pero con mejores tiempos de acceso y sobre todo por la presencia de un controlador, que en principio, se encarga de arbitrar las transferencias da datos entre el disco y el sistema operativo. Cada célula de memoria NAND en un disco SSD puede almacenar, o bien "1" o "0", o bien "00", "01", "10" o "11" En el primer caso la memoria se denomina SLC [Ver SLC](Single Level Cell) y en el segundo se habla de memoria MLC [Ver MLC](Multi Level Cell). Los discos SLC son mucho más caros que losMLC, pues cada celda de memoria sólo puede almacenar un estado, mientras que en el caso deMLC, cada celda permite almacenar cuatro estados. A cambio, el proceso de escritura se hace más complejo y se reduce el número de ciclos de borrado que se pueden completar antes de que el disco no sea capaz de almacenar datos válidos, Así, de los 100.000 ciclos de tos discos SLC, se pasa a los 10.000 de los discosMLC.
En un disco magnético no hay problema alguno para escribir encima de una ubicación marcada como borrada, pero en uno SSD sí. El mayor problema de los discos SSD con tecnologíaMLC, que, normalmente es la que usan todos los discos SSD para el mercado domestico), radica en las limitaciones a la hora de manejar las celdas de memoria, ya que es imposible acceder de manera individual a cada uno de los transistores que almacenan la carga eléctrica que define su estado, o sus estados, y por ende su contenido binario. Así, solo se pueden leer y escribir grupos de celdas de 4 KB (denominados "páginas") pero lo peor es que sólo se pueden borrar grupos de celdas de 512 KB, o lo que es lo mismo, 128 páginas. Estas unidades organizativas se llaman "bloques". Así, si se desease sobrescribir una página de 4 KB habría que borrar 512 KB. Al final, cuando el disco está usado, si el controlador no incluye algoritmos para preservar páginas de memoria "limpias", el rendimiento efectivo del disco para las operaciones de escritura, y sobre todo para las de escritura de archivos aleatorios, se puede ver penalizado de manera manifiesta.
Si siempre se usaran las mismas posiciones de memoria acabarían por degradarse en pocos meses. El controlador, entre otras tareas, tiene que aplicar paralelismo para maximizar el rendimiento, de modo que cualquier petición de escritura o lectura se "trocea" en páginas de 4 KB pertenecientes a bloques distintos a los que acceder en paralelo para conseguir tasas de transferencias efectivas del orden de 250 MB/s en los casos mejores. Para bloques de datos pequeños, la táctica, para conseguir tasas combinadas de transferencia elevadas, es la de agrupar varias peticiones de transferencia antes de acceder a la memoria. Además, es conveniente que el controlador lleve cuenta de los bloques que necesitan ser borrados, o mejor aún, que tras recibir una orden de borrado realice el proceso necesario para liberar el máximo de páginas para que siempre haya páginas libres dispuestas para ser usadas por las aplicaciones. Si el controlador es "inteligente" y dispone de suficiente memoria para cachear la mayoría de las operaciones de transferencia, el resultado es una degradación mínima de las prestaciones.
De la calidad del controlador depende en gran medida que se haga patente o no el efecto de la degradación de los discos SSD, Además, el controlador debe organizar las operaciones de escritura y borrado de modo que se usen de manera homogénea todos los transistores NAND[Ver NAND]. Con "sólo" tienen 10.000 ciclos de borrado.
Existe en Windows 7 un comando que facilita la tarea a nivel de sistema operativo: TRIM. En vez de dejar en el controlador la responsabilidad de llevar la cuenta de los bloques que pueden ser borrados y de las páginas que se marcan como usadas o libres, es el sistema operativo el que "ordena" a la controladora que realice las operaciones de limpieza y liberación de páginas en el momentos de enviar los comandos al disco a través de la interfaz SATA .
Con la compatibilidad con TRIM, muchos de los problemas actuales relacionados con la degradación de los discos SSD con el uso desaparecerán, aunque de momento sólo se depende de la calidad del controlador para conseguir un rendimiento óptimo.
Como ejemplo de lo importante que es una diferencia aparentemente sin importancia entre la tecnología magnética y le SSD se encuentra la amplificación de escritura. Mientras que en un disco duro magnético cuando un sector se marca como borrado se puede sobrescribir inmediatamente, cuando una página (la unidad mínima que se puede leer, y escribir, con un tamaño típico de 4KB) se marca como borrada, sólo se podrá volver a utilizar cuando todo un bloque de 512 KB se borre.
En los discosMLC, la (des)gracia es precisamente esa: sólo se pueden borrar bloques de 512KB. Si hay espacio de sobra en el disco, perfecto, sólo hay que usar páginas nuevas para escribir datos nuevos. Pero cuando se han gastado todas las páginas libres, habrá que empezar a reclamar de manera efectiva el espacio marcado como borrado, pero sólo se puede recuperar en bloques de 512 KB. Así, para escribir 4 KB puede suceder que haya que hacer una copia de seguridad de un bloque entero en la memoria caché o en zonas libres del disco, borrar el bloque, escribir en la caché la información que se quiere actualizar y escribir todo de nuevo en el bloque. Esto es precisamente la amplificación de escritura: tener que escribir más datos de las que estrictamente se necesitan escribir. Este problema, cuando la controladora no es capaz de gestionarlo, supone ralentizar el disco hasta límites por encima de los discos magnéticos convencionales, que no se ven afectados por este problema, pero si por otros como la fragmentación. De hecho, lo peor que se puede hacer en un disco SSD es desfragmentarlo. No se necesita, y de hacerlo se aceleraría la degradación del rendimiento debido a la amplificación de escritura.
Los sistemas operativos llevan años funcionando con discos con tecnología magnética, y algunos de los parámetros de configuración pierden todo su significado cuando se utilizan discos SSD. Sin ir más lejos, la desfragmentación perjudica más que beneficia a un disco SSD. y la táctica de marcar como borrados los archivos en vez de borrarlos del todo entorpece a la larga más que beneficia. Así pues, para adecuar el sistema operativo Windows a un disco SSD se deben realizar algunas modificaciones.
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| Joaquin Medina Serrano | |||||
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