O que é uma unidade de estado sólida (SSD)? Além disso, os prós e contras

As unidades de estado sólido (SSDs) estão rapidamente se tornando o armazenamento preferido de computador para sistemas e aplicativos operacionais. Você os encontrará nos laptops, telefones, tablets e até consoles.

Com excelente desempenho e durabilidade, essas unidades estão causando um verdadeiro respingo, mas o que exatamente é um SSD?

Dentro do disco rígido, você encontrará um ou mais discos giratórios chamados “pratos.”Cada prato é dividido em faixas e setores. Os pratos geralmente são feitos de alumínio ou vidro e são revestidos com material magnético.

A superfície do prato contém bilhões de áreas individuais que representam um único pedaço de dados. A área pode ser magnetizada ou desmagnetizada, representando um ou um zero.

À medida que os pratos giratórios se movem a milhares de revoluções por minuto, pequenas cabeças de leitura de leitura presas a braços balançando flutuam a largura de um cabelo acima da leitura do prato ou escrevendo para a unidade.

As unidades de disco rígido são dispositivos incrivelmente complicados, com muitas partes móveis pequenas, precisas e frágeis. É uma maravilha moderna que eles funcionam tão bem quanto eles.

Como funciona uma unidade de estado sólido (SSD)

Os SSDs têm mais em comum com dispositivos semicondutores, como CPUs e RAM do que unidades de disco rígido. SSDs e HDDs agem como dispositivos de armazenamento, mas os SSDs funcionam de uma maneira muito diferente.

Dentro de um SSD típico, você encontrará apenas chips de computador. Há o chip de controlador do SSD, que gerencia como e onde os dados são armazenados, mas a maior parte de um SSD consiste em chips de memória flash.

A memória flash é a memória "não volátil". Memória volátil, como Ram, não persiste quando a energia é desligada-os dados armazenados lá desaparecem. Por outro lado, com memória não volátil (como SSDs ou unidades USB), seus dados persistem mesmo quando a energia é desligada. É por isso que as unidades de polegar USB também são chamadas de "unidades flash"!

SSDs modernos (e a maioria das unidades flash USB e cartões de memória) usam um tipo de memória flash chamada Nand Flash Memory. É nomeado após um dos tipos de portões lógicos que você pode fazer em um microchip. Na memória NAND, existem "células" que podem conter diferentes níveis de carga elétrica. Ao medir o nível de carga em uma célula de memória, você pode dizer se ela representa um ou um zero. Para alterar o conteúdo de uma célula, você simplesmente altera o nível de carga dentro dela.

Existem muitas variações diferentes na tecnologia no mundo da memória de Nand. Por exemplo, você pode ter visto alguns Samsung SSDs rotulados como NAND "V-NAND" ou "vertical". Aqui as células de memória estão empilhadas verticalmente, permitindo mais capacidade de armazenamento na mesma pegada de silício. O NAND 3D da Intel também é mais ou menos a mesma tecnologia.

Tipos de SSDs e interfaces

Os SSDs vêm em uma variedade de fatores de forma e tipos de memória flash nand. Isso determina o desempenho máximo de um SSD, bem como seu preço.

Tipos de memória flash

Todo o flash não é o mesmo para densidade e desempenho de dados. Você se lembrará de nossa discussão acima de que os SSDs armazenam dados como cargas elétricas nas células de memória.

Se uma célula armazena apenas um único dados, é chamado de SLC ou memória celular de nível único. MLC (célula de vários níveis) e TLC (memória de nível triplo) armazenam dois e três bits de dados por célula, respectivamente. A memória do QLC (célula de nível quad) leva a quatro bits por célula.

Quanto mais bits de dados você pode armazenar em uma única célula, mais barato seu SSD pode ser ou mais dados você pode encher no mesmo espaço. Parece uma ótima idéia, mas graças à maneira como os SSDs operam, as unidades morrem mais rapidamente ao usar um método de armazenamento de vários bits. A memória SLC é o tipo de NAND de melhor desempenho e durável com uma longa vida útil. No entanto, também é o mais caro de longe e só encontrado em unidades de ponta.

Como tal, a maioria dos SSDs de consumidores usa MLC ou TLC e emprega métodos especiais para prolongar suas vidas úteis o máximo possível. Abordaremos a questão do SSD desgastar um pouco mais tarde neste artigo sob as desvantagens da tecnologia.

Fatores de forma SSD

Os SSDs vêm em vários fatores de forma. Um "fator de forma" é simplesmente a forma física do dispositivo e qual padrão de conexão ele está em conformidade. Como os SSDs foram projetados inicialmente para substituir os HDDs, os primeiros dispositivos destinados a desktops ao consumidor destinavam -se a entrar em que os discos rígidos estavam antes.

É aqui que o 2.O design SSD SATA de 5 polegadas entra em cena. Você pode simplesmente tirar o seu 2 atual.Disco rígido de laptop de 5 polegadas e conecte um desses SSDs em.

O SSD dentro deste invólucro não precisa de toda a sala, mas fazia todo o sentido, já que os laptops e os desktops mais modernos já têm 2.Baias de acionamento de 5 polegadas e conectores SATA em suas placas-mãe. Você também pode comprar adaptadores que permitem colocar um 2.Drive de 5 polegadas para o 3 da área de trabalho.Baía de 5 polegadas.

Além de ocupar espaço desnecessário, esses 2.As unidades de 5 polegadas foram limitadas a 600 Mb/s, pois esse é o limite da interface SATA 3.

O padrão MSATA (Mini-Sata) resolve a questão do espaço. O MSATA era fisicamente a mesma forma, tamanho e conector que o PCI Express Mini Card Standard, mas os dois tipos de cartões são eletricamente incompatíveis.

O padrão msata foi agora substituído pelo M.2 padrão. M.2 SSDs podem ser SATA ou PCIE, dependendo do cartão e da combinação da placa -mãe.

M.2 cartões também podem ser duplo-lados com componentes de ambos os lados e variam em comprimento. É sempre importante garantir que a placa -mãe do seu computador seja compatível com o M.2 SSD que você deseja usar com ele!

Os SSDs NVME usam o padrão expresso de memória não volátil, e é assim que o computador pode acessar a memória SSD usando o PCIE que é mais comumente usado para placas gráficas. O PCIE tem muito mais largura de banda que o SATA, permitindo que a memória SSD rápida atinja todo o seu potencial.

As vantagens dos SSDs

Existem muitas razões pelas quais os SSDs estão rapidamente se tornando o padrão na tecnologia de armazenamento. Enquanto alguns problemas iniciais de dentição os mantiveram fora do mundo dos computadores convencionais por um tempo, eles estão agora no ponto em que podemos recomendá -los a qualquer pessoa. Até os mais recentes consoles de videogame agora usam SSD. Aqui estão os principais pontos fortes que levaram os SSDs para sua popularidade atual.

Os SSDs são rápidos

O disco rígido mecânico mais rápido do mundo, o Seagate Mach.2 EXOS 2x14, pode atingir taxas de transferência sustentadas de 524 Mb/s. Isso é quase tão rápido quanto um SSD SATA 3, mas a unidade mecânica típica que você encontrará nos computadores hoje em dia pode alcançar algo entre 100 Mb/se 250 Mb/s se você estiver olhando para o mercado de ponta do mercado.

M típico.2 SSDs PCIE, como os encontrados em laptops de gama média, oferecem 2.5 a 3.5 GB/s. O mais recente m.2 PCIE SSDs estão chegando perto de 8 GB/s, que é uma quantidade impressionante de dados. As velocidades de gravação seqüencial geralmente são um pouco mais lentas que as velocidades de leitura, mas os dados estão voando em um ritmo tremendo em ambas as direções.

Não se trata apenas de velocidades de transferência também. Os discos rígidos mecânicos precisam de tempo girando pratos e movendo cabeças de acionamento no lugar. Encontrar o local certo no prato para uma solicitação de dados é conhecido como "tempo de busca". Para SSDs, esse número de latência é efetivamente zero.

O SSD pode ler instantaneamente os dados de qualquer local dentro de suas células de memória e até fazê -lo em paralelo. Não importa de que maneira você o corta, os SSDs estão em um universo de desempenho diferente do que os melhores discos rígidos mecânicos, independentemente da maneira que você o corta.

Ao atualizar o disco rígido de um computador para um SSD, você experimenta tempos de inicialização muito mais rápidos e resposta muito rápida do sistema. Simplesmente porque sua CPU nunca tem que esperar pelos dados de suas unidades de armazenamento. É uma maneira fantástica de dar um novo sistema Windows nova vida.

Os SSDs são duráveis

Os SSDs são tão duráveis ​​quanto qualquer outro componente de estado sólido, como uma CPU ou RAM sem peças móveis. A menos que um surto de energia os destrua, eles devem correr indefinidamente ou pelo menos enquanto o computador permanecer útil para você. A memória flash também é muito resistente a danos de impacto, ao contrário dos discos rígidos que são facilmente destruídos se cairem, especialmente enquanto os pratos estão girando.

Essa durabilidade os torna perfeitos para laptops, e é por isso que ultrabooks, como o Apple MacBook Air, IMAC e outros membros da família Mac Computer, têm SSDs integrados integrados de alto desempenho.

“Durabilidade” neste caso não se refere ao fenômeno do desgaste do SSD, que estamos cobrindo sob a lista de desvantagens abaixo.

Os SSDs não sofrem de fragmentação

Fragmentações de dados são um problema real em HDDs. Isso acontece quando novos dados são gravados no primeiro espaço disponível na unidade. Portanto, um determinado arquivo ou conjunto de arquivos relacionados pode ter seus dados espalhados por toda a área física da travessa da unidade.

Isso destrói velocidades de leitura sequencial e adiciona uma tonelada de tempo de busca porque as cabeças da unidade estão voando por todo o lugar para encontrar todas as partes de um arquivo. SSDs, devido à sua própria natureza, não sofrem de fragmentação. Não é que os arquivos não sejam fragmentados. É que isso não importa, porque não há partes móveis e não buscar tempo para falar.

A desfragmentação apenas coloca um desgaste desnecessário na unidade. Se você quiser saber um pouco mais sobre a fragmentação do SSD, leia se você desfraçou um SSD?

Os SSDs estão quietos

Os discos rígidos são barulhentos! O zumbido do motor, o whoosh do disco, os sons de cliques das cabeças da unidade que se movem para frente e para trás - esse tem sido o ruído de fundo para os usuários de computador ao longo das décadas.

SSDs, por outro lado, não fazem barulho. Isso pode parecer uma vantagem trivial, mas componentes barulhentos de computador são irritantes. Em alguns casos de uso, como computadores usados ​​para gravação de som, os níveis de som são críticos. Houve discos rígidos caros com montagens e designs especiais que tentaram conter o ruído do disco rígido, mas com os SSDs, o problema é completamente resolvido.

É por isso que agora podemos ter um computador como o Apple M1 MacBook Air, que não tem fãs nem disco rígido mecânico. Todo o computador é de estado sólido e, portanto, não faz barulho!

SSD é pequeno e eficiente em termos de energia

Os SSDs ocupam muito menos espaço que os HDDs, e precisam de muito menos poder para trabalhar. Isso significa que podemos ter computadores menores e mais finos, tablets, smartphones e outros dispositivos eletrônicos que requerem unidades de armazenamento não voláteis rápidas.

Os SSDs podem ir quase inteiramente para dormir quando não estiverem em uso e, diferentemente dos HDDs, eles podem mudar para o modo de alto desempenho quase instantaneamente. Tomado como um todo, o consumo de energia SSD é especialmente importante para obter uma melhor duração da bateria de computadores móveis e outros gadgets que os usam. Os dispositivos eletromecânicos simplesmente precisam de mais energia do que os dispositivos de estado sólido para operar.

Os SSDs podem diminuir os tamanhos de instalação

Os SSDs podem reduzir os tamanhos de instalação de alguns aplicativos, especialmente videogames. Quando os aplicativos dependem rapidamente da transmissão de dados para a memória, os desenvolvedores podem duplicar informações em vários locais no HDD Platter. Isso reduz os tempos de busca porque as cabeças da unidade estão sempre perto de uma cópia dos dados necessários. É um truque inteligente, mas vem à custa do espaço de armazenamento.

Aplicações projetadas para SSDs não precisam fazer isso. Como o SSD praticamente não tem latência e pode ler dados de qualquer lugar da unidade imediatamente, apenas uma cópia dos dados deve estar presente.

Consoles como o PlayStation 5 já mostraram quanto os SSDs podem encolher os tamanhos de instalação, especialmente combinados com a compressão, o que nos leva à próxima vantagem.

SSDs podem ser acelerados

Se você pensou que os SSDs já eram bastante rápidos, você poderia acelerar essas unidades para alguns números de desempenho verdadeiramente de alta velocidade. Tudo é graças à tecnologia de compressão. Os dados são armazenados no SSD em uma forma fortemente compactada. Quando as informações são solicitadas, são descomprimidas em tempo real, ampliando efetivamente as velocidades de transferência de dados brutos do SSD.

O único problema é que você precisa de um processador poderoso para descomprimir, mas os SSDs atualmente não incluem esse processador. Acontece que as GPUs são excelentes em fazer esse tipo de trabalho; portanto, usando APIs de software (interface do programador de aplicativos), como o DirectStorage da Microsoft e o RTX IO da NVIDIA, as gerações recentes de GPU podem acelerar não apenas gráficos 3D, mas também desempenho SSD.

As desvantagens dos SSDs

Os SSDs têm muitos atributos desejáveis, mas a tecnologia não é perfeita. Alguns aspectos da propriedade do SSD não são tão agradáveis ​​quanto gostaríamos.

SSDs são mais caros

Os HDDs caíram tanto no preço e aumentaram a quantidade de dados que podem armazenar para níveis insanos de densidade. O resultado é que um gigabyte de dados do HDD custa muito menos do que o Flash mais barato.

Os preços do SSD caíram precipitadamente nos últimos anos, mas as pessoas geralmente ainda usam SSDs relativamente pequenos na faixa de 256 GB a 512 GB. Os SSDs são reservados para aplicações e sistemas operacionais, enquanto os HDDs ainda têm armazenamento em massa para arquivos de mídia ou aplicativos que não se beneficiam das velocidades de SSD.

A boa notícia é que, como toda a tecnologia de semicondutores, a densidade do transistor e os processos de fabricação provavelmente mostrarão uma tendência exponencial, levando a um custo menor e quantidades mais significativas de espaço. Por enquanto, a maioria dos orçamentos exige uma mistura de armazenamento SSD e HDD.

Os SSDs podem se desgastar

Embora os SSDs sejam muito duráveis ​​e possam resistir a mais punições que os HDDs, além de ter uma vida operacional mais longa, eles sofrem de desgaste. O desgaste do SSD acontece porque os SSDs escrevem para células de memória é destrutiva. Toda vez que um pouco é escrito para uma célula de memória SSD, perde sua capacidade de manter uma carga apenas um pouco.

Com o tempo, gravações repetidas para uma célula tornam -a inoperante. Os SSDs SLC podem lidar com as gravações mais repetidas antes de fritar uma determinada célula, mas as células MLC, TLC e QLC são mais vulneráveis, nessa ordem. Os primeiros ssds de consumo poderiam morrer de maneira assustadora em breve, mas hoje as unidades têm estratégias como nivelamento de desgaste e over -lhe para estender a resistência de gravação do SSD.

O SSD Wear é um tópico complexo, então dê uma olhada em tudo o que você precisa saber sobre o SSD Wear & Tear para uma discussão aprofundada.

Os SSDs podem ter podridão rápida de bit

Todas as formas de armazenamento de dados acabam sucumbindo Rot bit. Isso acontece quando o meio de armazenamento degrada tanto que não pode mais manter os dados em um formulário legível.

Diferentes mídias ficam com um pouco de apodrecimento por vários motivos, mas os discos rígidos podem ser armazenados por décadas sem que a podridão seja um problema. Os SSDs, por outro lado, podem potencialmente perder seus dados após apenas alguns anos de armazenamento. Isso acontece devido à degradação da camada isolante que mantém a carga em cada célula de memória. Se a quantidade vazar, a célula estará vazia e não contém dados!

Parece que a podridão de bit acontece mais rapidamente se os SSDs forem mantidos em um ambiente muito quente, mas de qualquer maneira, eles provavelmente não são a melhor escolha para armazenar dados em uma gaveta em algum lugar.

SSD Recuperação de dados é difícil de impossível

Há uma indústria sofisticada construída em torno da arte de recuperar dados de discos rígidos mecânicos. Se você tiver dinheiro suficiente para gastar, pode até recuperar dados de unidades que foram esmagadas, pois um especialista literalmente reconstrua a viagem de peças.

Em um nível mais mundano, você pode recuperar dados que foram excluídos acidentalmente porque os HDDs não excluem os dados físicos quando você os exclui no Windows ou em outro sistema operacional. Em vez disso, essa área da unidade é simplesmente marcada para ser substituída. Desde que a substituição ainda não tenha acontecido, você pode recuperá -lo usando software especial.

Os SSDs tornam quase impossível recuperar qualquer coisa se a unidade estiver danificada ou os arquivos forem excluídos. Se um HDD for danificado por uma onda elétrica, você ainda poderá reconstruí -lo com novos eletrônicos de acionamento, mas como um SSD é totalmente elétrico, toda a memória pode ser frita.

Também não ajuda que os SSDs tenham controladores sofisticados que fazem muitas coisas com sistemas operacionais de dados físicos que eles não conhecem. Por exemplo, o comando TRIM usado pelos SATA SSDs exclui previstas células de memória que foram marcadas para a exclusão para acelerar o processo de escrever novos dados. Portanto, o truque nãolete não funcionará neles!

O futuro é estado sólido

Embora os SSDs não sejam perfeitos, eles representam um salto no desempenho do acionamento de armazenamento que seu eventual domínio do mercado de armazenamento parece inevitável. Com o tempo, esperamos que até o SLC SSDs caia de preço, enquanto os tipos de SSD menos duráveis ​​se tornarão ainda mais inteligentes quando se trata de limitar o desgaste.

A tecnologia do disco rígido também teve seu quinhão de problemas nos primeiros dias, mas temos a sensação de que todos os problemas que os SSDs ainda têm será resolvido em tempo recorde.