Ejemplos De Unidad De Estado Solido
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En comparacin con los discos duros, las unidades de estado slido son menos sensibles a los golpes al no tener partes mviles, son inaudibles, ms livianas y poseen un notablemente menor tiempo de acceso y de latencia, lo que se traduce en una mejora sustancial en el rendimiento, en cuanto a la carga de sistemas operativos, software y transferencia de datos. En contrapartida, su vida til puede ser inferior, ya que tienen un nmero limitado de ciclos de escritura, pudiendo producirse la prdida absoluta de los datos de forma inesperada e irrecuperable. Sin embargo, por medio del clculo del tiempo medio entre fallos y la administracin de sectores defectuosos dicho problema puede ser mitigado razonablemente.
A partir de 2010, la mayora de las SSD utilizan memoria flash basada en puertas NAND, que retiene los datos sin alimentacin elctrica. Para aplicaciones que requieren acceso rpido, pero no necesariamente la persistencia de datos despus de la prdida de alimentacin, las SSD pueden ser construidos a partir de memoria de acceso aleatorio (RAM). Estos dispositivos pueden emplear fuentes de alimentacin independientes, como bateras, para mantener los datos despus de la desconexin de la corriente elctrica.
Se han desarrollado y estn disponibles en el mercado dispositivos que combinan ambas tecnologas, discos duros con memorias flash, en una nica unidad, que se denomina disco duro hbrido (HHDD o Hybrid Hard Disk Drive), con la intencin de mejorar la velocidad pero manteniendo la capacidad del disco duro, y a precios inferiores a los de estado slido. Se logra as una solucin de compromiso con una tasa de transferencia mayor que la de un disco duro convencional pero menor a la de un SSD.
En la dcada de 1950 se utilizaban dos tecnologas denominadas memoria de ncleo magntico y CCROS (en ingls: Charged Capacitor Read-Only Storage). Estas memorias auxiliares surgieron durante la poca en la que se haca uso del tubo de vaco, pero con la introduccin en el mercado de las memorias de tambor, ms asequibles, no se continuaron desarrollando. Durante los aos 1970 y 1980, se aplicaron en memorias fabricadas con semiconductores. Sin embargo, su precio era tan prohibitivo que tuvieron muy poca aceptacin, incluso en el mercado de los superordenadores.
Las unidades flash empresariales (EFD) estn diseadas para aplicaciones que requieren una alta tasa de operaciones por segundo, fiabilidad y eficiencia energtica. En la mayora de los casos, un EFD es un SSD con un conjunto de especificaciones superiores. El trmino fue acuado por EMC en enero de 2008, para ayudarles a identificar a los fabricantes SSD que iran orientados a mercados de ms alta gama. No existen organismos de normalizacin que acuen la definicin de EFD, por lo que cualquier fabricante puede denominar EFD a unidades SSD sin que existan unos requisitos mnimos. Del mismo modo que puede haber fabricantes de SSD que fabriquen unidades que cumplan los requisitos EFD y que jams sean denominados as.
Una unidad de estado slido dispone de cuatro aspectos fundamentales que determinan sus principales caractersticas, tanto de lectura y escritura como de capacidad: formato fsico y conector, interfaz de comunicacin y protocolo de comunicacin.
Las unidades de estado slido llegaron inicialmente al mercado en un formato igual al de los discos duros, y hoy en da sigue siendo habitual encontrar SSD que disponen de un formato de disco de 2.5 pulgadas y, sobre todo en entornos empresariales, 3.5 pulgadas. A medida que se ha ido reduciendo el tamao de los chips de memoria, de los controladores y otros chips que se usan para su funcionamiento, y debido a la necesidad de ahorrar espacio en porttiles, tabletas y convertibles, existen formatos que son como tarjetas pequeas.
El primer formato mini-SATA (abreviado mSATA) es una pequea tarjeta de 30 mm de ancho y 50.95 mm de largo. Actualmente es mucho ms comn el formato M.2, que tiene un ancho de 22 mm y est estandarizado en cinco longitudes diferentes: 30 mm, 42 mm, 60 mm, 80 mm y 110 mm. Se suele nombrar el formato especfico de la tarjeta aadiendo el largo al ancho. El ms comn a nivel domstico es el M.2 2280.
La interfaz del bus de una SSD determina el tipo de bus que usa para la comunicacin a nivel fsico con el dispositivo en el que se sita la SSD. Existen principalmente dos: SATA3, que permite velocidades de hasta 6 Gb/s (750 MB/s); y PCI Express (PCIe) cuya velocidad mxima depender de la generacin que implemente, siendo de hasta 16 Gb/s por canal PCIe 4.0. Lo ms habitual es tener conexiones PCIe 2 y 4 (dos y cuatro canales PCIe agregados, respectivamente). Tambin existen otros buses como SATA Express.
Existen distintos conectores fsicos utilizados en las SSD, y cada uno est ligado a una interfaz de bus. Por ejemplo, las SSD domstica de 2.5 pulgadas usan un conector SATA para usar SATA3 como si fueran un disco duro, mientras que la especificacin M.2 determina una serie de formatos para los contactos del conector en funcin de si el bus es SATA3 o PCIe. Existe tambin el conector SATA Express (SATA 3.2) que usa una interfaz de bus PCIe 2, y el U.2 que tambin usa PCIe; suelen ser usados en unidades con formato de disco de 2.5 o 3.5 pulgadas.
La interfaz de comunicacin es la forma en la que se transmiten los unos y ceros a nivel fsico entre la unidad de estado slido y el equipo anfitrin. Principalmente se usan: AHCI que est ligada a Serial ATA, y NVMe que est ligado a PCIe. Puesto que es un protocolo de comunicacin a nivel fsico, la informacin se divide en grupos de bits (carga til) y a cada grupo se le asigna una cabecera para realizar labores de control de transmisin y correccin de errores.
En el caso de AHCI, el envo se realiza con una gran prdida de bus til al hacer una codificacin 8b/10b (ocho bits de carga til son diez bits enviados), mientras que NVMe tiene una codificacin 128b/130b, por lo que se desperdicia menos ancho de bus en la transmisin de informacin. Debido a ello la velocidad mxima real de SATA3 es de 600 MB/s aunque la terica es de 750 MB/s. En el caso de PCIe, la velocidad mxima real de una conexin PCIe 3.0 1 sera de 984 MB/s.
Si bien los primeros controladores eran bastante bsicos, actualmente proporcionan una gran variedad de caractersticas relacionadas con la proteccin de la informacin guardada y la seguridad. Puesto que tambin se encarga de gestionar la prdida de alimentacin de la unidad, el diseo de la SSD suele incluir condensadores para permitir que el controlador termine de realizar de una manera ordenada las transacciones que estuviera llevando a cabo.
Casi la totalidad de los fabricantes comercializan sus SSD con memorias no voltiles NAND para haber un desarrollo de un dispositivo no solo veloz y con una gran capacidad, sino robusto y a la vez lo ms pequeo posible tanto para el mercado de consumo como el profesional. Al ser memorias no voltiles, no requieren ningn tipo de alimentacin constante ni pilas para no perder los datos almacenados, incluso en apagones repentinos, aunque cabe destacar que las SSD NAND son ms lentos que los que se basan en DRAM. Son comercializadas con las dimensiones heredadas de los discos duros, es decir, en 3.5 pulgadas, 2.5 pulgadas y 1.8 pulgadas, aunque tambin ciertas SSD vienen en formato tarjeta de expansin.
En algunos casos, las SSD pueden ser ms lentas que los discos duros, en especial con controladoras antiguas de gamas bajas, pero dado que los tiempos de acceso de una SSD son inapreciables, al final resultan ms rpidos. Este tiempo de acceso tan corto se debe a la ausencia de piezas mecnicas mviles, inherentes a los discos duros.
El rendimiento de las SSD se incrementan aadiendo chips NAND en paralelo. Un solo chip NAND es relativamente lento, dado que la interfaz de entrada y salida es de 8 o 16 bits asncrona y tambin por la latencia adicional de las operaciones bsicas de E/S (tpica de los SLC NAND, aproximadamente 25 μs para buscar una pgina de 4 KiB de la matriz en el bfer de E/S en una lectura, aproximadamente 250 μs para una pgina de 4 KiB de la memoria intermedia de E/S a la matriz de la escritura y sobre 2 ms para borrar un bloque de 256 KiB). Cuando varias unidades con NAND operan en paralelo dentro de un SSD, las escalas de ancho de banda se incrementan y las latencias de alta se minimizan, siempre y cuando suficientes operaciones estn pendientes y la carga se distribuya uniformemente entre los dispositivos.
Las SSD de Micron e Intel fabricaron unidades flash mediante la aplicacin de los datos de creacin de bandas (similar a RAID 0) e intercalado. Esto permiti la creacin de SSD ultrarpidos con 250 MB/s de lectura y escritura.
Las controladoras serie SF 1000 de Sandforce consiguen tasas de transferencia cercanas a la saturacin de la interfaz SATA II (rozando los 300 MB/s simtricos tanto en lectura como en escritura). La generacin sucesora, las de la serie SF 2000 de Sandforce, permiten ms all de los 500 MB/s simtricos de lectura y escritura secuencial, requiriendo de una interfaz SATA III si se desea alcanzar estos registros.
Las SSD basados en este tipo de almacenamiento proporcionan muy bajo tiempo de acceso a datos, en torno a 10 μs y se utilizan principalmente para acelerar aplicaciones que de otra manera seran mermadas por la latencia del resto de sistemas. Estas SSD incorporan una batera o bien un adaptador de corriente continua, adems de un sistema de copia de seguridad de almacenamiento para desconexiones abruptas que al restablecerse vuelve a volcarse a la memoria no voltil, algo similar al sistema de hibernacin de los sistemas operativos.
Sin embargo, las mejoras de las unidades basadas en flash estn haciendo las SSD basadas en DRAM no tan efectivas y acortando la brecha que los separa en trminos de rendimiento. Adems los sistemas basados en DRAM son mucho ms caros.
Las unidades de estado slido son especialmente tiles en un ordenador que ya lleg al mximo de su memoria RAM. Por ejemplo, algunas arquitecturas x86 tienen 4 GiB de lmite, pero ste puede ser extendido colocando una SSD como archivo de intercambio (mecanismo de memoria virtual). Estas SSD no proporcionan tanta rapidez de almacenamiento como la 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 as mejorara el rendimiento con respecto a colocar el archivo de intercambio en una unidad de disco duro tradicional.
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