Disco Duro Estado Solido Nvme
Clinio Ruel
Tanto si vas a comprar un porttil o sobremesa nuevo como si ests en proceso de actualizar el que ya tienes para hacerlo ms veloz, escoger el mejor SSD es un proceso que requiere conocer qu es un SSD, cmo funciona, los diferentes tipos de SSD que podemos encontrar y lo que debemos mirar antes de comprar uno. Aqu tienes la gua completa sobre la tecnologa SSD y sus tipos.
Salvo en casos muy excepcionales, las unidades SSD son ya elementos hardware habituales tanto en ordenadores porttiles como en equipos de sobremesa nuevos. Pero tambin es una de las actualizaciones hardware ms econmicas y sencillas para mejorar el rendimiento de un PC.
Las unidades SSD o unidades de estado slido ofrecen una serie de ventajas asociadas todas ellas a la tecnologa con la que estn fabricadas. Tenemos por ejemplo unas velocidades de lectura y escritura ms rpidas, ruido en funcionamiento inexistente, un consumo reducido y, dependiendo del modelo elegido, incluso una vida til mayor y un tiempo medio entre fallos mayor. Tambin la fiabilidad ante cadas del porttil o unidad de disco es mucho mayor que con un HDD.
Una unidad SSD es un sistema de almacenamiento de informacin que usa memoria de tipo flash. En la actualidad, en el mercado de consumo, la mayora de unidades SSD basan su funcionamiento en una arquitectura construida con puertas NAND.
Actualmente, uno de los componentes clave de un disco SSD es el controlador, que el fabricante personaliza para aportar diferenciacin a nivel de software y con el que consigue, a igualdad de hardware bsico, ofrecer mejoras en velocidades de escritura y lectura, durabilidad o proteccin frente a errores.
La conexin fsica de la unidad SSD con nuestro equipo PC se puede realizar usando diferentes interfaces de buses. Las ms usadas en la actualidad son dos: SATA y PCI Express (PCIe). El primero, en su ltima versin 3, permite un ancho de banda de hasta 600 MB/s por canal. Por contra, el PCIe Gen 4 admite hasta 2000 MB/s por canal.
Lo mismo ocurre con los protocolos de control de bus. En el mercado de los SSD podemos encontrarnos con el veterano AHCI (Advanced Host Controller Interface) heredado de los discos duros clsicos o el NVMe, diseado para las unidades SSD. La diferencia de rendimiento es abismal entre estos dos protocolos gracias a que el NVMe ha sido creado pensando en el modo de funcionamiento de una unidad SSD. Por ejemplo admite IOPs de ms de un milln frente al lmite de 100.000 IOPs de las unidades AHCI.
Hay algunos factores de forma exclusivos para una interfaz y otros que podemos encontrar para ambos modos de conexin. Lo mismo ocurre con los protocolos de control, aunque este elemento es ms limitador. Por ejemplo, las unidades conectadas va SATA solo usan el protocolo AHCI.
Aunque hasta hace poco podamos encontrar en el mercado de consumo SSD SATA con formatos de 3.5 , 2.5 o 1.8 pulgadas, en la actualidad la inmensa mayora de las unidades son de 2.5 pulgadas, con versiones de diferentes grosores (los ms habituales son de 9,5 y 7 mm).
La versin reducida del SATA, la mSATA, ya est prcticamente en desuso debido a la llegada del factor de forma M.2, que es el que se est imponiendo en el mercado, estando disponible tanto para conexiones SATA como PCIe (en este caso solo compatible con NVMe). En estos modelos encontramos factores de forma con diferente longitud y especificados por el ancho x largo, por ejemplo: 2280 es 22 mm de ancho y 80 mm de largo.
Las memorias NAND con las que estn fabricadas las unidades SSD se acogen a diferentes tipos de tecnologa de fabricacin. La clasificacin principal es en funcin de los bits que cada celda de esa memoria flash pueda almacenar y como veremos, ello afecta bsicamente a la capacidad, rendimiento y durabilidad de un disco SSD.
Como hemos visto, la eleccin de un SSD con memorias SLC o TLC, por ejemplo, afectar a aspectos esenciales como la capacidad mxima disponible (y el precio por GB), a la velocidad de escritura y lectura y tambin a la vida til. Y todo est relacionado.
El almacenamiento de informacin en cada celda se produce a nivel fsico con niveles de tensin. Si en cada celda se pueden almacenar ms cantidad de bits, significa que el rango de voltaje para cada bit ser ms reducido (por ejemplo una QLC dispone de 15 rangos de voltaje para gestionar), por lo que con el desgaste de esos elementos y la correspondiente prdida de aislamiento, se pueden producir almacenamientos errneos de voltaje y con ello, de la informacin.
Tambin, debido a esa mayor tasa de bits por celda NAND, la lectura del nivel de voltaje de cada una de ellas ha de ser ms precisa y con ello tambin se incrementa la complejidad de las operaciones en esa celda.
Conforme aumenta la cantidad de bits que se pueden almacenar por celda, la corrupcin de datos se incrementa y por ello los fabricantes deben integrar mejores y ms precisos mecanismos de correccin de errores, los cuales se incluyen en el controlador. Esos mecanismos se encargan, entre otros menesteres, de detectar las celdas que por desgaste ya no son fiables a la hora de almacenar la informacin. Con el tiempo, si la unidad SSD es muy propensa a esos errores, esas celdas se irn perdiendo de manera efectiva y con ello la capacidad de almacenamiento de la unidad SSD.
De manera general, conforme aumentamos el nmero de bits que puede almacenar una celda, aumentamos la densidad de informacin que podemos almacenar (y por ello el precio por GB) pero por contra empeoramos la velocidad de funcionamiento y la durabilidad, al tiempo que la probabilidad de error se incrementa.
Dependiendo pues del tipo de uso que se vaya a dar a esa unidad SSD y los requerimientos, ser mejor escoger un SSD SLC, MLC o TLC. Y ello nos marca la gama, calidad y precio por GB de las memorias SSD.
Ms all de la teora, los fabricantes recurren a combinaciones y sistemas hbridos en el diseo de las memorias basadas en NAND para conseguir la mxima optimizacin. Tambin hay avances en el diseo de las celdas, como ocurre con las unidades de tipo SSD 3D NAND y V-NAND.
En su diseo ms bsico, una memoria NAND contienen una sola capa de celdas de memoria. Con avances en la fabricacin se han ido reduciendo el tamao de esas celdas y con ello aumentado la capacidad de almacenamiento en el mismo espacio. Pero esto conlleva mayores riesgos de interferencias elctricas y una menor resistencia a procesos de escritura/lectura.
Para solucionarlo, la industria construye unidades SSD con apilamiento de las celdas en mltiples capas. Ese diseo vertical admite ms densidad de celdas al tiempo que hay una separacin entre celdas mayor, aunando las ventajas de una alta densidad de celdas al tiempo que se minimizan los inconvenientes e incrementan prestaciones.
Como hemos indicado, asociado al tipo de interfaz de comunicacin con el PC, el protocolo de bus y el tipo de memoria flash usadas en su fabricacin, quedan determinados los principales valores tcnicos asociados a una unidad SSD, los cuales tienen que ver con su rendimiento (velocidades de escritura/lectura) as como la vida til del disco SSD.
En la ficha tcnica de un disco SSD solemos encontrar dos tipos de medidas de rendimiento. La principal es la que nos informa sobre las velocidades de lectura y escritura secuencial de la unidad SSD.
Viene indicada en MB/s y vara segn el tipo de memoria flash que se use (las SLC son las ms rpidas pero tambin de precio alto por GB) y la interfaz y protocolo del disco. Los mejores datos tericos se consiguen en este caso con PCIe y protocolo NVMe.
Otra referencia sobre el rendimiento es la de la velocidad de lectura y escritura pero aleatoria. En este caso la unidad de medida son los IOPS (operaciones de entrada/salida por segundo) y en este caso, el controlador es un elemento que aporta mucho valor. Asociado al IOPS de una unidad SSD tenemos la latencia.
En una unidad SSD, la cantidad mnima de informacin que se puede leer o escribir no es la de una celda, ni tan siquiera la agrupacin de stas en palabras. Son las pginas, las cuales se agrupan a su vez en bloques.
En el momento en que la informacin de una pgina debe cambiar, sta se copia a otra del mismo bloque que est vaca o libre. Y a la primera el sistema le coloca un marcador para que pueda ser borrada. Cuando es necesaria esa pgina de nuevo porque no queda ninguna sin usar, se procede a su borrado.
En realidad la operacin de borrado se realiza a nivel de bloque, por lo que si necesitamos borrar alguna pgina de un bloque, previamente hay que mover todas las pginas en uso de ese bloque a uno vaco. Esta manera peculiar de gestionar la informacin es lo que provoca que con el tiempo y a ms informacin almacenada, los SSD tiendan a empeorar su rendimiento.
Para que esto no ocurra y la velocidad de escritura/lectura se mantenga alta, los controladores son clave en todo el proceso. Es especialmente interesante la llamada "recoleccin de elementos no utilizados o basura", una especie de previsin y mantenimiento que se suele realizar cuando el SSD no est en uso intensivo, y en el que el controlador, de manera peridica, copia todos los datos vlidos de una pgina en uso y los pasa a pginas vacas de otro bloque. As se puede realizar ya el borrado las celdas del bloque actual y dejarlo listo para que cuando sea necesario, el SSD pueda escribir nuevos datos.
Todo ese proceso de borrado conlleva un desgaste de los transistores, el cual puede llegar un momento en que el controlador los deje marcados como no vlidos para almacenar informacin. Ese proceso se denomina P/E (Program/Erase) y es lo que marca la durabilidad de un SSD.
El ciclo de vida de un disco SSD se puede indicar en ciclos de P/E o en informacin total que se puede escribir en el SSD antes de que comiencen a aparecer errores. La unidad es TW (TeraBytes Written). Otra medida de la fiabilidad de un disco SSD es MTBF (Mean Time Between Failures), que cambia el valor de fiabilidad a tiempo en vez de a cantidad de informacin que puede escribir.
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