sexta-feira, 25 de novembro de 2011

Anatomia das Unidades SSD – Solid State Drive

Introdução
As unidades SSD (Solid State Drive ou Unidade de Estado Sólido) são dispositivos de armazenamento de arquivos e programas assim como os discos rígidos, mas utilizam chips de memória flash para armazenar os dados em vez de discos magnéticos.

Como os dados são armazenados eletronicamente em vez de magneticamente, as unidades SSD são muito mais rápidas do que os discos rígidos por dois motivos: primeiro, porque não há conversão entre informação magnética e informação eletrônica; segundo, porque não existem partes mecânicas e, portanto, os dados estão disponíveis imediatamente, enquanto que nos discos rígidos você precisa esperar até que as cabeças se movam para a área onde os dados estão armazenados, o que leva algum tempo. Neste tutorial nós mostraremos a você como é uma unidade SSD por dentro e quais são os seus principais componentes.
A propósito, como os dados são armazenados em chips de memória, a unidade SSD não é um disco, o que implica dizer que “disco SSD” está errado”: prefira o termo “unidade SSD”.
Vamos primeiro falar sobre o formato externo. As unidades SSD podem ser encontradas em diferentes tamanhos físicos. Os mais comuns são 2,5” e 1,8”, já que esses são os mesmos tamanhos usados por discos rígidos para notebooks. É importante saber que o primeiro segmento de mercado que os fabricantes de unidades SSD queriam atingir era o mercado de notebooks, não o mercado para micros de mesa, por duas razões principais: as unidades SSD consomem menos energia do que os discos rígidos (esta diferença pode ser irrelevante para um micro de mesa, mas para um usuário usando o notebook na bateria isto deve ser levado em consideração) e são imunes a impactos (ou seja, você pode balançá-la e derrubá-la no chão que os dados armazenados na unidade SSD continuarão intactos; se você tentar a mesma coisa com um disco rígido poderá danificá-lo e acabar perdendo seus dados).
As unidades SSD podem ainda ser encontradas com diferentes tipos de interface, mas a interface SATA é a mais comum.
Na Figura 1 nós mostramos um exemplo de uma unidade SSD de 2,5” com uma interface SATA, que é o formato mais popular entre as unidades SSD.

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Figura 1: SSD de 2,5”.
Vamos agora ver como é uma unidade SSD por dentro.
Por Dentro de uma Unidade SSD
Na Figura 2 você pode ver o interior de uma unidade SSD. Existem três componentes principais: memória flash, controlador e buffer. Nós falaremos um pouco sobre esses componentes abaixo.
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Figura 2: Por dentro de uma unidade SSD.
Memória Flash
É onde os dados são armazenados. A memória flash, que é o mesmo tipo de memória encontrada nas memórias USB (“pen drives”) e cartões de memória de câmeras digitais, não perde o seu conteúdo quando sua alimentação elétrica é cessada, diferentemente do que acontece com a memória RAM principal do micro. As unidades SSD são caras porque utilizam muita memória flash.
As memórias flash podem ser fabricadas com duas tecnologias diferentes: NAND e NOR. O tipo usado em todos os dispositivos listados acima é NAND e por essa razão você poderá ver alguns fabricantes chamando memória flash de “NAND”. A tecnologia NOR permite a execução de programas e é basicamente usada em telefones celulares.
As memórias flash estão disponíveis em dois tipos diferentes de densidade de memória: SLC (Single-Level Cell ou Célula de Nível Único) e MLC (Multiple-Level Cell ou Célula de Múltiplos Níveis). Nos chips SLC cada circuito de armazenamento dentro do chip grava apenas um bit de informação, enquanto que nos chips MLC cada circuito armazena mais de um bit de informação. Por conta disso, os chips MLC são mais baratos do que os chips SLC, já que um chip MLC pode armazenar mais informações do que um chip SLC. Por esta razão as unidades SSDs que utilizam chips MLC são mais baratas, enquanto que unidades mais caras utilizam chips SLC.
Como os bits de dados dentro do chip estão mais próximos um do outro, os chips MLC apresentam uma taxa de erro maior. É importante notar que esses erros não são percebidos pelo o usuário: o controlador do chip tem um mecanismo de correção de erros que detecta tais erros e os automaticamente corrige. No entanto, localizar e corrigir os erros leva tempo, refletindo em um menor desempenho. Em outras palavras: chips MLC são mais lentos do que chips SLC.
Outra desvantagem dos chips MLC é que eles têm menor vida útil se comparado aos chips SLC (memórias flash têm uma quantidade finita de vezes que você pode gravar/apagar dados nelas). Normalmente chips SLC permitem até 100.000 ciclos de apagamento/escrita, enquanto que chips MLC permitem até 10.000 ciclos de apagamento/escrita. Alguns chips MLC mais baratos possuem um limite menor do que este.
Assumindo que você tenha uma unidade de 64 GB, esses limites permitem que você grave 64 GB de dados 100.000 vezes em uma unidade SLC e 64 GB de dados 10.000 vezes em uma unidade MLC.
Mas qual será a durabilidade da unidade? Isto dependerá do número de ciclos de escrita/apagamento que o usuário efetuar por dia. Se assumirmos um usuário médio gravando 50 GB de dados todos os dias, uma unidade MLC de 64 GB duraria 35 anos (64 GB x 10.000 / 50 GB / 365 dias) e uma unidade SLC de 64 GB duraria 350 anos (64 GB x 100.000 / 50 GB / 365 dias). É claro que para unidades MLC com um número máximo de ciclos de escrita/apagamento inferior a 10.000 você deverá ajustar as contas.
Obviamente dependendo do uso do computador você pode escrever bem mais do que 50 GB de dados por dia (por exemplo, servidores), drasticamente reduzindo a vida útil da unidade. É por isso que para o ambiente corporativo (servidores) o tipo de unidade SSD a ser usado é o SLC. Desta forma, unidades SLC são classificadas como "para ambientes corporativos" enquanto que unidades MLC são classificadas como "para consumidores".
Buffer de Memória
Um chip de memória SDRAM de baixo consumo é usado para acelerar a comunicação entre o controlador e a interface SATA.
Controlador
Este é o coração da unidade SSD e o componente que lhe dirá o quão rápido ela é. Algumas empresas fabricam este tipo de chip, incluindo a Indilinx, a Intel, a Samsung e a JMicron. Os controladores organizam a arranjo de memórias flash em “canais”, que em teoria podem ser acessados independentemente. Portanto um controlador com 10 canais provavelmente será mais rápido do que um controlador que organiza a memória em oito canais. Nós dissemos “provavelmente” porque o desempenho depende também de outros fatores. O chip controlador pode ainda ser chamado “SOC” ou “System on a Chip”.

Créditos p/ Clube do Hardware

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