SSD (Solid-State Drive) Disco de Estado Sólido

SSDPesquisando sobre os SSDs para implantação em uma máquina de um cliente, me deparei com vários modelos de discos, tamanhos, interfaces, tecnologias e muitas dúvidas do cliente sobre durabilidade, preço e real rendimento. Então entre vários textos na internet montei um mix dos artigos que li e repasso para vocês agora. Vamos lá então:

A principal característica dos SSDs, e que acaba sendo também seu principal diferencial em relação aos HDs, é que ele usa memórias flash, em vez de pratos magnéticos. Falando à grosso modo, seu funcionamento é semelhante a de um pen drive ou cartão de memória.

Diferentemente do que muitos podem pensar, existem vários tipos de memória Flash. As usadas na maioria dos SSDs, bem como pendrives e cartões de memória, é uma chamada Flash NAND. Ela oferece tempos muito pequenos de leitura e gravação de dados. Internamente, ela trabalha com o conceito de páginas, que por sua vez são agrupadas em blocos. Cada página possui 4 KB de tamanho, e cada bloco agrupa 128 páginas.

As páginas são o equivalente aos clusters dos HDs magnéticos. Essa arquitetura faz com que o dispositivo trabalhe de maneira semelhante a um HD, ou seja, tem a capacidade de guardar dados, mas para eles serem executados, precisam ser carregados na memória RAM. Assim, para o sistema operacional, um HD e um SSD trabalham da mesma forma.

Bloco de informações de um SSD

Tecnologias Utilizadas

MLC (Multi Level Cell)

MLC são empregadas nos dispositivos eletrônicos de uso corrente, como “pen-drives” e cartões de memória. Já existem no mercado módulos de até 32 GB (esperando-se para breve os primeiros de 64 GB), são mais baratas, mais compactas (uma única “célula” pode armazenar dois bits através da variação dos níveis de corrente que conduz em quatro intensidades identificáveis), mas em contrapartida apresentam um desempenho duas vezes menor que o das memórias SLC e impõem um limite de 10.000 (dez mil) operações de escrita por célula.

SLC (Single Level Cell)

SLC são mais caras, menos densas (cada célula armazena apenas um bit, como toda célula de memória que se preza) e os módulos de maior capacidade hoje existentes armazenam apenas 16 GB (esperando-se para breve os de 32 GB). Em contrapartida admitem até 100.000 (cem mil) operações de escrita por célula e apresentam um desempenho muito superior: tempo de leitura de 25 microssegundos, de escrita de 200 microssegundos e necessitam de apenas 1,5 microssegundo para apagar o dado armazenado (repare que a unidade é microssegundo, ou milionésimo de segundos, e não milissegundo, ou milésimo de segundo, usualmente adotado para medir o desempenho de discos magnéticos). Este tipo de memória flash tem sido usado até o momento apenas em aplicações militares, industriais e corporativas.

Die-Stacking

Die-Stacking que igualmente tem o objetivo de aumentar a capacidade de armazenamento de memórias Flash. Para isso, os chips são “empilhados”. A ideia aqui é relativamente simples: dois ou mais chips de memória Flash são colocados um em cima do outro, interconectados e encapsulados, como se fossem um dispositivo só. A técnica Die-Stacking pode ser encontrada, por exemplo, nos cartões de memória microSD.

Preços mais baixos normalmente usam unidades Multi Level Cell (MLC), que é mais lento que uma unidade Single Level Cell (SLC).

Tabela SSD

Por que os SSDs São Tão Mais Rápidos que os HDs

Como expliquei acima, os SSDs funcionam de forma muito semelhante aos pen drives. A maioria esmagadora usa chips de  memórias Flash NAND MLC com 10 canais de comunicação. Assim, o fabricante coloca 10 chips de memória na placa, os de maior capacidade usam 20.

Assim, toda vez que você vai gravar um arquivo, o controlador divide esse arquivo em 10 partes iguais, e grava cada uma delas em um chip diferente. Da próxima vez que você for acessar este arquivo, ele será acessado pelos 10 canais de comunicação, simultaneamente. Um processo semelhante ao RAID, usado nos HDs convencionais quando se quer aumentar a performance.

HD x SSD

Outro motivo que contribui para o alto desempenho dos SSDs, é que neles são usados controladores mais inteligentes, o que permite que as tarefas de gravação e leitura sejam organizadas de maneiras muito mais eficientes e rápidas.

Além disso, o dispositivo reserva uma área muito grande para o buffer, o que dá direito ao controlador de “cachear” muitas operações. Para você ter uma ideia, em situações favoráveis, um SSD pode chegar a taxas de leitura de 250 MB/s! E taxas de escrita de 80 MB/s, muitas vezes atinge 160 MB/s. E notem que estes não são números teóricos, são obtidos na prática e com uma certa frequência.

Interfaces SSDs

Existem hoje no mercado várias interfaces para os discos SSDs. A indústria começou a fornecer unidades SSD como se fossem HDs, só que com chips de memória em vez de discos. Assim, esses dispositivos podem ser conectados em interfaces SATA, IDE (PATA) e PCI-e, por exemplo. Dessa forma, é possível encontrar então unidades SSD em formatos de 1,8, 2,5 e 3,5 polegadas, tal com em HDs.

Na Tabela Abaixo os Valores São Uma Média

Interface Sequential Read Sequential Write
SATA up to 150MB/s up to 90MB/s
SATA 2 up to 270 MB/s up to 220 MB/s
SATA 3 up to 550 MB/s up to 520 MB/s
PCI-e up to 2 GB/s up to 1 GB/s
PCI-Express 2.0 x4 up to 1500 MB/s up to 1250 MB/s
Express Card up to 165 MB/s up to 120 MB/s
Express Card & USB up to 115MB/s up to 65MB/s

O Mito da Baixa Vida Útil dos SSDs

Em geral, existe um mito entre os que não conhecem bem os SSDs, que reza que eles têm pouca vida útil e com pouco tempo de uso ele não pode mais gravar dados. Bom, em parte, esse mito tem um fundo de verdade. Explicarei melhor. Apesar de terem um número de leituras virtualmente ilimitado, os SSDs possuem um número de regravações pequeno, se comparados com os HDs.

Os chips baseados na tecnologia SLC suportam até 100.000 regravações. Os chips MLC, que são os mais usados, permitem apenas 10.000 processos de escrita. Pouco, né!? Não. Para você ter uma ideia, para esgotar o número de 10.000 gravações em um SSD de 80 GB, você teria de gravar 800 TB de dados. Normalmente, um usuário comum grava cerca de 40 GB por dia. Para ele esgotar a capacidade, levaria 60 anos! Em 60 anos, talvez nem o usuário esteja mais “funcionando”, o que dirá do dispositivo. Mas enfim, para nós, usuários, é praticamente impossível esgotar o número de gravações.

SSD vs Idosos

Quem Vai Durar Mais?

Isso só é possível devido à arquitetura interna do SSD. Como falei acima, os dispositivos funcionam usando o conceito de páginas. Há um algoritmo, chamado de wear leveling (distribuição de uso) que garante que cada página só será sobrescrita depois que todas as outras tiverem sido usadas pelo menos uma vez. Assim, o algoritmo garante uma uniformidade no processo de escrita, e todas as páginas são usadas igualmente.

Mas claro, os fabricantes não vão colocar no rótulo de seus produtos que eles duram 60 anos. Visto que eles levam em conta um número muito grande de fatores externos e variáveis, a maioria costuma informar que a vida útil dele é de 5 a 10 anos, o que não deixa de ser um bom número.

Além do mais, as memórias Flash podem guardar dados sem precisarem de alimentação elétrica por uns bons 10 anos. Portanto, não se preocupe com a vida útil de seu SSD, caso esteja pensando em comprar um.

SSD Precisa de Desfragmentação?

Não. Essa é a resposta curta e grossa. Mas é importante falarmos algumas coisinhas necessárias. Apesar de não sofrerem queda de desempenho com a fragmentação dos arquivos, os SSDs também sofrem com a passagem do tempo. Assim, SSDs novos apresentam desempenho melhor que os usados.

Como explicado anteriormente, os SSDs só voltam a gravar numa página depois que todas as páginas já tiverem sido usadas. Isso tem um motivo. Diferentemente dos HDs convencionais, que podem simplesmente sobrescrever as informações no cluster, os SSDs primeiro têm de apagar toda informação gravada na página e deixá-las no estado original.

O problema, é que eles não podem apagar páginas isoladas, independentes. Para eles apagarem uma única página, eles têm de apagar todo o bloco de 128 páginas, do qual eu falei no início deste artigo, lembra? E se já houverem dados válidos neste bloco de páginas, o processo fica bem demorado. Porque a controladora terá de ler todos os dados do bloco, copiá-los para o buffer, fazer a limpeza no bloco, fazer a alteração dos dados no buffer e só então grava os arquivos no bloco novamente. Tudo isso para fazer uma única alteração. Por isso, depois de alguns meses de uso, quando todas as páginas já tiverem sido usadas, o desempenho dos SSDs cai, como se eles estivessem fragmentados. Só que claro, só o sintoma que é semelhante, mas o motivo, como visto, é outro.

Raio-X de SSD

Você Não Precisa Desfragmentar um SSD

Mas calma que tem solução. Essa queda brusca no desempenho dos dispositivos, às vezes até de mais de 50%, gerou um grande burburinho entre os usuários e grandes empresas, que exigiram uma solução por parte das fabricantes. Depois de algumas gambiarras, foi lançada uma solução definitiva. É o comando TRIM, que consiste em permitir que o próprio sistema operacional execute a limpeza das páginas que foram alteradas. Assim, sempre haverá páginas livres para a controladora fazer seu processo de escrita, e ele não perderá mais tempo tendo de apagar todo o bloco de páginas. O problema, é que este comando só é suportado pelo Windows 7, e pelas distribuições Linux cujo Kernel seja um dos mais recentes. O que deixa de fora uma boa fatia de usuários.

Finalizando

Com este artigo, esperamos ter elucidado algumas dúvidas e alguns mitos que rondam este componente, bem como ter aumentado o seu conhecimento sobre o assunto. Como vimos, existem muitas vantagens em se usar um SSD em detrimento de um disco rígido, porém, como tudo na informática, você deve saber usar corretamente. Não compre um SSD para armazenar seus filmes pornôs e seus arquivos pessoais. Visto que os SSDs podem lhe oferecer tempos de leitura e escrita bem mais baixos, e um menor tempo de boot, use-o para instalar o sistema principal e os seus programas, a diferença de desempenho é brutal!

Já o HD, aí sim, desfrute de seu amplo espaço de armazenamento e velocidade para ler arquivos sequenciais e jogue dentro toda a sua coleção de filmes, músicas, fotos e toda sorte de arquivos. Já podemos encontrar facilmente no mercado SSDs de baixa capacidade, como 40 GB por exemplo, que pode muito bem ser usado com esta finalidade. Combine-o com um grande HD e voilá, aumente o desempenho de seu computador! Espero que tenha gostado do artigo e até a próxima semana!

Vamos as Vantagens:

  • Inicia quase na metade do tempo do que um com HD.
  • Hibernar e desligar, é impressionante, praticamente imediato.
  • Qualquer operação que faz uso do SSD se torna muito mais rápida. Ex: Abrir aplicações pesadas como Photoshop, Autocad e Corel draw. Copiar arquivos. Salvar arquivos de vídeo, etc.
  • Não existem partes móveis, logo não existe barulho, SSD é extremamente silencioso.
  • Retirando o fato do write endurance, a durabilidade da SSD é infinitamente maior se comparado ao HD.
  • Resistencia a impactos, vibrações, altas temperaturas e altitude.
  • Consome muito menos energia, logo a bateria do notebook irá durar muito mais.
  • O tamanho do SSD é normalmente uma vantagem, proporcional a sua capacidade, poderia até caber dentro de um relógio.

Fonte: GuiaPC, TechMundo, Wikipedia e Newegg

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