- 27 Luglio 2012
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In informatica un'unità a stato solido o drive a stato solido, in sigla SSD (dal corrispondente termine inglese solid-state drive), talvolta impropriamente chiamata disco a stato solido, è una tipologia di dispositivo di memoria di massa che utilizza memoria a stato solido (in particolare memoria flash) per l'archiviazione dei dati. L'importante differenza con i classici dischi è la possibilità di memorizzare in modo non volatile grandi quantità di dati, senza utilizzare organi meccanici.
La maggior parte delle unità a stato solido utilizza la tecnologia delle memorie flash NAND, che permette una distribuzione uniforme dei dati e di "usura" dell' unità.
Dati tecnici
Le unità a stato solido si basano su memoria flash solitamente di tipo NAND per l'immagazzinamento dei dati, ovvero sfruttano l'effetto tunnel per modificare lo stato elettronico di celle di transistor; per questo essi non richiedono parti meccaniche e magnetiche (dischi, motori e testine), portando notevoli vantaggi per la sicurezza dei dati.
Oltre alla memoria in sé, un'unità disco SSD dispone di diversi componenti di supporto alle operazioni.
Controller
Il controller è costituito da un microprocessore che si occupa di coordinare tutte le operazioni del disco. Il software che governa questo componente è un firmware preinstallato dal produttore. Oltre alle operazioni di lettura/scrittura si occupa della gestione di:
Error-correcting code: controllo e correzione degli errori in fase di lettura/scrittura
Wearing level: limitazione dei cicli di lettura/scrittura
Memoria cache interna alla memoria
Garbage collection
Criptazione dei dati
Rilevamento e riallocazione dei settori danneggiati
Supercondensatore
Una novità introdotta dalle memorie a stato solido è la possibilità di terminare le operazioni di scrittura anche in caso di mancanza di tensione. Questo avviene grazie alla presenza di un supercondensatore o, più raramente, di una batteria di backup, che garantisce energia sufficiente per concludere l'operazione in corso. Questa tecnica permette di garantire una maggiore integrità dei dati ed evitare che il filesystem risulti corrotto.
Interfaccia
La connessione può avvenire con cavi di tipo SATA, sia per quanto riguarda la connessione dati che per l'alimentazione. In definitiva è possibile collegare un SSD utilizzando una normale interfaccia SATA.
Vantaggi
La totale assenza di parti meccaniche in movimento porta diversi vantaggi, di cui i principali sono:
rumorosità assente;
minore possibilità di rottura;
minori consumi durante le operazioni di lettura e scrittura;
tempo di accesso ridotto: si lavora nell'ordine dei decimi di millisecondo; il tempo di accesso dei dischi magnetici è oltre 50 volte maggiore, attestandosi invece tra i 5 e i 10 millisecondi;
maggiore resistenza agli urti: le specifiche di alcuni produttori arrivano a dichiarare resistenza a shock di 1500 g;
Maggiore durata: le unità a stato solido hanno mediamente un tasso di rottura inferiore a quelli degli hard disk. Questo tasso oscilla tra lo 0.5% fino a 3% mentre negli hard disk può raggiungere il 10%.
minore produzione di calore;
Svantaggi
A fronte di una maggiore resistenza agli urti e a un minor consumo, le unità a stato solido hanno due svantaggi principali:
un maggiore prezzo per bit, pari a circa dieci volte il costo di un disco rigido tradizionale.
una possibile minore durata dell'unità, a causa del limite di riscritture delle memorie flash. I dispositivi attuali dichiarano un numero massimo di riscritture consecutive dello stesso bit che va da 10.000 a 1.000.000 di cicli, a seconda del modello e degli utilizzi ipotizzati.
Entrambi i problemi sembrano però destinati a risolversi in futuro. Le nuove tecnologie stanno portando memorie flash in grado di garantire durata pari o superiore a quella di un disco rigido tradizionale e attualmente i produttori dichiarano 140 anni di vita con 50 GB di riscritture al giorno su un'unità da 250 GB[4]. Il tutto grazie all'introduzione di particolari tecniche, come quella dell'uso di nanotubi di carbonio. Il costo di questa tecnologia inoltre sta lentamente scendendo (senza nanotubi di carbonio), facendo facilmente presagire una futura sostituzione dei dischi tradizionali con unità a stato solido.
Prestazioni in lettura e scrittura
Un elemento che viene immediatamente alla luce analizzando le prestazioni di un dispositivo SSD è la minore velocità in scrittura rispetto a quella in lettura e la sua forte variabilità in dipendenza della dimensione dei file che si vogliono scrivere.
Ciò dipende dal fatto che mentre i File system dei Sistemi Operativi solitamente usano blocchi di celle dalla dimensione di 4 kB, nei dispositivi SSD la dimensione dei blocchi è molto superiore (p. es. 4 MB).
Questo comporta che per scrivere una cella dobbiamo leggere prima l'intero blocco, quindi scriverci sopra la cella desiderata lasciando le altre inalterate e infine salvarlo.
Ne deriva che se dobbiamo scrivere più celle (file più grandi) le prestazioni migliorano, perché a fronte della lettura e poi del salvataggio di un blocco, possiamo scriverci dentro contemporaneamente tante celle quanto sono quelle libere disponibili.
Un modo per migliorare le prestazioni è quello di conoscere i blocchi liberi (con nessuna cella utilizzata); per ottenere ciò i sistemi operativi di ultima generazione mettono a disposizione il comando TRIM, che comunica al controller dell'SSD quali blocchi sono inutilizzati e cancellando le celle direttamente in fase di cancellazione dei file, migliorando dunque le prestazioni.
Un disco SSD invece non soffre di problemi di deframmentazione, poichè il tempo d'accesso a qualunque cella è identico; i moderni sistemi operativi disattivano o rendono ininfluente tale operazione.
Un comune disco rigido (a sinistra) confrontato con un'unità a stato solido (a destra)
Fonte: wikipedia.
La maggior parte delle unità a stato solido utilizza la tecnologia delle memorie flash NAND, che permette una distribuzione uniforme dei dati e di "usura" dell' unità.
Dati tecnici
Le unità a stato solido si basano su memoria flash solitamente di tipo NAND per l'immagazzinamento dei dati, ovvero sfruttano l'effetto tunnel per modificare lo stato elettronico di celle di transistor; per questo essi non richiedono parti meccaniche e magnetiche (dischi, motori e testine), portando notevoli vantaggi per la sicurezza dei dati.
Oltre alla memoria in sé, un'unità disco SSD dispone di diversi componenti di supporto alle operazioni.
Controller
Il controller è costituito da un microprocessore che si occupa di coordinare tutte le operazioni del disco. Il software che governa questo componente è un firmware preinstallato dal produttore. Oltre alle operazioni di lettura/scrittura si occupa della gestione di:
Error-correcting code: controllo e correzione degli errori in fase di lettura/scrittura
Wearing level: limitazione dei cicli di lettura/scrittura
Memoria cache interna alla memoria
Garbage collection
Criptazione dei dati
Rilevamento e riallocazione dei settori danneggiati
Supercondensatore
Una novità introdotta dalle memorie a stato solido è la possibilità di terminare le operazioni di scrittura anche in caso di mancanza di tensione. Questo avviene grazie alla presenza di un supercondensatore o, più raramente, di una batteria di backup, che garantisce energia sufficiente per concludere l'operazione in corso. Questa tecnica permette di garantire una maggiore integrità dei dati ed evitare che il filesystem risulti corrotto.
Interfaccia
La connessione può avvenire con cavi di tipo SATA, sia per quanto riguarda la connessione dati che per l'alimentazione. In definitiva è possibile collegare un SSD utilizzando una normale interfaccia SATA.
Vantaggi
La totale assenza di parti meccaniche in movimento porta diversi vantaggi, di cui i principali sono:
rumorosità assente;
minore possibilità di rottura;
minori consumi durante le operazioni di lettura e scrittura;
tempo di accesso ridotto: si lavora nell'ordine dei decimi di millisecondo; il tempo di accesso dei dischi magnetici è oltre 50 volte maggiore, attestandosi invece tra i 5 e i 10 millisecondi;
maggiore resistenza agli urti: le specifiche di alcuni produttori arrivano a dichiarare resistenza a shock di 1500 g;
Maggiore durata: le unità a stato solido hanno mediamente un tasso di rottura inferiore a quelli degli hard disk. Questo tasso oscilla tra lo 0.5% fino a 3% mentre negli hard disk può raggiungere il 10%.
minore produzione di calore;
Svantaggi
A fronte di una maggiore resistenza agli urti e a un minor consumo, le unità a stato solido hanno due svantaggi principali:
un maggiore prezzo per bit, pari a circa dieci volte il costo di un disco rigido tradizionale.
una possibile minore durata dell'unità, a causa del limite di riscritture delle memorie flash. I dispositivi attuali dichiarano un numero massimo di riscritture consecutive dello stesso bit che va da 10.000 a 1.000.000 di cicli, a seconda del modello e degli utilizzi ipotizzati.
Entrambi i problemi sembrano però destinati a risolversi in futuro. Le nuove tecnologie stanno portando memorie flash in grado di garantire durata pari o superiore a quella di un disco rigido tradizionale e attualmente i produttori dichiarano 140 anni di vita con 50 GB di riscritture al giorno su un'unità da 250 GB[4]. Il tutto grazie all'introduzione di particolari tecniche, come quella dell'uso di nanotubi di carbonio. Il costo di questa tecnologia inoltre sta lentamente scendendo (senza nanotubi di carbonio), facendo facilmente presagire una futura sostituzione dei dischi tradizionali con unità a stato solido.
Prestazioni in lettura e scrittura
Un elemento che viene immediatamente alla luce analizzando le prestazioni di un dispositivo SSD è la minore velocità in scrittura rispetto a quella in lettura e la sua forte variabilità in dipendenza della dimensione dei file che si vogliono scrivere.
Ciò dipende dal fatto che mentre i File system dei Sistemi Operativi solitamente usano blocchi di celle dalla dimensione di 4 kB, nei dispositivi SSD la dimensione dei blocchi è molto superiore (p. es. 4 MB).
Questo comporta che per scrivere una cella dobbiamo leggere prima l'intero blocco, quindi scriverci sopra la cella desiderata lasciando le altre inalterate e infine salvarlo.
Ne deriva che se dobbiamo scrivere più celle (file più grandi) le prestazioni migliorano, perché a fronte della lettura e poi del salvataggio di un blocco, possiamo scriverci dentro contemporaneamente tante celle quanto sono quelle libere disponibili.
Un modo per migliorare le prestazioni è quello di conoscere i blocchi liberi (con nessuna cella utilizzata); per ottenere ciò i sistemi operativi di ultima generazione mettono a disposizione il comando TRIM, che comunica al controller dell'SSD quali blocchi sono inutilizzati e cancellando le celle direttamente in fase di cancellazione dei file, migliorando dunque le prestazioni.
Un disco SSD invece non soffre di problemi di deframmentazione, poichè il tempo d'accesso a qualunque cella è identico; i moderni sistemi operativi disattivano o rendono ininfluente tale operazione.
Fonte: wikipedia.
