驴Cu谩l es el funcionamiento de la unidad SSD en mi PC?

El SSD es un nuevo tipo de disco duro que existe desde hace unos a帽os y no utiliza la misma tecnolog铆a que un disco duro tradicional.聽 Aunque muchas personas conocen c贸mo trabajan los discos duros convencionales, poco se menciona acerca del funcionamiento de la unidad SSD.聽

Las SSD utilizan componentes electr贸nicos (como la RAM) para almacenar los datos. S贸lo que, a diferencia de la memoria RAM, los datos permanecen en el disco duro, aunque se apague el ordenador: igual que una memoria USB o la tarjeta de memoria de la c谩mara digital.

Como puedes intuir de lo comentado previamente, el interior de un SSD no tiene nada que ver con un disco duro mec谩nico. Ya no hay tocadiscos ni cabezas de lectura, todo esto se sustituye por componentes electr贸nicos.

驴C贸mo es el funcionamiento de la unidad SSD?

Se me ocurri贸 la idea de analizar el funcionamiento de la unidad SSD en mi PC mientras escrib铆a mi art铆culo sobre la historia del disco duro. Primero quer铆a escribir sobre su vida 煤til. Mientras investigaba, empec茅 a molestarme.

Leemos en todas partes que la memoria flash NAND (la tecnolog铆a de almacenamiento utilizada en las SSD) se desgasta con el tiempo, pero nadie explica exactamente c贸mo. 驴Cu谩les son los procesos f铆sicos que tienen lugar?

Una vez que entiendas c贸mo funcionan estos discos, su desgaste tendr谩 sentido. Y tambi茅n podr谩 responder a algunas preguntas comunes que han quedado sin respuesta hasta ahora. Por qu茅 las unidades SSD se ralentizan cuando se quedan sin espacio de almacenamiento, por ejemplo.

Una unidad de estado s贸lido se compone de una placa con una interfaz (SATA, PCIe, SATA-Express u otra), una memoria flash NAND, una memoria cach茅 seg煤n la unidad y un controlador en el que se encuentra el firmware. Se maneja a trav茅s de un protocolo (AHCI o NVMe). Empecemos por la memoria flash NAND.

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驴Qu茅 es la memoria flash NAND?

A diferencia de los discos duros, la lectura y escritura electr贸nica de datos se realiza en la memoria flash NAND. La memoria flash NAND se caracteriza por su gran capacidad de almacenamiento y su buena protecci贸n de datos. Hace lo mismo que los platos en un disco duro: guarda los datos de forma permanente creando una tensi贸n.

L铆neas de bits y l铆neas de palabras

Un bloque NAND est谩 formado por l铆neas de bits y l铆neas de palabras. Las l铆neas de bits son paralelas. Est谩n hechos de silicio y se separan mediante una t茅cnica llamada "aislamiento de zanja poco profunda" (STI). Las l铆neas de palabras, hechas de polisilicio, son perpendiculares a las l铆neas de bits.

La puerta de control se coloca sobre ellos. La celda de memoria se encuentra donde se cruzan la l铆nea de bits y la l铆nea de palabras. Las c茅lulas de memoria individuales son los llamados transistores de efecto de campo de semiconductores de 贸xido met谩lico de puerta flotante (FGMOS).

La puerta flotante se encuentra entre la puerta de control y la l铆nea de bits. Se trata de una capa semiconductora aislada el茅ctricamente que almacena carga y flota en la capa aislante.

La rejilla de control rodea la puerta flotante. Las dos puertas est谩n separadas por una capa de 贸xido-nitruro (ONO). Debajo de la puerta flotante est谩 el 贸xido de t煤nel (no conductor), y luego la l铆nea de bits con la fuente y el drenaje.

Las celdas de memoria y los bloques

Las celdas de memoria de una l铆nea de palabras se re煤nen en una p谩gina. Las p谩ginas son las unidades m谩s peque帽as que pueden leerse o escribirse en un SSD. Seg煤n el proceso de fabricaci贸n o el tipo de memoria flash, las p谩ginas pueden ser de 2 KB, 4 KB, 8 KB o 16 KB.

Las p谩ginas m煤ltiples se combinan en bloques. Cada bloque contiene entre 128 y 256 p谩ginas. Un bloque es la unidad m谩s peque帽a que se puede borrar. T茅cnicamente, el borrado tambi茅n podr铆a tener lugar a nivel de p谩gina, pero la tensi贸n en las c茅lulas de memoria ser铆a tan grande que la vida 煤til se acortar铆a a煤n m谩s.

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Ralentizaci贸n del SSD

Para actualizar una p谩gina, hay que copiar el contenido del bloque en el que se encuentra la p谩gina. A continuaci贸n, hay que eliminar el bloque y guardar el contenido del bloque antiguo en un nuevo bloque con la p谩gina actualizada.

Los datos del SSD pueden leerse y escribirse muy r谩pidamente, pero borrarlos y reescribirlos es mucho m谩s lento (aunque mucho m谩s r谩pido que en los discos duros). Cuando el SSD est谩 casi lleno y no hay p谩ginas libres, tiene que buscar primero bloques que puedan ser borrados.

As铆 que los SSD pueden ralentizarse a medida que se llenan. Los controladores actuales disponen de varios mecanismos para contrarrestarlo. Hablaremos de c贸mo funciona el controlador un poco m谩s tarde.

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Ventajas y desventajas de la SSD

No voy a repasar todos los puntos que he mencionado sobre el funcionamiento de la unidad SSD. Las 2 principales ventajas del disco duro SSD son: su velocidad y su fiabilidad. Las unidades SSD se utilizan para acelerar todo tipo de equipos.

Si sustituyes el disco duro de tu ordenador por una unidad SSD, entender谩s de qu茅 hablo: 隆T煤 ordenador arrancar谩 y funcionar谩 mucho m谩s r谩pido!

Desventajas de la SSD聽

El problema de un disco duro SSD ahora mismo es el desgaste. De hecho, las celdas que almacenan los datos tienen un n煤mero limitado de escrituras (no de lecturas). Esto significa que despu茅s de un cierto n煤mero de escrituras la celda queda inutilizada.

Los controladores de estos discos duros gestionan autom谩ticamente este problema al no escribir en esta celda y as铆 no se corre el riesgo de perder informaci贸n. Pero esto significa que despu茅s de un tiempo, la capacidad de tu disco duro SSD disminuir谩.

Ten la seguridad de que el desgaste no se produce en unos pocos d铆as. No, se necesitan a帽os de uso intenso. Pero hay que tener en cuenta esta informaci贸n porque implica que este tipo de disco duro no se puede utilizar para todo.

De hecho, este tipo de disco duro no deber铆a utilizarse si se realizan operaciones de escritura todo el tiempo. Pero ten en cuenta que, para un ordenador personal, que se utiliza por ejemplo para guardar las fotos de la abuela, o para editar archivos de Word varias veces al d铆a, no se arriesga mucho.

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