Las ventajas de un SSD sobre los discos duros son amplias y conocidas,
especialmente en el apartado de rendimiento. De hecho, un cambio de HDD
a SSD es una de las mejores actualizaciones que puedes hacer en tu
PC. Pero, ¿sabes cómo funciona un SSD internamente?
Son numerosos los artículos que le hemos dedicado a las unidades de
estado sólido porque los lanzamientos de nuevos modelos se producen a un
ritmo casi semanal. Así, además de la guía de compra
que mantenemos actualizada, te hemos ofrecido artículos como un caso de
uso para decir adiós a los discos duros; cómo realizar el cambio de un disco duro a un SSD en un portátil; el montaje de un SSD en un PC manteniendo el disco duro o el dedicado a mover Windows desde un disco duro a SSD sin perder datos. Hoy vamos a ir un poco más allá para ver cómo funciona un SSD internamente
Computadoras y memorias
Para comprender cómo funcionan los SSD y por qué son tan útiles,
conviene entender cómo funciona la arquitectura de la memoria de una
computadora y cada una de sus partes: la caché, la memoria RAM y la
unidad de almacenamiento masivo.
La memoria caché es la unidad de memoria más
interna. Las rutas eléctricas hacia la memoria caché son las más cortas,
lo que hace que el acceso a los datos sea casi instantáneo. Sin
embargo, la memoria caché es muy pequeña, por lo que sus datos se
sobrescriben constantemente.
La RAM es el punto intermedio. Una memoria de acceso
aleatorio donde la computadora almacena datos relacionados con los
programas y procesos que se ejecutan activamente. El acceso a la memoria
RAM es ligeramente más lenta que el acceso a la memoria caché.
La unidad de almacenamiento es donde se almacenan
todo el resto de datos que necesitan persistencia y en ella se almacenan
los datos del sistema operativo, aplicaciones, juegos, archivos
de configuración y todos los ficheros de usuario, documentos, vídeo o
música.
Conviene saber que hay una gran diferencia de rendimiento entre las
tres. Mientras que la memoria caché y la RAM operan a velocidades de
nanosegundos, una unidad de disco duro tradicional funciona a
velocidades de milisegundos. Como resultado, el sistema de
almacenamiento ha sido un gran cuello de botella para el rendimiento de
todo el PC.
No importa cuán rápido sea el resto de componentes. Una computadora
solo puede cargar y guardar datos tan rápido como puede manejarlos el
disco duro. Y aquí es donde entran los SSD, mucho más rápidos, lo que reduce significativamente el tiempo de carga de programas y procesos, consiguiendo que tu computadora se sienta mucho más ligera.
¿Cómo funciona un SSD?
Los SSD o «unidades de estado sólido» tienen el mismo propósito que
un disco duro: almacenar datos y archivos para uso a largo plazo. La
diferencia es que los SSD modernos (desde 2010) usan un tipo de memoria flash (asimilables a las utilizadas en la RAM) pero a diferencia de ellos están basados en puertas NAND que no borran los datos cada vez que se apaga la computadora.
Los datos en un SSD persisten incluso cuando no tiene energía. Al
ser memorias no volátiles, no requieren ningún tipo de alimentación
constante ni pilas para no perder los datos almacenados, incluso en
apagones repentinos.
Si desarmas un disco duro típico, verá una pila de placas magnéticas,
platos giratorios con una aguja de lectura como la de un tocadiscos de
vinilo. Antes de que la aguja pueda leer o escribir datos, las placas
deben girar alrededor de la ubicación correcta.
La estructura de un SSD cambia por completo. No tienen partes mecánicas ni móviles,
usando un sistema de celdas eléctricas para enviar y recibir datos
rápidamente. Estas cuadrículas están separadas en secciones llamadas
«páginas» y estas páginas son donde se almacenan los datos. Las páginas
se agrupan para formar «bloques».
Partes principales de un SSD
¿Por qué es necesario saber esto? Porque los SSD solo puede escribir en páginas vacías de un bloque.
En los discos duros, los datos se pueden escribir en cualquier
ubicación en cualquier momento, y eso significa que los datos se pueden
sobrescribir fácilmente. Los SSD no pueden sobrescribir directamente los
datos en páginas individuales. Solo pueden escribir datos en páginas
vacías de un bloque.
Entonces, ¿cómo manejan los SSD la eliminación de datos? Cuando
suficientes páginas en un bloque se marcan como no utilizadas, el SSD
confía a la memoria caché todos los datos de un bloque, los borra y
luego vuelve a enviar los datos de la memoria dejando en blanco las
páginas no utilizadas. El borrado de bloques no significa que los datos
desaparezcan como hemos visto.
No todo son ventajas en SSD
Un SSD completamente nuevo está cargado completamente de bloques con páginas en blanco. Cuando recibe datos nuevos en el SSD se escriben a velocidades vertiginosas. Sin
embargo, a medida que se escriben más y más datos, las páginas en
blanco se agotan y la unidad se queda con páginas aleatorias sin usar
diseminadas por todos los bloques.
Como consecuencia de lo anterior, uno de los inconvenientes teóricos es que la memoria flash solo puede mantener un número finito de escrituras antes de finalizar su vida útil. Cuando se usa un SSD, las cargas eléctricas dentro de cada una de sus celdas de datos deben reiniciarse periódicamente. Desafortunadamente,
la resistencia eléctrica de cada celda aumenta ligeramente con cada
restablecimiento, lo que aumenta el voltaje necesario para escribir en
esa celda. Eventualmente, el voltaje requerido llega a ser tan alto que la celda particular se vuelve imposible de escribir.
¿Cuánto dura un SSD?
Esto no quiere decir que un SSD obligatoriamente dure menos que un
disco duro. Aunque los bloques de memoria en un SSD tienen un número
limitado de operaciones de escritura, las nuevas generaciones han mejorado muchísimo en fiabilidad.
Todos los SSD incluyen células de memoria adicionales libres para
cuando las otras fallen no perder capacidad, reasignando sectores
dañados.
Pruebas de resistencia han
confirmado este aumento de fiabilidad con algunas series de unidades
sobreviviendo después de soportar una prueba masiva de escritura por encima de los 2 petabytes. Una cantidad de datos enorme que un usuario en condiciones reales (normales de uso) tardaría decenas de años en completar.
En las últimas generaciones de SSD, los fabricantes están apostando
por las memorias flash NAND TLC, triple nivel por celda. Esta tecnología
aumenta la densidad de almacenamiento y rebaja costes, pero reduce la
resistencia de formatos anteriores como MLC y especialmente SLC,
Single-Layer Cell que solo almacena un bit por celda y que ya no verás
en el mercado de consumo.
Los fabricantes ofrecen un mínimo de tres años de garantía y en las nuevas generaciones estamos viendo 5 años de garantía en unidades de consumo
y hasta 10 años en el mercado profesional. A nivel de usuario hay poco
de lo que preocuparse a nivel de resistencia, pero sí queríamos que
conocieras un poco más el funcionamiento de estas unidades de estado
sólido que se están convirtiendo en el estándar del mercado del
almacenamiento.
Saludos.
