Unità a stato solido

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Un'unità a stato solido da 2,5 pollici

In elettronica e 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), ovvero basata su semiconduttore, per l'archiviazione dei dati, anziché supporti di tipo magnetico come nel caso dell'hard disk classico.

Ne consegue che l'altra importante differenza con i classici dischi è la possibilità di memorizzare in maniera non volatile grandi quantità di dati, senza l'utilizzo di organi meccanici (piatti, testine, motori ecc.) come fanno invece gli hard disk tradizionali. 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.[1].

Terminologia[modifica | modifica sorgente]

Un comune disco rigido (a sinistra) confrontato con un'unità a stato solido (a destra)

Mentre i termini Unità a Stato Solido, o Solid State Drive sono considerati corretti, il termine "disco a stato solido" è improprio perché all'interno dell'SSD non c'è nessun disco, né di tipo magnetico né di altro tipo. L'utilizzo della parola "disco" deriva dal fatto che questa tipologia di dispositivo di memoria di massa svolge la medesima funzione del più datato disco rigido e viene quindi utilizzato in sostituzione di esso.

Dettagli tecnici[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Memoria Flash.

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[modifica | modifica sorgente]

Il controller è costituito da un microprocessore che si occupa di coordinare tutte le operazioni della memoria di massa. Il software che governa questo componente è un firmware preinstallato dal produttore. Oltre alle operazioni di lettura/scrittura si occupa della gestione di:

  • Error-correction: controllo e correzione degli errori in fase di lettura/scrittura
  • Wear leveling: distribuzione della scrittura in maniera uniforme su tutto il drive
  • Bad block: rilevamento e riallocazione trasparente con blocchi di riserva dei settori danneggiati
  • Memoria cache: interna al dispositivo
  • Garbage collection: rilevamento e riduzione automatica della frammentazione dell'organizzazione interna del disco
  • Criptazione dei dati

Memoria Cache[modifica | modifica sorgente]

La memoria Cache è una memoria, a seconda del livello a cui appartiene, solitamente di pochi MB, utilizzata dal processore per immagazzinare temporaneamente informazioni che verranno richieste in seguito dal sistema. Essa viene quindi riempita e svuotata molte volte.

Supercondensatore[modifica | modifica sorgente]

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[2], 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[modifica | modifica sorgente]

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 SATA2 (3Gb/s) o SATA3 (6Gb/s). Vi sono inoltre SSD che utilizzano l'interfaccia PCI Express; quest'ultima può arrivare fino a una velocità di trasferimento di 20Gb/s[3].

Confronto con le unità tradizionali[modifica | modifica sorgente]

Vantaggi[modifica | modifica sorgente]

La totale assenza di parti meccaniche in movimento porta diversi vantaggi, di cui i principali sono:

  • rumorosità assente, non essendo presente alcun motore di rotazione, al contrario degli HDD tradizionali;
  • minore possibilità di rottura: le unità a stato solido hanno mediamente un tasso di rottura inferiore a quelli degli hard disk. Questo tasso oscilla tra lo 0.5% e il 3%, mentre negli hard disk può raggiungere il 10%.[4];
  • minori consumi durante le operazioni di lettura e scrittura;
  • tempi di accesso e archiviazione ridotti: si lavora nell'ordine dei decimi di millisecondo[5]; il tempo di accesso dei dischi magnetici è oltre 50 volte maggiore, attestandosi invece tra i 5 e i 10 millisecondi; non necessitano inoltre di deframmentazione;
  • maggiore resistenza agli urti: le specifiche di alcuni produttori arrivano a dichiarare resistenza a shock di 1500 g[6];
  • minore produzione di calore.

Svantaggi[modifica | modifica sorgente]

A fronte di una maggiore resistenza agli urti e a un minor consumo, le unità a stato solido hanno tre svantaggi principali:

* bisogna rimuoverle correttamente per non rischiare di perdere dati

  • un maggiore prezzo che può variare dai 0,50 € fino ad arrivare a 1,00 € per gigabyte.
  • una minore durata dell'unità, a causa del limite di riscritture delle memorie flash [senza fonte].

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[6]. 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[modifica | modifica sorgente]

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 KiB, nei dispositivi SSD la dimensione dei blocchi è molto superiore (per esempio 4 MiB).

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.

La frammentazione di un disco SSD non influisce sulle sue prestazioni, poiché il tempo d'accesso a qualunque cella è identico; i moderni sistemi operativi pertanto disattivano la deframmentazione del disco, in quanto risulta non solo inutile, ma addirittura dannosa poiché influisce negativamente sulla vita del disco stesso. Infatti proprio per aumentare la durata del supporto si cerca di ridurre il sovraccarico sempre su una cella riscrivendola di continuo, grazie all'ausilio di un controllore che distribuisce i dati in fase di scrittura cercando di sfruttare tutto il disco ed evitando di lasciare parti inutilizzate. Al contrario la deframmentazione non farebbe altro che aumentare il numero di cicli scrittura di dati accorciando la vita del disco stesso.

Produttori di unità a stato solido[modifica | modifica sorgente]

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ (EN) Solid State Storage 101: An introduction to Solid State Storage, SNIA, gennaio 2009. URL consultato il 4 dicembre 2011.
  2. ^ Supercapacitors for SSD backup power.
  3. ^ http://hardware.hdblog.it/2013/09/05/kingspec-presenta-un-ssd-pci-e-con-transfer-rate-di-25-gbs/.
  4. ^ SSD failure rate: First data on SSD reliability, HardMac.com, 8-12-2010. URL consultato l'8-12-2010.
  5. ^ mtron.net - de beste bron van informatie over mtron
  6. ^ a b http://www.supertalent.com/datasheets/6_54.pdf

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

informatica Portale Informatica: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di informatica