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Anatomia das Unidades SSD


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Anatomia das Unidades SSD

Por Dentro de um SSD

Na Figura 4 você pode ver o interior de um SSD. Existem três componentes principais: memória flash, controlador e buffer. Apesar de estarmos dando como exemplo uma unidade utilizando o formato de 2,5 polegadas, os componentes presentes em outros formatos são os mesmos. Explicaremos sobre esses componentes abaixo.

ssd_02.jpg
Figura 4: Por dentro de um SSD

Memória Flash

É onde os dados são armazenados. A memória flash, que é o mesmo tipo de memória encontrada nas memórias USB (“pen drives”) e cartões de memória de câmeras digitais, não perde o seu conteúdo quando sua alimentação elétrica é cessada, diferentemente do que acontece com a memória (RAM) do computador. SSDs são caros porque utilizam muita memória flash.

As memórias flash podem ser fabricadas com duas tecnologias diferentes: NAND e NOR. O tipo usado em todos os dispositivos listados acima é NAND e por essa razão você poderá ver alguns fabricantes chamando memória flash de “NAND”. A tecnologia NOR permite a execução de programas e é basicamente usada em telefones celulares.

As memórias flash estão disponíveis em dois tipos diferentes de densidade de memória: SLC (Single-Level Cell ou Célula de Nível Único) e MLC (Multiple-Level Cell ou Célula de Múltiplos Níveis). Nos chips SLC cada circuito de armazenamento dentro do chip grava apenas um bit de informação, enquanto que nos chips MLC cada circuito armazena mais de um bit de informação. Por conta disso, os chips MLC são mais baratos do que os chips SLC, já que um chip MLC pode armazenar mais informações do que um chip SLC. Por esta razão, SSDs que utilizam chips MLC são mais baratos, enquanto que unidades mais caras utilizam chips SLC.

Apesar de em teoria MLC ser uma sigla que engloba chips de memória de qualquer número de bits por célula, normalmente ela é usada para referir-se a chips que armazenam dois bits por célula, enquanto chips com densidade de três bits por célula são chamados TLC (Triple-Level Chip) e chips com densidade de quatro bits por célula são chamados QLC (Quad-Level Chip).

Como os bits de dados dentro do chip estão mais próximos um do outro, chips QLC apresentam uma taxa de erros maior que chips TLC, que por sua vez apresentam uma taxa de erro maior do que chips MLC, que por sua vez apresentam uma taxa de erro maior do que chips SLC. É importante notar que esses erros não são percebidos pelo o usuário: o controlador do chip tem um mecanismo de correção de erros que detecta tais erros e os automaticamente corrige. No entanto, localizar e corrigir os erros leva tempo, refletindo em um menor desempenho. Em outras palavras: chips QLC são mais lentos do que chips TLC, que por sua vez são mais lentos do que chips MLC, e que por sua vez são mais lentos do que chips SLC.

Além disso, chips QLC têm uma vida útil menor do que chips TLC, que por sua vez têm uma vida útil menor do que chips MLC, e que por sua vez têm uma vida útil menor do que chips SLC (memórias flash têm uma quantidade finita de vezes que você pode gravar/apagar dados nelas).

Normalmente chips SLC permitem até 100.000 ciclos de apagamento/escrita, enquanto que chips MLC permitem até 10.000 ciclos de apagamento/escrita. Alguns chips MLC mais baratos, chips TLC e chips QLC possuem um limite menor do que este. Alguns chips mais baratos suportam apenas 1.000 ciclos de apagamento/escrita!

Assumindo que você tenha uma unidade de 64 GiB, esses limites permitem que você grave 64 GiB de dados 100.000 vezes em uma unidade SLC e 64 GiB de dados 10.000 vezes em uma unidade MLC.

Mas qual será a durabilidade da unidade? Isto dependerá do número de ciclos de escrita/apagamento que o usuário efetuar por dia. Se assumirmos um usuário gravando 50 GiB de dados todos os dias (que é um valor extremamente alto e colocaria o usuário na categoria profissional, "heavy user" ou mesmo corporativo), uma unidade com chips MLC de 64 GiB duraria 35 anos (64 GiB x 10.000 / 50 GiB / 365 dias) enquanto uma unidade com chips SLC de 64 GiB duraria 350 anos (64 GiB x 100.000 / 50 GiB / 365 dias). No entanto, neste mesmo cenário, o uso de uma unidade baseada em chips TLC ou QLC com um limite de 1.000 ciclos de apagamento apresentaria uma vida útil de apenas três anos e meio (64 GiB x 1.000 / 50 GiB / 365 dias).

Dependendo do uso do computador, você pode escrever bem mais do que 50 GiB de dados por dia (por exemplo, servidores), drasticamente reduzindo a vida útil da unidade. É por isso que para o ambiente corporativo (servidores) o tipo de SSD recomendado é o que utiliza chips SLC. Desta forma, unidades usando chips SLC são classificadas como "para ambientes corporativos", enquanto que unidades usando chips MLC são voltadas a "heavy users" e profissionais de áreas como edição de vídeos, e unidades usando chips TLC e QLC são classificadas como "de entrada", voltadas a usuários que não gravam uma grande quantidade de dados por dia.

Fabricantes de SSDs normalmente indicam a durabilidade da unidade através de um parâmetro chamado TBW (Total Bytes Written), que é a quantidade de bytes que o usuário pode gravar antes de a unidade parar de funcionar. A quantidade de dados que um usuário grava por dia depende exclusivamente do usuário. Seguindo o mesmo exemplo dado, de 50 GiB de dados gravados por dia em uma unidade com um TBW rotulado de 100 TiB, temos que a vida útil esperada é de 2.000 dias (100 TiB / 50 GiB = 2.000) ou cinco anos e meio. Note que 50 GiB é uma quantidade colossal de dados, e possivelmente apenas usuários profissionais que trabalham com gravação de uma enorme quantidade de dados ou servidores atingirão este valor. Um usuário comum possivelmente grava menos de 2 GiB por dia, e nesta condição teríamos uma vida útil de 50.000 dias ou 137 anos. Como você pode ver, a vida útil depende da quantidade de dados que o usuário grava por dia na unidade, sendo um parâmetro muito difícil de prever, visto que cada usuário possui hábitos de uso diferentes.

Em nosso vídeo "Mitos do hardware #13: durabilidade de SSDs" apresentamos uma discussão mais aprofundada sobre este tema.

Apenas reforçando que apenas operações de escrita (gravação) contam para o decréscimo da vida útil do SSD. Operações de leitura não têm influência neste parâmetro.

Buffer de Memória

Um chip de memória SDRAM de baixo consumo é usado para acelerar a comunicação entre o controlador e a interface de comunicação. Nem todos os SSDs utilizam este recurso.

Controlador

Este é o coração do SSD e o componente que dirá o quão rápido ele é. Algumas empresas fabricam este tipo de chip, incluindo a Indilinx, a Intel, a Samsung, a JMicron, a Silicon Motion, a Phision, a Marvell, entre outras. Os controladores organizam o arranjo de memórias flash em “canais”, que em teoria podem ser acessados independentemente, isto é, em paralelo. Portanto um controlador com dez canais provavelmente será mais rápido do que um controlador que organiza a memória em oito canais. Nós dissemos “provavelmente” porque o desempenho depende também de outros fatores. O chip controlador pode ainda ser chamado “SOC” ou “System on a Chip”.

Alguns controladores utilizam compressão de dados para aumentar o desempenho da unidade. Com a compressão de dados ativada, menos dados são transferidos e, portanto, o desempenho é aumentado. Nem todos os dados são "compactáveis" e, por isto, este ganho de desempenho só ocorre quando são armazenados dados "compactáveis".


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Comentários de usuários

Respostas recomendadas



Bem interessante o texto... Parabens pelo artigo, espero que essas unidades fiquem mais acessiveis para micros de mesa logo, com essas unidades podemos jogar a unidade em qualquer canto do gabinete... e com mais desempenho claro :D

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O artigo ficou bacana, só achei que ficou pequeno... :(

Esse é um assunto que me interessa, dai se tivessem 15 páginas eu leria sem problemas hehe

O lance é que ainda permaneceram algumas dúvidas como por exemplo se da pra fazer RAID com unidades SSD.

De qualquer forma o foco do artigo não era esse, então tudo bem :)

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  • Membro VIP
O artigo ficou bacana, só achei que ficou pequeno... :(

Esse é um assunto que me interessa, dai se tivessem 15 páginas eu leria sem problemas hehe

O lance é que ainda permaneceram algumas dúvidas como por exemplo se da pra fazer RAID com unidades SSD.

De qualquer forma o foco do artigo não era esse, então tudo bem :)

Sim, dá pra fazer RAID nos SSD's igual nos HD's. Inclusive, se você der uma procurada no Google, tem um cara brasileiro que fez essa combinação. Eu li e lembro que ficou MUITO rápido. Dá uma procurada ai que você acha.

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Achei muito bom o artigo, que explica muito bem as características físicas do ssd, inclusive mostrando a diferença entre os tipos de chips usados, o que para os fabricantes e vendedores pode servir de picaretagem, (vendendo um ssd com um chip mais barato, pelo preço do mais caro)... O CH mais uma vez nos ajuda muito dando informações preciosas...

Contudo, acho que deveriam ser incluídas mais informações... como por exemplo, as taxas de transferências... e o quanto % os ssd´s podem ser mais rápidos que os hd´s... e também a diferença de preço.

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Realmente , logo, logo, com a queda de preço da unidades SSD´s teremos um desempenho altamente maior que os velhos Discos Rigidos, e assim tendo mais velocidade, já que o mesmo, segura a maquina te uma tal forma que, gera um gargalho violento, e assim tendo mais velocidade ...

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O artigo está bem dentro daquilo que se propõe, isto é falar apenas da anatomia dos discos SSD.

Mas, honestamente, eu ainda fico com o pé atrás em relação a essa tecnologia por dois motivos:

Durabilidade e confiabilidade

As memórias flash tem melhorado bastante, mas ainda estão sujeitas a erros e a morte repentina.

Há pouco eu tive que jogar fora um cartão de memória micro SD, pois estava morto. Ele simplesmente morreu do nada. Felizmente eu ouvi aquela "vozinha do bem" que nos aconselha a fazer a coisa certa... e fiz um backup de tudo o que estava no bendito SD, por isso não perdi nada. Memória flash ainda não é a coisa mais confiável do mundo.

Como a memória flash está sujeita a 1000 ciclos de leitura e gravação ela dura pouco tempo.

Tem, mais o tal SSD não é tecnologia nova não, acho que tem algo em torno de 5 anos (que para informática é uma eternidade), nem por isso são populares, o que me faz perguntar: porque não deslanchou já que a ideia é ótima?

Como disse, a ideia por traz do SSD é boa mas acho que as memórias flash tem que melhorar muito em confiabilidade e durabilidade para que eu coloque meu dinheiro nisso.

inté+

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Comparar um cartão SD com uma unidade SSD não seria tão interessante, vendo não são necessariamente iguais.

Quanto a durabilidade, acredito que ninguém permaneceria com a mesma unidade SSD por mais de 5 anos, muito menos por 10. Em 10 anos cheguei a trocar de PC 3 vezes, sendo que pra mim isso foi uma eternidade.

Daqui 5 anos ja existirá SSD's com mais de 1 TB sendo vendidos a preço de banana e todo mundo ja estará trocando as unidades.

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  • Membro VIP
Comparar um cartão SD com uma unidade SSD não seria tão interessante, vendo não são necessariamente iguais.

Quanto a durabilidade, acredito que ninguém permaneceria com a mesma unidade SSD por mais de 5 anos, muito menos por 10. Em 10 anos cheguei a trocar de PC 3 vezes, sendo que pra mim isso foi uma eternidade.

Daqui 5 anos ja existirá SSD's com mais de 1 TB sendo vendidos a preço de banana e todo mundo ja estará trocando as unidades.

Nunca diga nunca. ^_^

Eu usei um K6 por 7 anos e já tenho meu micro a 5.. e tem muita gente usando micro antigo por aí. ;)

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tenho um HD ATA de 80Gb comprado em outubro de 2004 rodando 24h no PC. até hj uso esse HD, o mesmo teclado e o mesmo gabinete, só atualizando os outros componentes!!!

Nao acho q os SSD vão se popularizar como pregam por aih. Por um simples motivo: preço!!!!! Uma unidade magnetica sempre será mais barata q um SSD correspondente. Para netbooks de leves e pequenos, com automia grande de bateria acho uma boa pedida. Para notebooks "de verdade" e desktops, nao acho q vah pegar.

Um HD magnetico de 1,5Tb tá 350,00 R$ em minha cidade ( natal-RN ). Nao tem como os SSDs competirem com esse preço. E daqui a alguns anos, vai ter HD de 10Tb pelo mesmo preço, por isso acho difícil a sua popularizaçao.

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tenho um HD ATA de 80Gb comprado em outubro de 2004 rodando 24h no PC. até hj uso esse HD, o mesmo teclado e o mesmo gabinete, só atualizando os outros componentes!!!

Nao acho q os SSD vão se popularizar como pregam por aih. Por um simples motivo: preço!!!!! Uma unidade magnetica sempre será mais barata q um SSD correspondente. Para netbooks de leves e pequenos, com automia grande de bateria acho uma boa pedida. Para notebooks "de verdade" e desktops, nao acho q vah pegar.

Um HD magnetico de 1,5Tb tá 350,00 R$ em minha cidade ( natal-RN ). Nao tem como os SSDs competirem com esse preço. E daqui a alguns anos, vai ter HD de 10Tb pelo mesmo preço, por isso acho difícil a sua popularizaçao.

Calma.. estão falando em 2012 (antes do fim do mundo, claro) pro preço do GB ser o mesmo nos discos magnéticos e nos SSDs.

Vamos ver se isso se realiza, mas fiquei receoso sobre o que o rgdl disse.

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Minha nossa :eek:

Acho que depois de ler essa atualização no artigo, falar que os SSD's tem vida curta é pecado :eek:

Quero saber que seria o maluco de colocar 50GB em um SSD todos os dias, creio que nem servidor faz isso (depende do servidor, é claro).

Do jeito que eu costumo usar meu HD, creio que ele duraria mais ou menos uns 2 mil anos se fosse um SSD SLC aheuaehu :D

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Calma.. estão falando em 2012 (antes do fim do mundo, claro) pro preço do GB ser o mesmo nos discos magnéticos e nos SSDs.

Vamos ver se isso se realiza, mas fiquei receoso sobre o que o rgdl disse.

Aih é que esta, xita. Ambos vão baratear e sempre o SSD será bem mais caro q o magnetico por cada gigabyte, sacou?

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Nunca diga nunca. ^_^

Eu usei um K6 por 7 anos e já tenho meu micro a 5.. e tem muita gente usando micro antigo por aí. ;)

SSD é realmente tentador,mas se a durabilidade não for lá essas coisas,aí complica. tá vendo esses 2 hd's da assinatura ?? Samsung comprado em 2002 no paraguay e o Sea em 2004,e funcionam perfeito até hj (junto com o resto da cfg.)

é o que sempre digo, fique com o velho e espere a tecnologia "aperfeiçoar".

com pequenas alterações os SSD's vão se tornar sensação num futuro próximo. ;)

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nosa

(64 GB x 10.000 / 50 GB / 365 dias) = 35 anos,isso é muita coisa me despreucupei em relaçao a durabilidade

o ano promete, possivel HD5830 para desktop:wub: possivelmente novos processadores da intel e amd,a Nvidia finalmente lançar a placas DX11, só esperar e ve o que acontece

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Muito bom o artigo, resumido e objetivo.

O único problema é a sensação de "quero ler mais" que fica, parece um pouco curto, mas talvez seja só impressão devido à objetividade do artigo.

Tirou as palavras da minha boca :D

Acho que sinto isso por que da a sensação de como se eu tivesse um SSD, uma coisa rápida, silenciosa e que gasta pouca energia. Pra mim nem precisa ter tanto espaço assim, só tendo esses outros benefícios já ganha minha atenção :D

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Não entendi o segundo paragrafo da segunda página.

"As memórias flash podem ser fabricadas com duas tecnologias diferentes: NAND e NOR. O tipo usado em todos os dispositivos listados acima é NAND e por essa razão você poderá ver alguns fabricantes chamando memória flash de “NAND”. A tecnologia NOR permite a execução de programas e é basicamente usada em telefones celulares."

Quer dizer que a tecnologia NAND não permite a execução de programas??? Então para que serve, se o substituirmos pelo HDD do Notebook?

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Não entendi o segundo paragrafo da segunda página.

"As memórias flash podem ser fabricadas com duas tecnologias diferentes: NAND e NOR. O tipo usado em todos os dispositivos listados acima é NAND e por essa razão você poderá ver alguns fabricantes chamando memória flash de “NAND”. A tecnologia NOR permite a execução de programas e é basicamente usada em telefones celulares."

Quer dizer que a tecnologia NAND não permite a execução de programas??? Então para que serve, se o substituirmos pelo HDD do Notebook?

Os programas não rodam no HDD nem no SSD, eles rodam na memoria RAM... como em alguns celulares a memoria ram é basicamente a memoria que voce usa para guardar os seus dados, eles sao do tipo NOR... capiche??

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Comentário atrasado...

Parabéns pela reportagem...

É por essas e outras que tenho orgulho de participar de uma equipe tão bem feita quanto a do CdH!

E essa reportagem foi muito bem feita!

Mais uma vez parabéns...

Abraço

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