Tudo o que você precisa saber sobre os SSDs

Há alguns poucos anos atrás, eles foram uma novidade extremamente desejada, mas acessível apenas para uns poucos. Hoje em dia, são uma realidade de todo mundo que compra um PC novo. Estamos falando dos SSDs!

Você sabe o que é um SSD? Quais as suas vantagens? Ele vai durar para sempre?

Ou seja, no bate-papo de hoje, vamos responder às perguntas mais importantes para você tirar o melhor proveito dessa tecnologia e não correr riscos!

O que é SSD?

O SSD (Solid State Drive ou unidade de estado sólido) é um componente de hardware presente em desktops, notebooks e servidores modernos, cuja principal função é o armazenamento de dados do computador e que para isso, usa tecnologias diferentes do antigo, mas ainda razoavelmente comum HDD (Hard Disk Drive).

Os SSDs são um tipo de memória não volátil, que não necessita de energia elétrica para reter dados – diferentemente das RAMs – e que são baseados em memórias flash NAND.

Embora às vezes seja referido em português como disco de estado sólido, na prática não há discos giratórios físicos e as cabeças de leitura e gravação móveis usadas em unidades de disco rígido (HDDs). A nomenclatura “disco” só é usada porque esse hardware substituiu os discos rígidos.

Nos primeiros anos de comercialização, as unidades de estado sólido, armazenavam consideravelmente menos dados do que os HDDs de então e eram várias vezes mais caras. Em outras palavras, o custo por gigabyte era muitas vezes superior, o que fez com que pouquíssimos usuários pudessem ter um instalado em suas máquinas, por ocasião dos primeiros modelos.

Atualmente, embora o custo ainda seja maior, caiu bastante e os benefícios justificam gastar um pouco a mais e ter um PC equipado com essa tecnologia, tanto que a maior parte dos modelos de notebooks atualmente, já aposentaram os HDDs e vêm de fábrica com SSDs de boa capacidade.

O primeiro SSD comercial baseado em flash foi lançado pela SanDisk em 1991. Outras empresas, já haviam tentado alternativas baseadas em outras tecnologias de armazenamento, como a StorageTek e a Zitel, mas seus produtos não eram tão eficientes.

O armazenamento baseado em flash, criado por um engenheiro da Toshiba, mostrou-se melhor em vários aspectos. Assim, o primeiro modelo da SanDisk era uma unidade de apenas 20 MB, que usava o padrão PCMCIA, que era razoavelmente comum em laptops da época, tanto que equipou um modelo de ThinkPad da IBM.

Quais as vantagens do SSD?

A principal razão do sucesso dos SSDs, sempre esteve relacionada ao desempenho.

Desde os primeiros modelos lançados, observam-se taxas de leitura e escrita algumas vezes superior aos HDDs. Essa taxa é um fator determinante no uso do sistema operacional, dos muitos programas que usamos, ou quando abrimos ou salvamos nossos documentos.

No entanto, no início o custo de armazenamento por gigabyte era muito superior, o que restringiu a sua adoção apenas por parte daqueles para os quais o desempenho era imprescindível e podiam pagar.

O tempo passou, o número de empresas que apostou na novidade aumentou e rapidamente ficou mais acessível comprar um. Também comparativamente aos primeiros modelos, novas tecnologias de fabricação e recursos, melhoraram o desempenho entregue, bem como o custo de aquisição.

Objetivamente, as vantagens dos SSDs comparativamente aos HDDs, são:

• Velocidade – os SSDs são significativamente mais rápidos que os HDDs. Não é possível estabelecer um parâmetro absoluto, mas em termos médios, é fácil encontrar taxas de leitura e escrita, em torno de 15~20 vezes superior. Isso se traduz em tempos de boot e carregamento de aplicativos bem mais rápidos e melhor desempenho geral do sistema operacional;

• Vida útil – o fato dos SSDs não terem partes móveis, como acontece no caso dos HDDs, torna-os mais resistentes a impactos, quedas e vibrações, fatores que podem encurtar a vida útil das antigas unidades de disco;

• Operação – as unidades de estado sólido, operam silenciosamente, pois não há partes móveis. No caso dos HDDs, há ruído quando em funcionamento, o que pode ser notado em uso mais intenso;

• Autonomia – o consumo de energia também é menor comparado aos discos rígidos, o que constitui uma vantagem no caso dos dispositivos móveis e também nas empresas que têm muitos computadores;

• Temperatura – outra característica dos SSDs, é a temperatura de operação, que também é inferior. Constitui vantagem por ser mais fácil resfriar o gabinete e no caso dos data centers, os storages / servidores NAS, usados para armazenamento também geram menos calor;

• Tamanho – as unidades SSDs estão disponíveis em tamanhos menores, vantagem que permite notebooks mais finos e leves e consequentemente, favorecem a mobilidade.

Além das vantagens acima, é comum encontrar SSDs que usam interfaces iguais aos velhos discos rígidos, como as tradicionais SATA e SAS, bem como formatos / medidas iguais aos HDDs, o que facilita substitui-los em desktops, servidores ou portáteis (notebooks).

Como funcionam os SSDs?

Os SSDs funcionam de modo semelhante a outras memórias do computador, com a diferença que a memória RAM é um tipo volátil, ou seja, que na ausência de energia elétrica, deixa de armazenar os dados.

As unidades de estado sólido, fazem uso de uma rede de células elétricas para enviar e receber dados armazenados, funcionando de forma similar aos pendrives e cartões de memória MicroSD.

A depender do fabricante e modelo, pode haver alguma peculiaridade, mas em termos gerais, a estrutura a seguir é responsável pelo funcionamento de um SSD:

• Memória Flash NAND – boa parte dos circuitos de um SSD, são responsáveis pelo armazenamento dos dados e correspondem à memória Flash NAND, a qual é composta por células que armazenam bits de dados (0s e 1s). Essas células são agrupadas em páginas, as quais são agrupadas em blocos. A quantidade desses circuitos, é um dos fatores determinantes da capacidade de armazenamento;

• Controlador SSD – considerado o "cérebro" da unidade de armazenamento sólido, o controlador é responsável pelo gerenciamento da leitura e escrita dos dados, bem como por outras ações essenciais, como por exemplo, o sistema de correção de erros, ou nivelamento de desgaste da unidade. Esse também é um diferencial entre as diferentes marcas e modelos, já que o desempenho da unidade está intimamente relacionadas com a eficiência do controlador;

• I/O – quando o sistema operacional aciona o SSD, enviando um comando para leitura ou escrita dos dados, o controlador realiza o acesso às respectivas células elétricas na memória flash, sendo que a leitura exije menos tempo, já que é frequente que o processo de escrita, requeira apagar e reprogramas as células que contém os respectivos dados;

• Nivelamento de Desgaste (Wear Leveling) – essa é outra função do controlador SSD, cujo objetivo é aumentar a vida útil do SSD. Para tanto, o controlador efetua a gravação dos dados de modo distribuído entre todas as células de memória, a fim de que algumas não se desgastem mais rapidamente do que outras;

• Garbage Collection – outra função básica e crucial do controlador é gerenciar o “garbage collection” (coleção de lixo, em tradução literal), já que quando um dado é apagado, a célula correspondente não é imediatamente limpa. Essa função, garante que quando necessário, novos dados possam ser gravados naquela célula;

• Trim – por fim, esse último recurso vital, possibilita que o sistema operacional passe à unidade de estado sólido, quais dados podem ser apagados, contribuindo para o correto funcionamento e bom desempenho da unidade.

Outro aspecto que vale mencionar sobre o funcionamento, refere-se a uma característica de arquitetura do SSD, mais especificamente, as células elétricas. A depender do modelo, a unidade pode conter células com diferentes funcionamentos:

• Single Level Cells ou SLC – a célula de bit único é o tipo mais confiável, durável quanto ao número de operações de escrita (até 100.000 ciclos de gravação!), mais rápido e também o mais caro, comparativamente aos tipos seguintes. Isso porque, ao ser capaz de armazenar menos informação por célula, exige mais células para armazenar o mesmo volume de dados;

• Multi Level Cell ou MLC – esse tipo de célula tem capacidade de armazenar 2 bits por célula. Assim, apresenta desempenho inferior ao anterior, porém tem um custo bem inferior. A durabilidade é também consideravelmente menor, suportando até 3.000 ciclos de gravação;

• Triple-Level Cell ou TLC – é o tipo que armazena 3 bits por célula e, portanto, tem ainda maior capacidade que o anterior (+50%), mas também menor desempenho e durabilidade especialmente menor (300 a 1.000 ciclos). Muitos SSDs mais baratos, usam esse tipo de célula;

• Quad-Level Cell ou QLC – armazena 4 bits por célula, priorizando preço e elevada densidade de gravação de dados e como é de se esperar, tem durabilidade bastante inferior. Por essas características, é indicado apenas como armazenamento eventual e de uso secundário, como no caso de um SSD externo para transporte e troca de dados.

Ao compreender essa característica, fica fácil compreender porque é possível encontrar tanta diferença de preço em SSDs com uma mesma capacidade de armazenamento.

Por isso, cuidado! Produtos muito baratos, podem custar muito caro no futuro!

Quanto dura um SSD?

Logo que os primeiros SSDs comerciais chegaram ao mercado, era comum dizer que além de terem vida útil bem superior aos HDDs, pelo fato de não terem partes móveis como estes, poderiam durar indeterminadamente.

No entanto, isso não é verdade e basta pensar um pouco para chegar a essa conclusão, já que tal como outros componentes eletrônicos, as unidades de armazenamento também têm um limite de uso.

Tal limite existe, porque as operações necessárias para apagar e gravar novos dados, exigem a aplicação uma corrente elétrica na célula, em um processo que desgasta o material com o passar do tempo, até que ele perca essa capacidade de reter os dados.

Como vimos, a depender do tipo de célula usada, há um número variável, mas finito de ciclos de gravação antes de as células perderem a capacidade de armazenar dados e começarem a apresentar falhas.

Não fosse apenas isso, outros fatores não intrínsecos à tecnologia de construção empregada, também influenciam sua vida útil, como é o caso de oscilações elétricas além das previstas e temperatura fora do intervalo ideal de operação, que costuma ser entre 0ºC e 70ºC.

Em termos técnicos, a quantidade total de dados gravados (TBW ou total de terabytes gravados), a quantidade de ciclos de apagamento e gravação (mais dados apagados / escritos, implica mais desgaste) também é determinante na durabilidade do SSD. Como vimos, essa é uma função essencial do controlador, objetivando estender ao máximo o seu tempo de uso.

Assim, quando você ouve dizer que um SSD pode durar cerca de 10 anos até que comece a apresentar problemas, já sabe que não é bem assim. Um SSD que esteja instalado em um servidor de uso intenso, ainda que seja um modelo mais caro e de uma marca reconhecidamente boa, pode durar menos da metade desse tempo!

Essas informações também são úteis na hora de escolher um SSD para fazer um upgrade na sua máquina. Escolher marcas e modelos mais acessíveis, pode por em risco os seus dados em alguns anos, especialmente se o equipamento usado fizer uso extensivo de disco.

Portanto, ainda que existam vantagens reais em usar um SSD, se os dados que você guarda nele são essenciais, além das ameças do mundo digital, como os malwares, garantir a sua segurança e manutenção, passa por realizar backups regulares!

Conclusão

Os hoje populares SSDs, oferecem vantagens reais para a computação, mas conhecer mais sobre essa tecnologia, é essencial para a segurança dos seus dados.