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Come funzionano le unità a stato solido?
In questi giorni, sia che tu stia acquistando un nuovo computer o che stia aggiornando un vecchio computer, ti consigliamo di acquistare un'unità SSD (Solid State Drive) anziché un'unità disco rigido tradizionale (HDD). In effetti, il passaggio da HDD a SSD è uno dei migliori aggiornamenti delle prestazioni del PC che è possibile eseguire.
Ma come? E perché? Ciò che rende l'SSD una tecnologia così rivoluzionaria?
In questo articolo imparerai esattamente cosa sono gli SSD, come funzionano e operano gli SSD, perché gli SSD sono così utili e l'unico aspetto negativo degli SSD che dovresti sapere. Se invece stai cercando consigli per l'acquisto, ti consigliamo di leggere il nostro articolo su cosa considerare prima di acquistare un SSD 5 Cose da prendere in considerazione quando si acquista un SSD 5 Cose da tenere in considerazione quando si acquista un SSD Il mondo dell'home computing si sta muovendo verso un solido unità di stato per l'archiviazione. Dovresti comprarne uno? Leggi di più .
Comprendere i computer e la memoria
Per capire come funzionano gli SSD e perché sono così utili, dobbiamo prima capire come funziona la memoria del computer. L'architettura di memoria di un computer è suddivisa in tre aspetti:
- Il nascondiglio
- Il memoria
- Il unità di dati
Ognuno di questi aspetti serve a una funzione importante che determina il modo in cui operano.
La cache è l'unità di memoria più interna. Durante l'esecuzione, il computer utilizza la cache come una sorta di parco giochi per i calcoli e le procedure dei dati. I percorsi elettrici alla cache sono i più brevi, rendendo l'accesso ai dati quasi istantaneo. Tuttavia, la cache è molto piccola, quindi i suoi dati vengono costantemente sovrascritti.
La memoria è la via di mezzo. Si può sapere come RAM (Random Access Memory). Qui è dove il tuo computer memorizza i dati relativi ai programmi e ai processi che sono attivamente in esecuzione. L'accesso alla RAM è più lento dell'accesso alla cache, ma solo in modo trascurabile.
L'unità dati è dove tutto il resto è memorizzato per la permanenza. È dove vengono conservati tutti i programmi, i file di configurazione, i documenti, i file musicali, i file film e tutto il resto. Quando si desidera accedere a un file o eseguire un programma, il computer deve caricarlo dall'unità dati e nella RAM.
La cosa importante da sapere è che c'è una grande differenza di velocità tra i tre. Mentre cache e RAM operano a velocità in nanosecondi, un disco rigido tradizionale funziona a velocità in entrata millisecondi.
In sostanza, l'unità dati è il collo di bottiglia: non importa quanto velocemente tutto il resto sia, un computer può solo caricare e salvare i dati velocemente quanto l'unità dati può gestirli.
È qui che entrano in gioco gli SSD. Mentre gli HDD tradizionali hanno ordini di grandezza più lenti della cache e della RAM, gli SSD sono molto più veloci. Ciò può ridurre in modo significativo il tempo necessario per caricare vari programmi e processi e renderà il tuo computer molto più veloce.
Come funzionano le unità a stato solido?
Gli SSD hanno lo stesso scopo degli HDD: memorizzano dati e file per un uso a lungo termine. La differenza è che gli SSD usano un tipo di memoria chiamata “memoria flash,” che è simile alla RAM, ma a differenza della RAM, che cancella i suoi dati ogni volta che il computer si spegne, i dati su un SSD persiste anche quando perde potenza.
Se avessi smontato un tipico disco rigido, vedresti una pila di piastre magnetiche con un ago da lettura, tipo un giradischi in vinile. Prima che l'ago possa leggere o scrivere i dati, le piastre devono girare intorno alla posizione giusta.
D'altra parte, gli SSD utilizzano una griglia di celle elettriche per inviare e ricevere rapidamente i dati. Queste griglie sono separate in sezioni chiamate “pagine,” e queste pagine sono dove i dati sono archiviati. Le pagine sono raggruppate insieme per formare “blocchi.”
Gli SSD sono chiamati “stato solido” perché non hanno parti mobili.
Perché è necessario saperlo? Perché gli SSD possono solo scrivere su pagine vuote in un blocco. Negli HDD, i dati possono essere scritti in qualsiasi posizione sulla piastra in qualsiasi momento e ciò significa che i dati possono essere facilmente sovrascritti. Gli SSD non possono sovrascrivere direttamente i dati nelle singole pagine. Possono solo scrivere dati su pagine vuote in un blocco.
Allora, in che modo gli SSD gestiscono la cancellazione dei dati? Quando un numero sufficiente di pagine in un blocco viene contrassegnato come non utilizzato, l'SSD esegue il commit dei dati dell'intero blocco in memoria, cancella l'intero blocco, quindi reimposta i dati dalla memoria al blocco lasciando vuote le pagine non utilizzate. Si noti che la cancellazione di un blocco non significa necessariamente che i dati sono stati completamente eliminati. (Come cancellare in modo sicuro i dati su un SSD!)
Ciò significa che gli SSD diventano più lenti nel tempo.
Quando hai un nuovo SSD, viene caricato interamente con blocchi pieni di pagine vuote. Quando si scrivono nuovi dati sull'unità SSD, è possibile scrivere immediatamente su tali pagine vuote con velocità elevate. Tuttavia, man mano che vengono scritti sempre più dati, le pagine vuote si esauriscono e ti rimangono pagine casuali inutilizzate sparse nei blocchi.
Poiché un SSD non può sovrascrivere direttamente una singola pagina, ogni volta che si desidera scrivere nuovi dati da quel punto in poi, l'SSD deve:
- Trova un blocco con abbastanza pagine contrassegnate “non usato”
- Registra quali pagine in quel blocco sono ancora necessarie
- Ripristina tutte le pagine di quel blocco in bianco
- Riscrivi le pagine necessarie nel blocco appena ripristinato
- Riempi le pagine rimanenti con i nuovi dati
Quindi, in sostanza, una volta passate attraverso tutte le pagine vuote da un nuovo acquisto SSD, l'unità dovrà passare attraverso questo processo ogni volta che desidera scrivere nuovi dati. Questo è il modo in cui funziona la maggior parte della memoria flash.
Detto questo, è ancora più veloce rispetto a un HDD tradizionale, e i guadagni di velocità valgono assolutamente l'acquisto di un SSD su un HDD.
Il rovescio della medaglia verso le unità a stato solido
Ora che sappiamo come funziona un'unità a stato solido, possiamo anche capire uno dei suoi aspetti peggiori: la memoria flash può sostenere solo un numero finito di scritture prima che muoia.
C'è molta scienza che spiega perché questo accade, ma basti dire che quando viene usato un SSD, le cariche elettriche all'interno di ciascuna delle sue celle di dati devono essere periodicamente ripristinate. Sfortunatamente, la resistenza elettrica di ogni cella aumenta leggermente ad ogni ripristino, il che aumenta la tensione necessaria per scrivere in quella cella. Alla fine, la tensione richiesta diventa così alta che diventa impossibile scrivere la cella specifica.
Pertanto, le celle di dati SSD hanno un numero finito di scritture. Tuttavia, ciò non significa che un SSD non durerà a lungo! Controlla il nostro articolo sulla durata media di HDD, SSD e unità flash Dischi fissi, unità SSD, unità flash: quanto dureranno i tuoi supporti di archiviazione? Dischi rigidi, unità SSD, unità flash: quanto dureranno i supporti di archiviazione? Per quanto tempo i dischi rigidi, gli SSD, le unità flash continueranno a funzionare e per quanto tempo verranno archiviati i dati se vengono utilizzati per l'archiviazione? Leggi di più se vuoi saperne di più. Speriamo che ora abbiate una migliore comprensione di come funzionano le unità a stato solido.
Scopri di più su: Solid State Drive.