Armazenamento de estado sólido - Solid-state storage

O armazenamento de estado sólido ( SSS ) é um tipo de armazenamento de computador não volátil que armazena e recupera informações digitais usando apenas circuitos eletrônicos , sem qualquer envolvimento de partes mecânicas móveis. Isso difere fundamentalmente do armazenamento eletromecânico tradicional , que registra dados usando mídia rotativa ou de movimento linear revestida com material magnético .

Dispositivos de armazenamento de estado sólido normalmente armazenam dados usando memória flash não volátil eletricamente programável ; no entanto, alguns dispositivos usam memória de acesso aleatório (RAM) volátil com bateria . Sem peças mecânicas móveis, o armazenamento em estado sólido é muito mais rápido do que o armazenamento eletromecânico tradicional; como desvantagem, o armazenamento de estado sólido é significativamente mais caro e sofre com o fenômeno de amplificação de gravação .

Os dispositivos de armazenamento de estado sólido vêm em vários tipos, formatos, tamanhos de espaço de armazenamento e opções de interface para satisfazer os requisitos de aplicativo para muitos tipos diferentes de sistemas de computador e aparelhos.

Visão geral

Historicamente, o armazenamento secundário em sistemas de computador foi implementado principalmente pelo uso de propriedades magnéticas dos revestimentos de superfície aplicados a pratos rotativos (em unidades de disco rígido e disquetes ) ou tiras estreitas de filme plástico que se movem linearmente (em unidades de fita ). O emparelhamento dessa mídia magnética com cabeças de leitura / gravação permite que os dados sejam gravados por magnetização separada de pequenas seções do revestimento ferromagnético e lidos mais tarde pela detecção das transições na magnetização. Para que os dados sejam lidos ou gravados, seções exatas da mídia magnética precisam passar sob as cabeças de leitura / gravação que fluem perto da superfície da mídia; como resultado, a leitura ou gravação de dados impõe atrasos necessários para o posicionamento da mídia magnética e dos cabeçotes, com os atrasos diferindo dependendo da tecnologia real.

Uma ilustração do fenômeno de amplificação de gravação em dispositivos de armazenamento baseados em flash

Com o tempo, a lacuna de desempenho entre as unidades de processamento central (CPUs) e o armazenamento eletromecânico (unidades de disco rígido e suas configurações RAID ) aumentou, exigindo avanços na tecnologia de armazenamento secundário. Uma solução foi encontrada na memória flash , que é uma mídia eletrônica não volátil de armazenamento de computador que pode ser apagada e reprogramada eletricamente. O armazenamento de estado sólido normalmente usa o tipo NAND de memória flash, que pode ser gravada e lida em blocos muito menores do que o tamanho total do dispositivo de armazenamento. O tamanho de um fragmento mínimo (página) para operações de leitura é muito menor do que o tamanho mínimo do fragmento (bloco) para operações de gravação / apagamento, resultando em um fenômeno indesejável chamado amplificação de gravação que limita o desempenho de gravação aleatória e a resistência de gravação baseada em flash dispositivos de armazenamento de estado sólido. Outro tipo de dispositivo de armazenamento de estado sólido usa memória de acesso aleatório ( RAM ) volátil combinada com uma bateria que permite que o conteúdo da RAM seja preservado por um período limitado de tempo após a interrupção do fornecimento de energia do dispositivo. Como vantagem, o armazenamento de estado sólido baseado em RAM é muito mais rápido em comparação com o flash e não apresenta amplificação de gravação.

Como resultado de não ter partes mecânicas móveis, o armazenamento em estado sólido virtualmente elimina as latências de acesso aos dados presentes nos dispositivos de armazenamento eletromecânicos e permite taxas significativamente mais altas de operações de I / O por segundo ( IOPS ). Além disso, o armazenamento de estado sólido permite um acesso sequencial muito mais rápido aos dados armazenados, consome menos energia, tem melhor resistência a choques físicos e produz menos calor e sem vibrações durante a operação. Como desvantagem, os dispositivos de armazenamento de estado sólido têm preços muito mais altos por megabyte do que os dispositivos de armazenamento eletromecânicos e geralmente vêm em capacidades significativamente menores por dispositivo. Além disso, os dispositivos baseados em flash experimentam o desgaste da memória que reduz sua vida útil , impondo uma quantidade limitada de dados que podem ser gravados neles, resultante das limitações da memória flash que impõem um número finito de ciclos de apagamento de programa usados ​​para gravar dados . Como resultado, o armazenamento de estado sólido é frequentemente usado para a criação de drives híbridos , nos quais o armazenamento de estado sólido serve como um cache para dados acessados ​​com frequência, em vez de ser um substituto completo para o armazenamento secundário tradicional.

Tipos de dispositivos

Um SSD, na forma de um dispositivo de compartimento de 2,5 polegadas que usa interface Serial ATA (SATA)
Internos de um cartão SD , mostrando a memória flash e os circuitos integrados do controlador

Os dispositivos de armazenamento de estado sólido servem como componentes de armazenamento secundário para sistemas mais complexos, que podem variar de dispositivos incorporados e portáteis a grandes servidores e sistemas dedicados de armazenamento conectado à rede (NAS). Como resultado, os dispositivos de armazenamento de estado sólido existem em diferentes capacidades, layouts físicos e dimensões, usando várias interfaces e fornecendo diferentes conjuntos de recursos. Dispositivos de armazenamento de estado sólido menos complexos, como cartões de memória, usam interfaces mais simples e lentas, como a interface SD de um bit ou SPI , enquanto dispositivos de alto desempenho mais sofisticados usam interfaces mais rápidas, como Serial ATA (SATA) ou PCI Express (PCIe) emparelhado com interfaces de dispositivo lógico, como AHCI ou NVM Express (NVMe).

Os tipos de dispositivos de armazenamento de estado sólido baseados em flash incluem o seguinte:

Veja também

  • Memória de tambor  - um dispositivo de armazenamento de dados magnéticos usado como a principal memória de trabalho em muitos dos primeiros computadores
  • i-RAM  - um dispositivo de armazenamento de estado sólido baseado em DRAM produzido pela Gigabyte, operando como uma unidade de disco rígido SATA
  • Armazenamento magnético  - o conceito de armazenamento de dados em um meio magnetizado usando diferentes padrões de magnetização
  • Unidade de RAM  - um bloco de memória de acesso aleatório que o sistema operacional trata como se fosse um armazenamento secundário
  • Memória de acesso sequencial  - uma classe de dispositivos de armazenamento de dados que lêem os dados armazenados em uma sequência
  • Nivelamento de desgaste  - uma técnica para prolongar a vida útil de alguns tipos de mídia de armazenamento apagável de computador, como memória flash

Referências

links externos