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Unidad de estado sólido

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Una unidad de estado sólido NVMe SanDisk PC SN7100s de 256 GB
Una unidad de estado sólido mSATA Mushkin Atlas de 240 GB
Una unidad de estado sólido NVMe Kingston NV2 de 2 TB
Una unidad de estado sólido NVMe Gen4 2230 con su etiqueta retirada para mostrar la memoria NAND y el controlador NAND ( KIOXIA BG6).
Interior de una unidad de estado sólido Serial ATA de 2,5 pulgadas con su etiqueta retirada para mostrar la memoria NAND y el controlador NAND (Patriot P210 de 2 TB).

Una unidad de estado sólido ( SSD ) es un tipo de dispositivo de almacenamiento de estado sólido que utiliza circuitos integrados para almacenar datos de forma persistente . A veces se le llama dispositivo de almacenamiento semiconductor , dispositivo de estado sólido o disco de estado sólido . [ 1 ] [ 2 ] Etimológicamente, "unidad de estado sólido" se refiere en parte a los dispositivos de almacenamiento de datos existentes, como las unidades de cinta y los discos duros , que utilizaban un medio de almacenamiento accionado mecánicamente.

Las unidades SSD utilizan memoria no volátil, generalmente memoria flash NAND , para almacenar datos en celdas de memoria. El rendimiento y la durabilidad de las SSD varían según la cantidad de bits almacenados por celda, desde celdas de un solo nivel (SLC) de alto rendimiento hasta celdas de cuatro niveles (QLC) más económicas pero más lentas. Además de las SSD basadas en memoria flash, otras tecnologías como 3D XPoint ofrecen mayor velocidad y durabilidad gracias a diferentes mecanismos de almacenamiento de datos.

A diferencia de los discos duros tradicionales (HDD), las unidades SSD no tienen partes móviles, lo que les permite ofrecer velocidades de acceso a datos más rápidas, menor latencia, mayor resistencia a los golpes físicos, menor consumo de energía y un funcionamiento silencioso.

Las unidades SSD, que suelen conectarse a un sistema de la misma manera que los discos duros tradicionales (HDD), se utilizan en una gran variedad de dispositivos, como ordenadores personales , servidores empresariales y dispositivos móviles . Sin embargo, las SSD suelen ser más caras por gigabyte y tienen un número limitado de ciclos de escritura, lo que puede provocar pérdida de datos con el tiempo. A pesar de estas limitaciones, las SSD están reemplazando cada vez más a los HDD, especialmente en aplicaciones que requieren un alto rendimiento y como almacenamiento principal en muchos dispositivos de consumo.

Las unidades SSD vienen en diversos formatos y tipos de interfaz, como SATA , PCIe y NVMe , cada una con diferentes niveles de rendimiento. Las soluciones de almacenamiento híbrido, como las unidades híbridas de estado sólido (SSHD), combinan tecnologías SSD y HDD para ofrecer un rendimiento mejorado a un menor costo que las unidades SSD puras.

Atributos

Una SSD almacena datos en celdas semiconductoras , cuyas propiedades varían según el número de bits almacenados en cada celda (entre 1 y 4). Las celdas de un solo nivel (SLC) almacenan un bit de datos por celda y ofrecen mayor rendimiento y durabilidad. Por el contrario, las celdas multinivel (MLC), de triple nivel (TLC) y de cuádruple nivel (QLC) almacenan más datos por celda, pero tienen menor rendimiento y durabilidad. Las SSD que utilizan la tecnología 3D XPoint , como Optane de Intel, almacenan datos cambiando la resistencia eléctrica en lugar de almacenar cargas eléctricas en las celdas, lo que puede proporcionar velocidades más rápidas y mayor persistencia de datos en comparación con la memoria flash convencional. [ 3 ] Las SSD basadas en memoria flash NAND pierden carga lentamente cuando no están alimentadas, mientras que las unidades de consumo de uso intensivo pueden comenzar a perder datos generalmente después de uno o dos años sin alimentación en almacenamiento. [ 4 ] Las SSD tienen un número limitado de escrituras a lo largo de su vida útil y también se ralentizan a medida que alcanzan su capacidad de almacenamiento completa.

Las unidades SSD también cuentan con paralelismo interno que les permite gestionar múltiples operaciones simultáneamente, lo que mejora su rendimiento. [ 5 ]

A diferencia de los discos duros (HDD) y otros sistemas de almacenamiento electromecánico magnético similares , las unidades de estado sólido (SSD) no tienen partes mecánicas móviles, lo que ofrece ventajas como resistencia a golpes físicos, un funcionamiento más silencioso y tiempos de acceso más rápidos. Su menor latencia se traduce en tasas de entrada/salida (IOPS) superiores a las de los discos duros. [ 6 ]

Algunas unidades SSD se combinan con discos duros tradicionales en configuraciones híbridas, como Hystor de Intel y Fusion Drive de Apple . Estas unidades utilizan tanto memoria flash como discos magnéticos giratorios para mejorar el rendimiento de los datos a los que se accede con frecuencia. [ 7 ] [ 8 ]

Las interfaces tradicionales (por ejemplo, SATA y SAS ) y los formatos estándar de HDD permiten que estas SSD se utilicen como reemplazos directos de HDD en computadoras y otros dispositivos. Los formatos más recientes, como mSATA , M.2 , U.2 , NF1 / M.3 / NGFF , [ 9 ] [ 10 ] XFM Express ( memoria flash cruzada , formato XT2) [ 11 ] y EDSFF [ 12 ] [ 13 ] , y las interfaces de mayor velocidad, como NVM Express (NVMe) sobre PCI Express (PCIe), pueden aumentar aún más el rendimiento en comparación con el rendimiento de HDD. [ 3 ]

Comparación con otras tecnologías

discos duros

Prueba de rendimiento de una unidad SSD SATA-2 de 500 GB ( OCZ Agility-3, de alrededor de 2011), que muestra  una velocidad de lectura de aproximadamente 230 MB/s (azul),  una velocidad de escritura de 210 MB/s (rojo) y  un tiempo de acceso de aproximadamente 0,1 ms (verde), todo ello independientemente de la ubicación del disco a la que se acceda. A partir de 2026, las unidades SSD de quinta generación pueden alcanzar hasta 15 GB/s, una mejora de 60 veces con respecto a esta unidad.

Las pruebas de rendimiento tradicionales de los discos duros (HDD) suelen centrarse en características como la latencia rotacional y el tiempo de búsqueda . Dado que las unidades de estado sólido (SSD) no necesitan girar ni buscar datos, son muy superiores a los HDD en este tipo de pruebas. Sin embargo, las SSD presentan dificultades con las operaciones mixtas de lectura y escritura, y su rendimiento puede degradarse con el tiempo. Por lo tanto, las pruebas de SSD suelen analizar el rendimiento cuando la unidad está llena por primera vez, ya que una unidad nueva y vacía puede tener un rendimiento de escritura mucho mejor que el que mostraría después de solo unas semanas de uso. [ 14 ]

La fiabilidad de los discos duros (HDD) y las unidades de estado sólido (SSD) varía considerablemente entre los modelos. [ 15 ] Algunas tasas de fallos en condiciones reales indican que las SSD son significativamente más fiables que los HDD. [ 16 ] [ 17 ] Sin embargo, las SSD son sensibles a las interrupciones repentinas de la alimentación, lo que a veces provoca la interrupción de las escrituras o incluso la pérdida total de la unidad. [ 18 ]

La mayoría de las ventajas de las unidades de estado sólido sobre los discos duros tradicionales se deben a su capacidad de acceder a los datos completamente de forma electrónica en lugar de electromecánica, lo que resulta en velocidades de transferencia superiores y mayor robustez mecánica. [ 19 ] Por otro lado, los discos duros ofrecen una capacidad significativamente mayor por su precio. [ 6 ] [ 20 ]

En los discos duros tradicionales (HDD), un archivo reescrito generalmente ocupa la misma ubicación en la superficie del disco que el archivo original, mientras que en las unidades de estado sólido (SSD) la nueva copia a menudo se escribe en celdas NAND diferentes para la nivelación del desgaste . Los algoritmos de nivelación del desgaste son complejos y difíciles de probar exhaustivamente. Como resultado, una de las principales causas de pérdida de datos en las SSD son los errores de firmware. [ 21 ] [ 22 ]

Tarjetas de memoria

Tarjeta CompactFlash utilizada como SSD

Aunque tanto las tarjetas de memoria como la mayoría de las unidades SSD utilizan memoria flash, presentan características muy diferentes, como consumo de energía, rendimiento, tamaño y fiabilidad. Originalmente, las unidades de estado sólido tenían la misma forma y se montaban en el ordenador que los discos duros. En cambio, las tarjetas de memoria (como Secure Digital (SD), CompactFlash (CF) y muchas otras) se diseñaron inicialmente para cámaras digitales y posteriormente se incorporaron a teléfonos móviles, consolas de videojuegos, unidades GPS, etc. La mayoría de las tarjetas de memoria son físicamente más pequeñas que las unidades SSD y están diseñadas para insertarse y extraerse repetidamente. [ 41 ]

Fracaso y recuperación

Las unidades SSD presentan modos de fallo diferentes a los de los discos duros magnéticos tradicionales. Dado que las unidades de estado sólido no contienen partes móviles, generalmente no están sujetas a fallos mecánicos. Sin embargo, pueden producirse otros tipos de fallos. Por ejemplo, las escrituras incompletas o fallidas debido a una pérdida repentina de energía pueden ser más problemáticas que en los discos duros, y el fallo de un solo chip puede provocar la pérdida de todos los datos almacenados en él. No obstante, los estudios indican que las unidades SSD son generalmente fiables, a menudo superan la vida útil declarada por el fabricante [ 42 ] [ 43 ] y tienen tasas de fallo más bajas que los discos duros. [ 42 ] Sin embargo, los estudios también señalan que las unidades SSD experimentan tasas más altas de errores irrecuperables, que pueden provocar la pérdida de datos, en comparación con los discos duros. [ 44 ]

La durabilidad de una unidad SSD suele figurar en su hoja de datos de dos formas:

  • ya sea n DW/D ( n escrituras de disco por día )
  • o m TBW ( terabytes máximos escritos ), abreviado TBW . [ 45 ] [ 46 ] Por ejemplo, una SSD Samsung 970 EVO NVMe M.2 (2018) con 1  TB de capacidad tiene una clasificación de resistencia de 600  TBW. [ 47 ]

El parámetro básico para determinar la vida útil de los sistemas Flash-NAND es el número de ciclos de programación-borrado (P/E). El parámetro TBW es el producto del recurso de ciclos P/E y la capacidad de la SSD. Para una SSD con una capacidad de 1 TB y TBW = 600 TB, el número de ciclos P/E es 600. [ 48 ]

La recuperación de datos de las unidades SSD presenta desafíos debido a la naturaleza no lineal y compleja del almacenamiento de datos en este tipo de unidades. El funcionamiento interno de las unidades SSD varía según el fabricante, y existen comandos (como TRIM y ATA Secure Erase) y programas (como hdparm ) que pueden borrar y modificar los bits de un archivo eliminado.

Métricas de confiabilidad

La Asociación de Tecnología de Estado Sólido JEDEC (JEDEC) ha establecido estándares para las métricas de confiabilidad de las SSD, que incluyen: [ 49 ]

  • Índice de errores de bits irrecuperables (UBER)
  • Terabytes escritos (TBW): la cantidad total de terabytes que se pueden escribir en una unidad dentro de su período de garantía.
  • Escrituras de la unidad por día (DWPD): la cantidad de veces que se puede escribir en la capacidad total de la unidad por día dentro de su período de garantía.

Aplicaciones

En un entorno de computación distribuida , las unidades SSD pueden utilizarse como una capa de caché distribuida que absorbe temporalmente el gran volumen de solicitudes de los usuarios, dirigiéndolas a sistemas de almacenamiento backend más lentos basados ​​en discos duros (HDD). Esta capa proporciona un ancho de banda mucho mayor y una latencia menor que el sistema de almacenamiento, y puede gestionarse de diversas formas, como una base de datos distribuida de clave-valor y un sistema de archivos distribuido . En supercomputadoras, esta capa se suele denominar búfer de ráfaga .

Las unidades de estado sólido basadas en memoria flash pueden utilizarse para crear dispositivos de red a partir de hardware informático de uso general. Una unidad flash protegida contra escritura que contenga el sistema operativo y el software de aplicación puede sustituir a discos duros o CD-ROM de mayor capacidad y menor fiabilidad. Los dispositivos construidos de esta manera ofrecen una alternativa económica a los costosos routers y cortafuegos.

Las unidades SSD basadas en una tarjeta SD con un sistema operativo en vivo se pueden bloquear fácilmente contra escritura . Combinado con un entorno de computación en la nube u otro medio de escritura, un sistema operativo que arranca desde una tarjeta SD bloqueada contra escritura es fiable, persistente e inmune a la corrupción permanente.

caché del disco duro

En 2011, Intel introdujo un mecanismo de almacenamiento en caché para su chipset Z68 (y sus derivados móviles) llamado Smart Response Technology , que permite usar una unidad SSD SATA como caché (configurable como escritura directa o escritura diferida ) para un disco duro magnético convencional. [ 50 ] Una tecnología similar está disponible en la tarjeta PCIe RocketHybrid de HighPoint . [ 51 ]

Las unidades híbridas de estado sólido (SSHD) se basan en el mismo principio, pero integran cierta cantidad de memoria flash en la placa de una unidad convencional en lugar de utilizar una SSD independiente. El host puede acceder a la capa flash de estas unidades de forma independiente del almacenamiento magnético mediante comandos ATA-8 , lo que permite al sistema operativo gestionarla. Por ejemplo, la tecnología ReadyDrive de Microsoft almacena explícitamente partes del archivo de hibernación en la caché de estas unidades cuando el sistema hiberna, lo que acelera la reanudación posterior. [ 52 ]

Los sistemas híbridos de doble unidad combinan el uso de dispositivos SSD y HDD separados instalados en la misma computadora, con una optimización del rendimiento general gestionada por el usuario de la computadora o por el software del sistema operativo de la computadora . Ejemplos de este tipo de sistema son bcache y dm-cache en Linux , [ 53 ] y Fusion Drive de Apple .

Arquitectura y función

Los componentes principales de una SSD son el controlador y la memoria utilizada para almacenar datos. Tradicionalmente, las primeras SSD utilizaban DRAM volátil para el almacenamiento, pero desde 2009, la mayoría de las SSD utilizan memoria flash NAND no volátil , que conserva los datos incluso cuando está apagada. [ 54 ] [ 3 ] Las SSD de memoria flash almacenan datos en chips de circuitos integrados de metal-óxido-semiconductor (MOS), utilizando celdas de memoria de puerta flotante no volátil . [ 55 ]

Controlador

Cada SSD incluye un controlador que gestiona el flujo de datos entre la memoria NAND y el ordenador anfitrión. El controlador es un procesador integrado que ejecuta firmware para optimizar el rendimiento, gestionar los datos y garantizar su integridad. [ 56 ] [ 57 ]

Algunas de las funciones principales que realiza el controlador son:

El rendimiento general de una SSD puede escalar con el número de chips NAND paralelos y la eficiencia del controlador. Por ejemplo, los controladores que permiten el procesamiento paralelo de chips flash NAND pueden mejorar el ancho de banda y reducir la latencia. [ 60 ] A medida que aumenta el número de canales de memoria flash, disminuye el retardo de la memoria flash sin procesar (como la memoria flash NAND basada en ONFI ) y aumenta el ancho de banda de la memoria flash sin procesar. [ 61 ]

Micron e Intel fueron pioneros en las SSD más rápidas mediante la implementación de técnicas como la segmentación y el entrelazado de datos para mejorar las velocidades de lectura/escritura. [ 62 ] Más recientemente, SandForce introdujo controladores que incorporan compresión de datos para reducir la cantidad de datos escritos en la memoria flash, lo que potencialmente aumenta tanto el rendimiento como la durabilidad. [ 63 ]

Nivelación del desgaste

La nivelación de desgaste es una técnica utilizada en las unidades SSD para asegurar que las operaciones de escritura y borrado se distribuyan uniformemente entre todos los bloques de la memoria flash. Sin ella, ciertos bloques podrían desgastarse prematuramente debido al uso repetido, reduciendo la vida útil general de la unidad SSD. El proceso traslada los datos que se modifican con poca frecuencia (datos fríos) de los bloques de uso intensivo, de modo que los datos que cambian con mayor frecuencia (datos calientes) puedan escribirse en esos bloques. Esto ayuda a distribuir el desgaste de manera más uniforme en toda la unidad SSD. Sin embargo, este proceso introduce escrituras adicionales, conocidas como amplificación de escritura, que deben gestionarse para equilibrar el rendimiento y la durabilidad. [ 64 ] [ 65 ]

Memoria

Memoria flash

La mayoría de las unidades SSD utilizan memoria flash NAND no volátil para el almacenamiento de datos, principalmente debido a su rentabilidad y capacidad para retener datos sin una fuente de alimentación constante. Las unidades SSD basadas en memoria flash NAND almacenan datos en celdas semiconductoras, y la arquitectura específica influye en el rendimiento, la durabilidad y el coste. [ 67 ]

Existen varios tipos de memoria flash NAND, clasificados según el número de bits almacenados en cada celda:

  • Celda de nivel único (SLC): Almacena 1 bit por celda. La tecnología SLC ofrece el máximo rendimiento, fiabilidad y durabilidad, pero es más cara.
  • Celda multinivel (MLC): Almacena 2 bits por celda. La tecnología MLC ofrece un equilibrio entre coste, rendimiento y durabilidad.
  • Celda de triple nivel (TLC): Almacena 3 bits por celda. La TLC es menos costosa, pero más lenta y menos duradera que la SLC y la MLC.
  • Celda de cuatro niveles (QLC): Almacena 4 bits por celda. La QLC es la opción más económica, pero tiene el rendimiento y la durabilidad más bajos. [ 68 ]

Con el tiempo, los controladores SSD han mejorado la eficiencia de la memoria flash NAND, incorporando técnicas como la memoria intercalada , la corrección de errores avanzada y la nivelación de desgaste para optimizar el rendimiento y extender la vida útil de la unidad. [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] Las SSD de gama baja suelen usar memoria QLC o TLC, mientras que las unidades de gama alta para aplicaciones empresariales o de rendimiento crítico pueden usar MLC o SLC. [ 71 ]

Además de la estructura NAND plana (planar), muchas unidades SSD ahora utilizan NAND 3D (o V-NAND), donde las celdas de memoria se apilan verticalmente, lo que aumenta la densidad de almacenamiento al tiempo que mejora el rendimiento y reduce los costos. [ 74 ]

DRAM y DIMM

Algunas unidades SSD utilizan DRAM volátil en lugar de memoria flash NAND, lo que ofrece un acceso a datos de muy alta velocidad, pero requiere una fuente de alimentación constante para conservar los datos. Las unidades SSD basadas en DRAM se utilizan normalmente en aplicaciones especializadas donde se prioriza el rendimiento sobre el coste o la no volatilidad. Muchas unidades SSD, como los dispositivos NVDIMM , están equipadas con fuentes de alimentación de respaldo, como baterías internas o adaptadores de CA/CC externos. Estas fuentes de alimentación garantizan que los datos se transfieran a un sistema de respaldo (normalmente memoria flash NAND u otro medio de almacenamiento) en caso de pérdida de energía, evitando la corrupción o pérdida de datos. [ 75 ] [ 76 ] Del mismo modo, los dispositivos ULLtraDIMM utilizan componentes diseñados para módulos DIMM, pero solo utilizan memoria flash, similar a una unidad SSD DRAM. [ 77 ]

Las unidades SSD basadas en DRAM se utilizan a menudo para tareas en las que se debe acceder a los datos a altas velocidades con baja latencia, como en la computación de alto rendimiento o en ciertos entornos de servidores. [ 78 ]

Punto X 3D

3D XPoint es un tipo de tecnología de memoria no volátil desarrollada por Intel y Micron, anunciada en 2015. [ 79 ] Funciona modificando la resistencia eléctrica de los materiales en sus celdas, lo que ofrece tiempos de acceso mucho más rápidos que la memoria flash NAND. Las unidades SSD basadas en 3D XPoint, como las unidades Optane de Intel, proporcionan menor latencia y mayor durabilidad que las unidades basadas en NAND, aunque son más caras por gigabyte. [ 80 ] [ 81 ]

Otro

Las unidades conocidas como unidades híbridas o unidades híbridas de estado sólido (SSHD) utilizan una combinación de discos giratorios y memoria flash. [ 82 ] [ 83 ] Algunas SSD utilizan memoria de acceso aleatorio magnetoresistiva (MRAM) para almacenar datos. [ 84 ] [ 85 ]

Caché y búfer

Muchas unidades SSD basadas en memoria flash incluyen una pequeña cantidad de DRAM volátil como caché, similar a los búferes de los discos duros. Esta caché puede almacenar temporalmente datos mientras se escriben en la memoria flash y también almacena metadatos, como la asignación de bloques lógicos a ubicaciones físicas en la unidad SSD. [ 60 ] Esta caché también puede almacenar temporalmente datos mientras se leen recientemente de la memoria flash.

Algunos controladores SSD, como los de SandForce, logran un alto rendimiento sin utilizar una caché DRAM externa. Estos diseños se basan en otros mecanismos, como la SRAM integrada en el chip, para gestionar los datos y minimizar el consumo de energía. [ 86 ]

Además, algunas unidades SSD utilizan un mecanismo de búfer SLC para almacenar temporalmente datos en modo de celda de un solo nivel (SLC), incluso en unidades SSD de celda multinivel (MLC) o de triple nivel (TLC). Esto mejora el rendimiento de escritura al permitir que los datos se escriban en el almacenamiento SLC más rápido antes de transferirlos al almacenamiento MLC o TLC más lento y de mayor capacidad. [ 87 ]

En las unidades SSD NVMe, la tecnología Host Memory Buffer (HMB) permite que la unidad SSD utilice una parte de la DRAM del sistema en lugar de depender de una caché DRAM integrada, lo que reduce los costos y mantiene un alto nivel de rendimiento. [ 86 ]

En ciertas unidades SSD de gama alta para consumidores y empresas, se incluyen mayores cantidades de DRAM para almacenar en caché tanto las asignaciones de tablas de archivos como los datos escritos, lo que reduce la amplificación de escritura y mejora el rendimiento general. [ 88 ]

Batería y supercondensador

Las unidades SSD de mayor rendimiento pueden incluir condensadores, supercondensadores o baterías, lo que ayuda a preservar la integridad de los datos en caso de una pérdida de energía inesperada. El condensador o la batería proporciona suficiente energía para permitir que los datos en la caché se escriban en la memoria no volátil, asegurando que no se pierdan datos. [ 86 ] [ 89 ]

En algunas unidades SSD que utilizan memoria flash de celda multinivel (MLC), puede producirse un problema potencial conocido como "corrupción de página inferior" si se interrumpe el suministro eléctrico durante la programación de una página superior. Esto puede provocar la corrupción de los datos previamente escritos. Para solucionar este problema, algunas unidades SSD de gama alta incorporan supercondensadores para garantizar que todos los datos se puedan escribir de forma segura durante una pérdida repentina de energía. [ 90 ]

Algunas unidades SSD para consumidores incorporan condensadores para guardar datos críticos, como la tabla de asignación de la capa de traducción de memoria flash (FTL). Algunos ejemplos son las series Crucial M500 e Intel 320. [ 88 ] Las unidades SSD de clase empresarial, como la serie Intel DC S3700, suelen incluir mecanismos de protección contra pérdida de energía más robustos, como supercondensadores o baterías. [ 91 ]

Interfaz de host

Una unidad de estado sólido (SSD) M.2 SATA (2242) conectada a un adaptador USB 3.0 y conectada a la computadora.
Mushkin Ventura, una memoria USB con una unidad SSD en su interior.
SSD portátil con conectores USB-A (frontal) y USB-C (trasero), especificación 3.2 Gen 2 con velocidad de transferencia de datos de 10  Gbit/s, capacidad de 2 terabytes. 

La interfaz de host de una unidad SSD se refiere al conector físico y a los métodos de señalización utilizados para la comunicación entre la unidad SSD y el sistema host. Esta interfaz es administrada por el controlador de la unidad SSD y suele ser similar a las que se encuentran en los discos duros tradicionales (HDD). Las interfaces comunes incluyen:

  • Serial ATA : Una de las interfaces más utilizadas en las unidades SSD de consumo. SATA 3.0 admite velocidades de transferencia de hasta 6,0 Gbit/s. [ 92 ]
  • SCSI de conexión en serie : Utilizadas principalmente en entornos empresariales, las interfaces SAS son más rápidas y robustas que SATA. SAS 3.0 ofrece velocidades de hasta 12,0 Gbit/s. [ 93 ]
  • PCI Express (PCIe): Una interfaz de alta velocidad utilizada en SSD de alto rendimiento. PCIe 3.0 x4 admite velocidades de transferencia de hasta 31,5 Gbit/s. [ 94 ]
  • M.2 : Una interfaz más reciente diseñada para unidades SSD, más compacta que SATA o PCIe, que se encuentra comúnmente en computadoras portátiles y de escritorio. M.2 admite interfaces SATA (hasta 6,0 Gbit/s) y PCIe.
  • U.2 : Otra interfaz utilizada para unidades SSD de nivel empresarial, que proporciona carriles PCIe x4 pero con un conector más robusto adecuado para entornos de servidor.
  • Fibre Channel : Utilizadas habitualmente en sistemas empresariales, las interfaces Fibre Channel ofrecen altas velocidades de transferencia de datos, y las versiones modernas admiten hasta 128 Gbit/s.
  • USB : Muchos SSD externos utilizan la interfaz Universal Serial Bus, y las versiones modernas como USB 3.1 Gen 2 admiten velocidades de hasta 10 Gbit/s. [ 95 ]
  • Thunderbolt : Algunas unidades SSD externas de gama alta utilizan la interfaz Thunderbolt.
  • ATA paralelo (PATA): Una interfaz antigua utilizada en las primeras unidades SSD, con velocidades de hasta 1064 Mbit/s. PATA ha sido reemplazada en gran medida por SATA debido a sus mayores velocidades de transferencia de datos y mayor fiabilidad. [ 96 ] [ 97 ]
  • SCSI paralelo : Una interfaz utilizada principalmente en servidores, con velocidades que van desde 40 Mbit/s hasta 2560 Mbit/s. Ha sido reemplazada en gran medida por SCSI serial. La última unidad SSD basada en SCSI se introdujo en 2004. [ 98 ]

Las unidades SSD pueden admitir diversas interfaces lógicas, que definen los conjuntos de comandos que utilizan los sistemas operativos para comunicarse con la unidad SSD. Dos interfaces lógicas comunes son:

  • Interfaz de controlador de host avanzada (AHCI): Diseñada inicialmente para discos duros (HDD), AHCI se usa comúnmente con unidades SSD SATA, pero es menos eficiente para las unidades SSD modernas debido a su sobrecarga.
  • NVM Express (NVMe): Una interfaz moderna diseñada específicamente para SSD, NVMe aprovecha al máximo el paralelismo en las SSD, proporcionando una latencia significativamente menor y un rendimiento mayor que AHCI. [ 3 ]

Configuraciones

SSD Intel 525 mSATA

El tamaño y la forma de cualquier dispositivo están determinados en gran medida por el tamaño y la forma de los componentes utilizados para fabricarlo. Los discos duros tradicionales y las unidades ópticas están diseñados en torno al plato giratorio o disco óptico, junto con el motor del husillo en su interior. Dado que una unidad SSD está compuesta por varios circuitos integrados (CI) interconectados y un conector de interfaz, su forma ya no se limita a la de las unidades de medios giratorios. La ausencia de piezas móviles y su peso ligero permiten que una unidad SSD no tenga carcasa y simplemente se presente como una placa enchufable. En el otro extremo del espectro de tamaños, algunas soluciones de almacenamiento de estado sólido vienen en un chasis más grande, que incluso puede tener un formato de montaje en rack con numerosas unidades SSD en su interior. Todas se conectarían a un bus común dentro del chasis y se conectarían externamente con un único conector. [ 3 ]

Para uso informático general, el formato de 2,5 pulgadas (que se encuentra habitualmente en portátiles y se utiliza para la mayoría de las unidades SSD SATA) fue el más popular en la década de 2010, en tres grosores [ 99 ] (7,0 mm, 9,5 mm, 14,8 o 15,0 mm; también disponible en 12,0 mm para algunos modelos). Para ordenadores de sobremesa con ranuras para discos duros de 3,5 pulgadas, se puede utilizar una placa adaptadora sencilla para instalar dicha unidad. Otros tipos de formatos son más comunes en aplicaciones empresariales. Una unidad SSD también puede estar completamente integrada en el resto del circuito del dispositivo, como en el Apple MacBook Air (a partir del modelo de otoño de 2010). [ 100 ] A partir de 2014Los formatos mSATA y M.2 también ganaron popularidad, principalmente en ordenadores portátiles.

Factores de forma estándar de discos duros

Una unidad SSD con formato de disco duro de 2,5 pulgadas. La unidad SSD se abre para mostrar su interior. Contiene el controlador, la memoria DRAM y cuatro memorias flash NAND. Cada memoria NAND tiene una capacidad de 32 GB.

La ventaja de utilizar un formato HDD actual sería aprovechar la amplia infraestructura ya existente para montar y conectar las unidades al sistema anfitrión. [ 3 ] [ 101 ] Estos formatos tradicionales se conocen por el tamaño del medio giratorio (es decir, 5,25 pulgadas, 3,5 pulgadas, 2,5 pulgadas o 1,8 pulgadas) y no por las dimensiones de la carcasa de la unidad.

Factores de forma de disco en un módulo

Un  módulo de disco de 2 GB con interfaz PATA.

Un módulo de disco ( DOM ) es una unidad flash con interfaz Parallel ATA (PATA) o SATA de 40/44 pines , diseñada para conectarse directamente a la placa base y funcionar como un disco duro (HDD). Los dispositivos DOM emulan un disco duro tradicional, eliminando la necesidad de controladores especiales o soporte específico del sistema operativo. Los DOM se utilizan habitualmente en sistemas embebidos , que suelen implementarse en entornos exigentes donde los discos duros mecánicos simplemente fallarían, o en clientes ligeros debido a su pequeño tamaño, bajo consumo de energía y funcionamiento silencioso.

Los SATA DOM vienen en varias formas. El más tradicional emula la interfaz estándar, con el conector de datos SATA de 7 pines ubicado junto al conector de alimentación SATA de 15 pines. Un ejemplo es el estándar de tamaño MO-297 "half-slim SATA". Para ahorrar espacio en la placa, se fabricaron SATA DOM más pequeños que solo usan el conector de datos SATA. El primer tipo, fabricado por, por ejemplo, Supermicro , dependía de un conector Berg separado para suministrar energía. Un segundo tipo de 2012, fabricado por Innodisk , reutiliza el séptimo pin del conector de GND a VCC (+5V). [ 102 ] Un tercer tipo llamado "pin 8 power" reemplaza los dos elementos estructurales de plástico en los lados con dos contactos metálicos para GND y VCC. [ 103 ] Estos nuevos tipos de SATADOM son ahora tan populares que el tipo anterior de 7+15 pines prácticamente ya no se considera "SATADOM", especialmente porque pocas placas base proporcionan dicha interfaz. (Los módulos PATA DOM no tienen problemas de alimentación, ya que el conector suministra 3,3 V o 5 V: de la misma manera que una tarjeta CompactFlash obtiene su alimentación).

También existen módulos USB DOM diseñados para conectarse a los pines del conector USB 2.0 de una placa base.

A partir de 2016,Las capacidades de almacenamiento DOM varían desde 4  MB hasta 128  GB, con diferentes variantes en la disposición física, incluyendo la orientación vertical u horizontal.

Factores de forma estándar de tarjetas pequeñas

Como esta unidad SSD NVMe solo tiene un tamaño de 2230, cuenta con un chip controlador más pequeño con una sola memoria flash NAND y sin memoria DRAM.

Para aplicaciones donde el espacio es limitado, como en el caso de ultrabooks o tabletas , se estandarizaron algunos formatos compactos para unidades SSD basadas en memoria flash.

Existe el formato mSATA, que utiliza la disposición física de la tarjeta PCI Express Mini Card . Mantiene la compatibilidad eléctrica con la especificación de interfaz de la tarjeta PCI Express Mini Card, aunque requiere una conexión adicional al controlador host SATA a través del mismo conector. Una unidad SSD de alto rendimiento puede usar Mini-PCIe para acceder directamente al bus PCIe.

El formato M.2 , anteriormente conocido como Next Generation Form Factor (NGFF), representa una transición natural desde el formato mSATA y su disposición física hacia un formato más práctico y avanzado. Mientras que mSATA aprovechaba un formato y conector ya existentes, M.2 se diseñó para maximizar el uso del espacio de la tarjeta, minimizando al mismo tiempo su tamaño. El estándar M.2 permite instalar SSD SATA y PCI Express en módulos M.2. [ 104 ]

Factores de forma de tarjetas adicionales

Antes de la estandarización de M.2, una de las principales formas de acceder al bus PCIe para obtener una velocidad superior a la de SATA/SAS en un servidor era a través de la ranura PCIe. Un formato común se denomina SSD HHHL (Half Height Half Length) o AIC (Add in Card). [ 105 ] [ 106 ] [ 107 ]

Algunas unidades SSD PCIe primitivas no acceden directamente al bus PCIe, sino que simplemente tienen un dispositivo puente PCIe a SATA/SAS y varios controladores flash SATA o SAS conectados. Esto se consideraba aceptable en 2010, [ 108 ] cuando las verdaderas unidades SSD PCIe aún eran novedosas. [ 109 ]

Este formato se sigue utilizando en algunas unidades de alto rendimiento y gran capacidad. La ranura PCIe ofrece 16 líneas de datos y 75 vatios de potencia, mucho más que una ranura M.2. Además, permite instalar un disipador de calor de gran tamaño . También existen tarjetas adaptadoras que convierten otros formatos, especialmente las unidades M.2 con interfaz PCIe, en tarjetas de expansión convencionales.

Factores de forma de matriz de rejilla de bolas

A principios de la década de 2000, algunas empresas introdujeron unidades SSD con formato Ball Grid Array (BGA), como DiskOnChip de M-Systems (ahora SanDisk ) [ 110 ] y NANDrive de Silicon Storage Technology [ 111 ] [ 112 ] (ahora producido por Greenliant Systems ), y M1000 de Memoright [ 113 ] para su uso en sistemas embebidos. Las principales ventajas de las unidades SSD BGA son su bajo consumo de energía, su pequeño tamaño de encapsulado para adaptarse a subsistemas compactos y que pueden soldarse directamente a la placa base del sistema para reducir los efectos adversos de las vibraciones y los golpes. [ 114 ]

Actualmente, este tipo de unidades integradas suelen cumplir con los estándares eMMC y eUFS .

Formatos con conectores no estándar

Caja

Muchas de las soluciones basadas en DRAM de 2014 utilizan una carcasa diseñada para encajar en un sistema de montaje en rack. La cantidad de componentes DRAM necesarios para obtener la capacidad suficiente para almacenar los datos, junto con las fuentes de alimentación de respaldo, requiere un espacio mayor que el de los discos duros tradicionales. [ 115 ]

Tablero/tarjeta

La flexibilidad de la SSD también permite muchos formatos inusuales, algunos de los cuales fueron importantes en su adopción temprana en PC. [ 116 ] Por ejemplo, la SATADIMM de Viking Technology utiliza una ranura DIMM DDR3 vacía en la placa base para alimentar la SSD con un conector SATA independiente para proporcionar la conexión de datos al ordenador. El resultado es una SSD fácil de instalar con una capacidad equivalente a la de las unidades que normalmente ocupan una bahía de 2,5 pulgadas completa . [ 117 ]

Desarrollo e historia

Precios minoristas históricamente más bajos de memoria y almacenamiento para computadoras.

Las primeras unidades SSD utilizaban RAM y tecnología similar.

Los primeros dispositivos similares a las unidades de estado sólido (SSD) utilizaban tecnología de semiconductores, siendo un ejemplo temprano el StorageTek STC 4305 de 1978. Este dispositivo era un reemplazo compatible para el disco duro IBM 2305 , que inicialmente utilizaba dispositivos de carga acoplada para el almacenamiento y posteriormente cambió a memoria de acceso aleatorio dinámica (DRAM). El STC 4305 era significativamente más rápido que sus contrapartes mecánicas y costaba alrededor de $400,000 para una  capacidad de 45 MB. [ 118 ] Aunque existían dispositivos similares a las SSD, no se utilizaron ampliamente debido a su alto costo y pequeña capacidad de almacenamiento.

A finales de la década de 1980, empresas como Zitel comenzaron a vender productos SSD basados ​​en DRAM bajo el nombre de "RAMDisk". Estos dispositivos se utilizaban principalmente en sistemas especializados como los fabricados por UNIVAC y Perkin-Elmer.

Unidades SSD que utilizan memoria flash

Vistas superior e inferior de una unidad SSD Intel DC S3700 SATA de 100 GB y de una unidad SSD Intel 535 mSATA de 120 GB.

La memoria flash, un componente clave en las SSD modernas, fue inventada en 1980 por Fujio Masuoka en Toshiba. [ 127 ] [ 128 ] Las SSD basadas en memoria flash fueron patentadas en 1989 por los fundadores de SanDisk , [ 129 ] que lanzó su primer producto en 1991: una  SSD de 20 MB para portátiles IBM. [ 130 ] Si bien la capacidad de almacenamiento era limitada y el precio elevado (alrededor de $1000), esto marcó el comienzo de una transición a la memoria flash como alternativa a los discos duros tradicionales. [ 131 ]

En la década de 1990, surgieron nuevos fabricantes de unidades de memoria flash, entre ellos STEC, Inc. , [ 132 ] M-Systems , [ 133 ] [ 134 ] y BiTMICRO . [ 135 ] [ 136 ]

A medida que la tecnología avanzaba, las SSD experimentaron mejoras drásticas en capacidad, velocidad y asequibilidad. [ 137 ] [ 138 ] [ 139 ] [ 140 ] Para 2016, las SSD disponibles comercialmente tenían más capacidad que los HDD disponibles de mayor capacidad. [ 141 ] [ 142 ] [ 143 ] [ 144 ] [ 145 ] Para 2018, las SSD basadas en memoria flash habían alcanzado capacidades de hasta 100  TB en productos empresariales, mientras que las SSD para consumidores ofrecían hasta 16  TB. [ 119 ] Estos avances estuvieron acompañados de aumentos significativos en las velocidades de lectura y escritura, con algunos modelos de gama alta para consumidores que alcanzaron velocidades de hasta 14,5  GB/s. [ 121 ]

En 2021, se anunció NVMe 2.0 con Zoned Namespaces (ZNS). ZNS permite que los datos se asignen directamente a su ubicación física en la memoria, proporcionando acceso directo en una SSD sin una capa de traducción flash. [ 146 ] En 2024, Samsung anunció lo que denominó la primera SSD del mundo con una interfaz PCIe híbrida, la Samsung 990 EVO. La interfaz híbrida funciona en los modos x4 PCIe 4.0 o x2 PCIe 5.0, una primicia para una SSD M.2. [ 147 ]

Los precios de las unidades SSD también han caído drásticamente, con un costo por gigabyte que disminuyó de alrededor de $50,000 en 1991 a menos de $0.05 en 2020. [ 126 ]

unidades flash empresariales

Las unidades flash empresariales (EFD) están diseñadas para aplicaciones de alto rendimiento que requieren operaciones de entrada/salida rápidas por segundo ( IOPS ), fiabilidad y eficiencia energética. Las EFD suelen tener especificaciones superiores a las de las unidades SSD de consumo, lo que las hace idóneas para aplicaciones de misión crítica. El término fue utilizado por primera vez por EMC en 2008 para describir las unidades SSD diseñadas para entornos empresariales. [ 148 ] [ 149 ]

Un ejemplo de EFD es la serie Intel DC S3700, lanzada en 2012. Estas unidades se destacaron por su rendimiento constante, manteniendo la variación de IOPS dentro de un rango estrecho, lo cual es crucial para entornos empresariales. [ 150 ]

Otro producto importante es la serie Toshiba PX02SS, lanzada en 2016. Diseñadas para aplicaciones con uso intensivo de escritura, como el procesamiento de transacciones en línea, estas unidades lograron impresionantes velocidades de lectura y escritura y altos índices de durabilidad. [ 151 ]

Unidades que utilizan otras tecnologías de memoria persistente

En 2017, Intel presentó unidades SSD basadas en la tecnología 3D XPoint bajo la marca Optane. A diferencia de la memoria flash NAND, 3D XPoint utiliza un método diferente para almacenar datos, lo que ofrece un mayor rendimiento de IOPS, aunque las velocidades de lectura y escritura secuenciales siguen siendo más lentas en comparación con las unidades SSD tradicionales. [ 152 ]

Uso por parte del consumidor

El MacBook Air y los Ultrabooks fueron los primeros en popularizar las unidades SSD. Además de ofrecer una velocidad indiscutiblemente superior, lo que se traduce en un rendimiento del sistema notablemente mejor, las unidades SSD también son más delgadas y compactas que los discos duros tradicionales (HDD), lo que permite que los portátiles modernos sean más ligeros y elegantes sin que ello comprometa la productividad debido a la falta de memoria.

A medida que la tecnología SSD continúa mejorando, se utilizan cada vez más en PC ultramóviles y sistemas portátiles ligeros. El primer PC basado en SSD de memoria flash disponible fue el Sony Vaio UX90, anunciado para preordenar el 27 de junio de 2006 y comenzó a enviarse en Japón el 3 de julio de 2006 con un  disco duro de memoria flash de 16 GB. [ 153 ] Otro de los primeros lanzamientos masivos de SSD fue el XO Laptop , construido como parte del proyecto One Laptop Per Child . La producción en masa de estas computadoras, construidas para niños en países en desarrollo, comenzó en diciembre de 2007. Para 2009, Dell , [ 154 ] [ 155 ] [ 156 ] Toshiba , [ 157 ] [ 158 ] Asus , [ 159 ] Apple , [ 160 ] y Lenovo [ 161 ] habían comenzado a producir portátiles con SSD.

Para 2010, la línea MacBook Air de Apple comenzó a usar unidades de estado sólido como estándar. [ 162 ] [ 160 ] En 2011, el Ultrabook de Intel se convirtió en el primer ordenador de consumo ampliamente disponible que utilizaba SSD, aparte del MacBook Air. [ 163 ] Actualmente, los dispositivos SSD son ampliamente utilizados y distribuidos por varias empresas , y un pequeño número de empresas fabrica los dispositivos de memoria flash NAND que contienen. [ 164 ]

Ventas

Los envíos de SSD fueron de aproximadamente 11 millones de unidades en 2009, [ 165 ] aumentando a 17,3 millones de unidades en 2011 [ 166 ] para un valor de mercado total de US$5 mil millones. [ 167 ] Los envíos continuaron creciendo a 39 millones de unidades en 2012 y se proyectaba que llegarían a 83 millones de unidades en 2013, [ 168 ] 201,4 millones de unidades en 2016, [ 166 ] y 227 millones de unidades en 2017. [ 169 ]

Tom's Hardware , citando un análisis de 2024 de Yole Group, proyectó que los ingresos por SSD aumentarán de 29 mil millones de dólares en 2022 a 67 mil millones de dólares para 2028. [ 170 ]

Se prevé que el mercado global de unidades de estado sólido (SSD) crezca significativamente entre 2024 y 2030, impulsado por la creciente demanda de expansión de centros de datos, servicios de computación en la nube y actualizaciones de electrónica de consumo. [ 171 ] En un informe de 2024, Grand View Research estimó el mercado de SSD en 19.100 millones de dólares en 2023 y proyectó que alcanzaría los 55.100 millones de dólares en 2030. [ 171 ] En un estudio independiente de 2024, Mordor Intelligence valoró el mercado en 63.450 millones de dólares para 2024, pronosticando un crecimiento hasta los 172.820 millones de dólares en 2030. [ 172 ]

Compatibilidad con el sistema de archivos

Los mismos sistemas de archivos que se usan en los discos duros también se pueden usar en las unidades de estado sólido (SSD). Los sistemas de archivos que admiten SSD generalmente también admiten el comando TRIM, que ayuda a la SSD a reciclar los datos descartados. El sistema de archivos no necesita gestionar la nivelación de desgaste ni otras características de la memoria flash, ya que la SSD las gestiona internamente. Algunos sistemas de archivos estructurados en registros (por ejemplo, F2FS , JFFS2 ) ayudan a reducir la amplificación de escritura en las SSD, especialmente en situaciones donde solo se modifican cantidades muy pequeñas de datos, como al actualizar los metadatos del sistema de archivos .

Si un sistema operativo no admite el uso de TRIM en particiones de intercambio independientes , podría ser posible utilizar archivos de intercambio dentro de un sistema de archivos convencional. Por ejemplo, macOS no admite particiones de intercambio; solo utiliza archivos de intercambio dentro de un sistema de archivos, por lo que puede usar TRIM cuando, por ejemplo, se eliminan archivos de intercambio.

Linux

Desde 2010, las utilidades estándar de unidades de Linux se han encargado de la alineación adecuada de las particiones por defecto. [ 173 ]

El soporte del kernel para la operación TRIM se introdujo en la versión 2.6.33 del kernel principal de Linux, publicada el 24 de febrero de 2010. [ 174 ] Los sistemas de archivos ext4 , Btrfs , XFS , JFS y F2FS incluyen soporte para la función discard (TRIM o UNMAP). Los sistemas de archivos no nativos como exFAT y NTFS-3G también admiten TRIM. Para utilizar automáticamente TRIM al eliminar archivos, un sistema de archivos debe montarse utilizando el discardparámetro. Las particiones de intercambio de Linux realizan de forma predeterminada operaciones discard cuando la unidad subyacente admite TRIM, con la posibilidad de desactivarlas. [ 175 ] [ 176 ] [ 177 ] El soporte para TRIM en cola, una característica de SATA 3.1 que hace que los comandos TRIM no interrumpan las colas de comandos, se introdujo en el kernel de Linux 3.12, publicado el 2 de noviembre de 2013. [ 178 ]

Una alternativa a la operación TRIM a nivel de kernel es utilizar una utilidad de espacio de usuario llamadafstrimque recorre todos los bloques no utilizados en un sistema de archivos y envía comandos TRIM para esas áreas.fstrimLa utilidad suele ejecutarse mediante cron o systemd como una tarea programada. Sigue siendo necesario un sistema de archivos que admita TRIM. [ 179 ]

Si el formato o el redimensionamiento recortan el espacio no utilizado depende de la implementación. Por ejemplo, elmke2fsEl programa para formatear ext2/3/4 emite por defecto un comando TRIM (si es compatible) a todo el bloque, [ 180 ] pero elredimensionar2fsEl programa para redimensionar ext2/3/4 no recorta el espacio que queda sin usar después de la reducción. [ 181 ] En su lugar, se realiza el recorte después del redimensionamiento mediantefdiskosfdisk, programas que editan la tabla de particiones. [ 182 ]

Además, bcache está diseñado para que una SSD actúe como caché de lectura/escritura para una unidad más lenta, como un HDD. [ 183 ]

macOS

Las versiones posteriores a Mac OS X 10.6.8 (Snow Leopard) admiten TRIM, pero solo cuando se usan con una unidad SSD comprada a Apple. [ 184 ] TRIM no se habilita automáticamente para unidades de terceros, excepto para unidades SSD externas extraíbles, aunque se puede habilitar mediante utilidades de terceros como Trim Enabler . El estado de TRIM se puede consultar en la aplicación Información del Sistema o en la system_profilerherramienta de línea de comandos.

Las versiones posteriores a OS X 10.10.4 (Yosemite) incluyen sudo trimforce enableun comando de Terminal que habilita TRIM en SSD que no son de Apple. [ 185 ] También existe una técnica para habilitar TRIM en versiones anteriores a Mac OS X 10.6.8, aunque sigue sin estar claro si TRIM se utiliza correctamente en esos casos. [ 186 ]

Microsoft Windows

Antes de Windows 7, Microsoft Windows no tomaba ninguna medida específica para admitir unidades de estado sólido. A partir de Windows  7, el sistema de archivos NTFS estándar ofrece compatibilidad con el comando TRIM. [ 187 ]

De forma predeterminada, Windows  7 y versiones posteriores ejecutan comandos TRIM automáticamente si se detecta que el dispositivo es una unidad de estado sólido y el controlador del sistema de archivos admite TRIM (NTFS o ReFS). Sin embargo, dado que TRIM restablece irreversiblemente todo el espacio liberado, puede ser conveniente deshabilitar la compatibilidad cuando se prefiere habilitar la recuperación de datos en lugar de la nivelación de desgaste. [ 188 ] Windows implementa TRIM para más que solo operaciones de eliminación de archivos. La operación TRIM está integrada con comandos a nivel de partición y volumen, como formatear y eliminar , con comandos del sistema de archivos relacionados con truncar y comprimir, y con la función Restaurar sistema (también conocida como Instantánea de volumen). [ 189 ]

La desfragmentación debe estar desactivada en las unidades de estado sólido porque la ubicación de los componentes de archivo en una SSD no afecta significativamente su rendimiento, pero mover los archivos para que sean contiguos usando la rutina de desfragmentación de Windows causará un desgaste de escritura innecesario en el número limitado de ciclos de escritura en la SSD. La función SuperFetch tampoco mejorará sustancialmente el rendimiento y causa una sobrecarga adicional en el sistema y la SSD. [ 190 ] Desde Windows 8.1, la rutina de desfragmentación de Windows "retrim" (TRIM) las particiones detectadas como SSD. [ 191 ]

Windows Vista

Windows Vista generalmente espera discos duros en lugar de SSD. [ 192 ] [ 193 ] Windows Vista incluye ReadyBoost para aprovechar las características de los dispositivos flash conectados por USB, pero para los SSD solo mejora la alineación de partición predeterminada para evitar operaciones de lectura-modificación-escritura que reducen la velocidad de los SSD. La mayoría de los SSD se dividen típicamente en  sectores de 4 KiB, mientras que los sistemas anteriores pueden basarse en  sectores de 512 bytes con sus configuraciones de partición predeterminadas no alineadas a los  límites de 4 KiB. [ 194 ] Windows Vista no envía el comando TRIM a las unidades de estado sólido, pero algunas utilidades de terceros como SSD Doctor escanearán periódicamente la unidad y TRIM las entradas apropiadas. [ 195 ]

Windows 7

Windows  7 y versiones posteriores tienen soporte nativo para SSD. [ 189 ] [ 196 ] El sistema operativo detecta la presencia de un SSD y optimiza el funcionamiento en consecuencia. Para dispositivos SSD, Windows 7 desactiva ReadyBoost y la desfragmentación automática. [ 197 ] A pesar de la declaración inicial de Steven Sinofsky antes del lanzamiento de Windows 7, [ 189 ] sin embargo, la desfragmentación no está desactivada, aunque su comportamiento en SSD difiere. [ 198 ] Una razón es el bajo rendimiento del Servicio de instantáneas de volumen en SSD fragmentados. [ 198 ] La segunda razón es evitar alcanzar el número máximo práctico de fragmentos de archivo que un volumen puede manejar. [ 198 ]

Windows 7 también incluye soporte para el comando TRIM para reducir la recolección de basura de datos que el sistema operativo ya ha determinado que ya no son válidos. [ 199 ] [ 200 ]

Windows 8.1 y versiones posteriores

Windows 8.1 y versiones posteriores también admiten TRIM automático para SSD PCI Express basados ​​en NVMe. Para Windows 7, se requiere la actualización KB2990941 para esta funcionalidad, la cual debe integrarse en la instalación de Windows mediante DISM si se va a instalar Windows 7 en la SSD NVMe. Windows 8/8.1 también admite el comando SCSI unmap, similar a SATA TRIM, para SSD conectadas por USB o carcasas SATA a USB. También es compatible con el protocolo UASP ( USB Attached SCSI Protocol).

Si bien Windows 7 admitía TRIM automático para SSD SATA internos, Windows 8.1 y versiones posteriores admiten TRIM manual, además de TRIM automático, para SSD SATA, NVMe y conectados por USB. Se accede a TRIM manual a través de la utilidad de desfragmentación de Windows ampliada . [ 191 ]

ZFS

Solaris, a partir de la versión 10 Update 6 (lanzada en octubre de 2008), y versiones recientes de OpenSolaris , Solaris Express Community Edition , Illumos , Linux con ZFS en Linux y FreeBSD pueden usar SSD para mejorar el rendimiento de ZFS . Un SSD de baja latencia se puede usar para el registro de intenciones de ZFS (ZIL), donde se denomina SLOG. Un SSD también se puede usar para la caché de reemplazo adaptativa de nivel 2 (L2ARC), que se usa para almacenar en caché los datos para su lectura. [ 201 ]

FreeBSD

ZFS para FreeBSD introdujo soporte para TRIM el 23 de septiembre de 2012. [ 202 ] El sistema de archivos Unix también admite el comando TRIM. [ 203 ]

Organizaciones de normalización

A continuación se enumeran organizaciones y organismos de estandarización destacados que trabajan para crear estándares para unidades de estado sólido (y otros dispositivos de almacenamiento informático). La tabla que aparece a continuación también incluye organizaciones que promueven el uso de unidades de estado sólido. Esta lista no es necesariamente exhaustiva.

Véase también

Referencias

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  197. ↑ "Desactivar la desfragmentación de Windows 7 para unidades de estado sólido - Thomas-Krenn-Wiki-en" . Thomas-krenn.com . Consultado el 22 de junio de 2026 .
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  203. ↑ Nemeth, Evi (2011). Manual de administración de sistemas UNIX y Linux, 4.ª ed . Pearson. ISBN 978-8131761779. Consultado el 25 de noviembre de 2014 .

Lecturas adicionales

  • «La revolución del estado sólido: un análisis en profundidad del funcionamiento real de las unidades SSD» . Lee Hutchinson. Ars Technica. 4 de junio de 2012.
  • Mai Zheng, Joseph Tucek, Feng Qin, Mark Lillibridge, " Comprensión de la robustez de las unidades SSD ante fallos de alimentación ", FAST'13
  • Cheng Li, Philip Shilane, Fred Douglis, Hyong Shim, Stephen Smaldone, Grant Wallace, " Nitro: una caché SSD optimizada en capacidad para almacenamiento primario ", USENIX ATC'14
  • JEDEC continúa sus esfuerzos de estandarización de SSD.
  • Linux y NVM: Desafíos de los sistemas de archivos y almacenamiento (PDF)
  • Optimización de Linux y SSD
  • Comprensión de la robustez de las unidades SSD ante fallos de alimentación (USENIX 2013, por Mai Zheng, Joseph Tucek, Feng Qin y Mark Lillibridge)
  • Lista actual de SSD, incluyendo pruebas de rendimiento.