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Unità a stato solido
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In informatica un'unità a stato solido o drive a stato solido, in sigla SSD
(dal corrispondente termine inglese solid-state drive), talvolta
impropriamente chiamata disco a stato solido, è una tipologia di dispositivo
di memoria di massa che utilizza memoria a stato solido (in particolare
memoria flash) per l'archiviazione dei dati. L'importante differenza con i
classici dischi è la possibilità di memorizzare in modo non volatile grandi
quantità di dati, senza utilizzare organi meccanici.
La maggior parte delle unità a stato solido utilizza la tecnologia delle
memorie flash NAND, che permette una distribuzione uniforme dei dati e di
"usura" dell' unità.[1].
Un'unità a stato solido da 2,5
pollici
Indice
1 Terminologia
2 Dettagli tecnici
2.1 Controller
2.2 Memoria Cache
2.3 Supercondensatore
2.4 Interfaccia
3 Confronto con le unità tradizionali
3.1 Vantaggi
3.2 Svantaggi
3.3 Prestazioni in lettura e scrittura
4 Produttori di unità a stato solido
5 Note
6 Voci correlate
7 Collegamenti esterni
Terminologia
Il termine "disco a stato solido" è
improprio perché all'interno dell'SSD non
c'è nessun disco, né di tipo magnetico né
di altro tipo. L'utilizzo della parola
"disco" deriva dal fatto che questa
tipologia di dispositivo di memoria di
massa svolge la medesima funzione del
più datato disco rigido e viene quindi
utilizzato in sostituzione di esso.
Dettagli tecnici
Un comune disco rigido (a sinistra) confrontato con un'unità a stato
solido (a destra)
Per approfondire, vedi la voce Memoria Flash.
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Le unità a stato solido si basano su memoria flash solitamente di tipo NAND per l'immagazzinamento dei
dati, ovvero sfruttano l'effetto tunnel per modificare lo stato elettronico di celle di transistor; per questo essi
non richiedono parti meccaniche e magnetiche (dischi, motori e testine), portando notevoli vantaggi per la
sicurezza dei dati.
Oltre alla memoria in sé, un'unità disco SSD dispone di diversi componenti di supporto alle operazioni.
Controller
Il controller è costituito da un microprocessore che si occupa di coordinare tutte le operazioni del disco. Il
software che governa questo componente è un firmware preinstallato dal produttore. Oltre alle operazioni di
lettura/scrittura si occupa della gestione di:
Error-correcting code: controllo e correzione degli errori in fase di lettura/scrittura
Wearing level: limitazione dei cicli di lettura/scrittura
Memoria cache interna alla memoria
Garbage collection
Criptazione dei dati
Rilevamento e riallocazione dei settori danneggiati
Memoria Cache
Supercondensatore
Una novità introdotta dalle memorie a stato solido è la possibilità di terminare le operazioni di scrittura anche
in caso di mancanza di tensione. Questo avviene grazie alla presenza di un supercondensatore o, più
raramente, di una batteria di backup[2], che garantisce energia sufficiente per concludere l'operazione in
corso. Questa tecnica permette di garantire una maggiore integrità dei dati ed evitare che il filesystem risulti
corrotto.
Interfaccia
La connessione può avvenire con cavi di tipo SATA, sia per quanto riguarda la connessione dati che per
l'alimentazione. In definitiva è possibile collegare un SSD utilizzando una normale interfaccia SATA.
Confronto con le unità tradizionali
Vantaggi
La totale assenza di parti meccaniche in movimento porta diversi vantaggi, di cui i principali sono:
rumorosità assente;
minore possibilità di rottura;
minori consumi durante le operazioni di lettura e scrittura;
tempo di accesso ridotto: si lavora nell'ordine dei decimi di millisecondo[3]; il tempo di accesso dei
dischi magnetici è oltre 50 volte maggiore, attestandosi invece tra i 5 e i 10 millisecondi;
maggiore resistenza agli urti: le specifiche di alcuni produttori arrivano a dichiarare resistenza a shock
di 1500 g[4];
Maggiore durata: le unità a stato solido hanno mediamente un tasso di rottura inferiore a quelli degli
hard disk. Questo tasso oscilla tra lo 0.5% fino a 3% mentre negli hard disk può raggiungere il 10%.[5]
minore produzione di calore;
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Svantaggi
A fronte di una maggiore resistenza agli urti e a un minor consumo, le unità a stato solido hanno due
svantaggi principali:
un maggiore prezzo per bit, pari a circa dieci volte il costo di un disco rigido tradizionale.
una possibile minore durata dell'unità, a causa del limite di riscritture delle memorie flash. I dispositivi
attuali dichiarano un numero massimo di riscritture consecutive dello stesso bit che va da 10.000 a
1.000.000 di cicli, a seconda del modello e degli utilizzi ipotizzati.
Entrambi i problemi sembrano però destinati a risolversi in futuro. Le nuove tecnologie stanno portando
memorie flash in grado di garantire durata pari o superiore a quella di un disco rigido tradizionale e
attualmente i produttori dichiarano 140 anni di vita con 50 GB di riscritture al giorno su un'unità da 250
GB[4]. Il tutto grazie all'introduzione di particolari tecniche, come quella dell'uso di nanotubi di carbonio. Il
costo di questa tecnologia inoltre sta lentamente scendendo (senza nanotubi di carbonio), facendo facilmente
presagire una futura sostituzione dei dischi tradizionali con unità a stato solido.
Prestazioni in lettura e scrittura
Un elemento che viene immediatamente alla luce analizzando le prestazioni di un dispositivo SSD è la
minore velocità in scrittura rispetto a quella in lettura e la sua forte variabilità in dipendenza della
dimensione dei file che si vogliono scrivere.
Ciò dipende dal fatto che mentre i File system dei Sistemi Operativi solitamente usano blocchi di celle dalla
dimensione di 4 kB, nei dispositivi SSD la dimensione dei blocchi è molto superiore (p. es. 4 MB).
Questo comporta che per scrivere una cella dobbiamo leggere prima l'intero blocco, quindi scriverci sopra la
cella desiderata lasciando le altre inalterate e infine salvarlo.
Ne deriva che se dobbiamo scrivere più celle (file più grandi) le prestazioni migliorano perché a fronte della
lettura e poi del salvataggio di un blocco, possiamo scriverci dentro contemporaneamente tante celle quanto
sono quelle libere disponibili.
Un modo per migliorare le prestazioni è quello di conoscere i blocchi liberi (con nessuna cella utilizzata), per
ottenere questo i Sistemi Operativi di ultima generazione mettono a disposizione il comando TRIM che
comunica al controller dell'SSD quali blocchi sono inutilizzati e cancellando le celle direttamente in fase di
cancellazione dei file migliorando dunque le prestazioni.
Un disco SSD invece non soffre di problemi di deframmentazione in quanto il tempo d'accesso a qualunque
cella è identico; i moderni sistemi operativi disattivano o rendono ininfluente tale operazione.
Produttori di unità a stato solido
A-Data
Adtron
Bitmicro
Corsair Memory
Crucial
G.Skill
Imation
Intel
Kingston Technology
Micron Technology
Mtron
OCZ Technology
OWC
Ritek
Patriot
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Plextor
Samsung
SanDisk
Seagate
Simpletech
STEC
Super Talent
Toshiba
Transcend
Verbatim
Western Digital
Note
1. ^ (EN) Solid State Storage 101: An introduction to Solid State Storage (http://www.snia.org/apps/group_public
/download.php/35796/SSSI%20Wht%20Paper%20Final.pdf) . SNIA, January 2009. URL consultato in data 4 Dicembre
2011 .
2. ^ [http://www2.electronicproducts.com/Supercapacitors_for_SSD_backup_power-articlefarr_capxx_mar2009-html.aspx Supercapacitors for SSD backup power ]
3. ^ mtron.net - de beste bron van informatie over mtron (http://www.mtron.net/english/PressRoom
/PressRoom.asp?sid=PressRoom&xact=view&idx=95)
4. ^ a b http://www.supertalent.com/datasheets/6_54.pdf
5. ^ SSD failure rate: First data on SSD reliability (http://www.hardmac.com/news/2010/12/08/ssd-failurerate-first-data-on-ssd-reliability) . HardMac.com, 8-12-2010. URL consultato in data 8-12-2010.
Voci correlate
Disco rigido
Memoria flash
NAND
SDRAM
E-Disk Altima E2A3GL
TRIM
Collegamenti esterni
Antologia di un SSD: alla scoperta dei principi di funzionamento e caratteristiche dei drive a stato
solido. Un report dettagliato e approfondito con illustrazioni esplicative.
(http://www.informaticaeasy.net/in-rilievo/tutto-sugli-ssd.html)
Support and Q&A for Solid-State Drives (http://blogs.msdn.com/b/e7/archive/2009/05/05/supportand-q-a-for-solid-state-drives-and.aspx)
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