SSD o Unidad de estado sólido – Todo lo que necesitas saber

¿Buscando un buen SSD? ¿Necesitas saber toda la información para poder elegir uno? Te lo explicamos en este artículo. Y es que la mayor parte de las personas aprovecha en la actualidad una vida llena de privilegios en cuanto a tecnología, con dispositivos electrónicos que brindan ventajas y comodidad en la calidad de vida de quienes están siempre pendientes de los últimos lanzamientos.

Por este motivo, generalmente un usuario se acerca a una tienda con el objetivo de obtener el producto tecnológico que le ofrezca las funcionalidades adecuadas y una calidad de construcción que le permita disfrutar del mismo durante varios años.

Esta búsqueda a gran escala hace que se generen nuevos objetivos en las compañías, por ejemplo, las que requieren servidores de hospedaje con recursos técnicos de máxima calidad, y que puedan brindar un alto rendimiento para las aplicaciones. Por fortuna, es posible superar dichos objetivos cada vez más exigentes empleando servidores equipados con componentes que siguen el camino del desarrollo continuo de todo el sector tecnológico.

Todos estos dispositivos electrónicos y de última generación brindan una mejora significativa en el rendimiento de aplicaciones y sistemas en su conjunto, entre los que podemos mencionar y del que hablaremos extensamente en este artículo: el disco SSD.

El SSD apareció como un dispositivo alternativo destinado a sustituir las tradicionales unidades de disco duro que conocíamos hasta aquel momento. Al usar un SSD, el usuario verá unas cuantas ventajas, como mayor velocidad de lectura y una carga más rápida de aplicaciones, superando en varias funciones a los discos duros.

Mediante esta guía vamos a conocer todo sobre los discos de estado sólido, para comprender mejor cuál es la diferencia entre las distintas tecnologías de almacenamiento y por qué deberíamos elegir un disco de este tipo.

¿Qué es un disco SSD?

SSD es una sigla cuyo significado en inglés es “Solid State Drive” o “unidad de estado sólido” en español. El almacenamiento del SSD es del tipo no volátil, y lleva a cabo funciones semejantes a las de un disco duro convencional. Con el fin de tener un concepto más preciso y claro sobre todo lo relacionado al SSD, hay que comenzar por lo básico, definiendo qué es un almacenamiento no volátil.

A pesar de que este término parece indicar que se trata de algo raro y de conceptos muy técnicos, es una característica que puede comprenderse de manera simple.

Una unidad que almacena archivos de manera permanente es todo dispositivo orientado a este uso, que es capaz de grabar datos en el disco para que queden guardados allí permanentemente en su memoria, sin importar si se apaga el equipo o si se corta la luz.

Entre los ejemplos de dispositivos de memoria no volátil podemos referirnos a los discos SSD, discos duros, pendrives, discos ópticos y hasta cintas magnéticas. Este tipo de memoria es distinta a la memoria RAM, cuya característica reside en que, al ser una memoria volátil, elimina todos los datos guardados cuando es apagada o desactivada.

Las unidades de almacenamiento no volátil son útiles para poder conservar datos que te interesan, como aplicaciones, canciones, juegos, películas y libros digitales, entre otros. Si bien el SSD cumple las mismas funciones que un HDD, hay muchas diferencias entre ambos, tanto en funcionamiento, vida útil y precios. Algo que ya comenzaremos a analizar.

Diferencias entre el SSD y el HDD: la memoria flash

El disco SSD está estructurado de una manera muy distinta al disco duro, y su construcción viene dada por un circuito integrado en el que se utilizan varios componentes de tamaño diminuto para conformar esta unidad de almacenamiento.

Asimismo, el SSD hace uso de la memoria Flash, la misma que usan los pendrives, para guardar todos los archivos.

Funcionamiento de un SSD

El SSD no funciona de manera mecánica como lo hacen los HDDs y sus pequeños componentes no necesitan de movimientos constantes para leer y escribir datos. El disco SSD presenta muchas ventajas con respecto a los HDDs y las principales son:

  • Alta velocidad para leer y escribir datos
  • No hace ruido debido a que no funciona de manera mecánica
  • Es muy eficiente en la gestión del consumo de energía eléctrica
  • Proporciona máxima velocidad de carga para aplicaciones y sistemas
  • No sufre de sobrecalentamiento como sucede en un disco duro y se adapta a ambientes calurosos
  • Ofrece más resistencia a golpes y vibraciones
  • Soporta más interfaces de conexión
  • Ideal para tecnologías avanzadas de gestión de datos
  • Mayor confiabilidad y estabilidad que los discos duros

Quizás las desventajas más evidentes son un coste mayor por GB de almacenamiento y una menor vida útil que el HDD.

En la actualidad se utiliza la tecnología de memoria flash para el almacenamiento de un SSD, y esto se hace a través de memorias NAND. Una de las características más llamativas de una puerta lógica NAND (AND o Y invertida), es que puede retener los datos en su interior aun cuando la alimentación eléctrica ha sido cortada, como si de una SRAM se tratase, aunque obviamente son más lentas que éstas.

unidad SSD paso02

Estas puertas NAND están fabricadas mediante transistores de puerta flotante, que es un elemento en donde se almacenan los bits. Para el caso de las memorias RAM estos transistores necesitan de una alimentación continua para mantener su estado y en las memorias flash no. Cuando un transistor de puerta flotante está cargado tiene en su interior un 0, y cuando está descargado tiene un 1.

Estas memorias están organizadas en forma de matriz, a su vez formada por una serie de puertas NAND consecutivas. A la matriz completa le llamamos bloque y a las filas que componen la matriz se les llama páginas. Cada una de estas filas tiene una capacidad de almacenamiento de entre 2 KB y 16 KB. Si cada bloque cuenta con 256 páginas, tendremos un tamaño de entre 256 KB y 4 MB. Además, debemos sumarle las capas de silicio, mientras más capas más cantidad de almacenamiento, a esto se le llama memoria NAND 3D.

Funcionamiento del HDD

Por su parte, el disco duro (HD o HDD) dispone de una estructura y un funcionamiento totalmente mecánico, con el uso de discos metálicos integrados.

El disco duro hace la lectura y escritura de datos mediante un cabezal que se mueve de manera mecánica, y que consiste esencialmente en un electroimán de alta precisión. El cabezal hace una reorganización de las moléculas de óxido de hierro sobre los diferentes platos que componen el HDD, constituyendo este el proceso de lectura y grabación de datos.

El disco funciona dando giros constantes a altas velocidades, entre 5.200 y 10.000 RPM, mientras que el cabezal magnético se mueve rápidamente y con gran precisión a través de la alternancia de su polaridad magnética. Con esta dinámica, el disco duro es capaz de grabar los datos en los platos haciendo uso del sistema binario, con puntos que tienen magnetismo positivo y negativo, escribiendo la información con el sistema de bits 0 y 1.

Podemos citar una serie de desventajas que tienen los HDD frente a los SSD:

  • Menor velocidad de grabación y lectura, llegando a ser 40 veces más lento que determinados SSDs.
  • Mayor consumo de energía al usar manipulación mecánica y fricción.
  • Emite ruido en su funcionamiento.
  • Sufre problemas de sobrecalentamiento.
  • No se lleva bien con los golpes, siendo además bastante delicado en cuanto a las vibraciones y las variaciones eléctricas.
  • Menos funciones para optimizar el rendimiento, algo que sí encontramos en los discos de estado sólido.
  • Tiene un peso mayor que un disco SSD, lo que hace que sea más incómodo trasladar un equipo con un disco de estas características.
  • Tiene problemas en su funcionamiento cuando se trata de ambientes calurosos, lo que muchas veces puede llegar a afectar su rendimiento.
  • Tiene un impacto negativo en el rendimiento de sistemas y aplicaciones.

Y en consecuencia, las ventajas que tienen respecto al SSD es que son muy baratos, con gran capacidad de almacenamiento y mayor durabilidad de la memoria por ser magnética.

Tecnologías de fabricación de memorias SSD

Veamos a continuación las tecnologías más utilizadas actualmente para la fabricación de unidades SSD. El tipo de memoria tendrá influencia sobre la velocidad de lectura y escritura, la durabilidad y por supuesto el precio.

SLC o celda de nivel individual

Mediante este método es posible almacenar un bit de datos por cada celda de memoria. Su construcción se realiza en obleas de silicio individuales con las que se obtiene un chip de memoria delgado y de un solo nivel de almacenamiento. Estos chips tienen como ventajas una mayor velocidad de acceso a los datos, mayor longevidad y menor consumo de energía. Por contra tienen una menor capacidad de memoria, por lo que será necesario construir mayor cantidad de celdas disparándose por tanto su coste de construcción.

MLC o celda de nivel múltiple

En este caso, cada chip de memoria es fabricado mediante el apilamiento de obleas de silicio (NAND 3D) para forma un solo chip de varios niveles. En cuanto a sus ventajas están las de mayor capacidad de almacenamiento por chip, es posible almacenar dos bits para cada celda, lo que hace un total de 4 estados distintos. Aunque en la actualidad Toshiba ya ha conseguido ampliar hasta 3 bits este almacenamiento, aumentando las posibilidades hasta 8 estados. También un coste de fabricación más barato que las SLC y mayor densidad de almacenamiento.  Como desventajas citamos justo las contrarias que en el caso anterior: acceso más lento y chips de menor durabilidad.

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TLC o celda de nivel triple

En este caso el proceso de fabricación consigue implementar 3 bits por cada celda también en niveles d hasta 96 capas, lo que permite almacenar hasta 8 estados. El precio de fabricación es más barato y el acceso al contenido menos eficiente. Son, por tanto, las unidades más baratas de adquirir, pero con una vida más corta, hablamos de unas 1000 escrituras por cada celda individual.

QLC o celda de nivel cuádruple

Esta tecnología se ha implementado no hace demasiado, y que lo permite es disminuir aún más el coste de fabricación de los SSD. En este caso, tenemos hasta 4 bits por celda, lo que permite una gran densidad de datos. En consecuencia, estas memorias tienen menos escrituras que las anteriores, y menos vida útil. En todo caso, el número de lecturas nunca está limitado ni tampoco la velocidad del SSD que las implemente, pudiendo ser igual de rápidos que los anteriores.

Componentes físicos de un SSD

En cuanto a los componentes de una unidad SSD, podremos citar tres elementos fundamentales a la hora de analizar una unidad y ver sus características.

Es el procesador encargado de administrar y gestionar las operaciones que se realizan en los módulos de memoria NAND. El controlador es esencial en el rendimiento de lectura/escritura de un SSD, por lo que tener uno de calidad marcará la diferencia. En el mercado tenemos como principales fabricantes Samsung, Phison, Silicon Motion y Marvell.

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También en este tipo de unidades existe un dispositivo de memoria DRAM para acelerar el proceso de transmisión de datos desde la unidad hasta la memoria RAM y el procesador.

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Los condensadores tienen la función de mantener la integridad de los datos cuando existen cortes de electricidad repentinos. Si debido a un corte, hay datos en movimiento, gracias a los condensadores será posible almacenar estos datos para evitar su perdida.

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Interfaz de conexión

Tampoco podemos olvidarnos de la interfaz de conexión de un SSD, no solamente de la ranura, siendo de los protocolos que intervienen en las transacciones de datos entre el dispositivo y el resto del sistema.

SATA

Las unidades SSD comunes cuentan con la misma tecnología de conexión que los discos duros normales, es decir, utilizan un puerto SATA 3 para conectar estos a la placa base. La velocidad de trasferencias que nos da esta interfaz es de 600 MB/s como máximo.

Por lo general son unidades en formato de 2,5 pulgadas de hasta 1000 o 2000 GB y a un precio muy asequible en la actualidad, aunque aún no al nivel de los HDD.

PCI-Express

Mediante esta interfaz, las unidades irán conectadas directamente a las ranuras de expansión PCI-Express de nuestra placa base. De esta forma, es posible alcanzar velocidades de transferencia de hasta 3940 MB/s en lectura y escritura utilizando 4 carriles (x4) en la versión 3.0 y hasta 7880 MB/s en la versión 4.0. En la actualidad, casi todos los SSD PCIe van conectados a la ranura M.2. El protocolo de comunicación se denomina NVMe, y está en su versión 1.3 y 1.4.

Como es normal, estos discos duros no tienen el formato típico de encapsulamiento rectangular de 2,5 pulgadas, sino que tienen el aspecto de tarjetas de expansión como capturadoras o tarjetas gráficas sin disipador.

M.2

Esta ranura y su protocolo de comunicación es la destinada a sustituir a medio y corto plazo el tipo SATA. Estas unidades van conectadas directamente a un puerto específico localizado en la placa base llamado M.2. De esta forma evitamos ocupar ranuras PCIe y dispondremos de puertos específicos, hasta 3 de ellos en las placas más potentes en configuración x4 bajo PCIe 3.0 o 4.0.

Al igual que ocurre con la interfaz anterior, tenemos el protocolo NVMe, ya que en esencia son los mismos carriles PCIe, solo que en una ranura específica. No obstante, la ventaja que tiene es que lo limita el ancho de banda de las otras ranuras de la placa y además muchas de ellas son compatibles con el protocolo AHCI que utiliza SATA.

Consejos para comprar un SSD

Los discos SSD pueden presentar velocidades de lectura y escritura bastante superiores a las ofrecidas por los discos duros mecánicos. Con un disco SSD se puede iniciar el PC o portátil mucho más rápido, evitando toda esa incómoda demora al ver cómo se carga el sistema operativo. Es por eso que actualizar un equipo con un disco de este tipo es una de las mejores decisiones para aumentar el rendimiento.

De todos modos, existen varias sugerencias que deberías conocer en caso de que te encuentres pensando en comprar un disco SSD.

Capacidad de almacenamiento

En los discos SSD se pueden hacer una cantidad limitada de grabaciones, en otras palabras, a mayor cantidad de escrituras en el chip NAND Flash, más se va a desgastar el mismo. Y así se llegará más rápido al final de su vida útil.

Lo cual quiere decir que una decisión acertada sería tener los dos tipos de almacenamiento. Un disco SSD que será el encargado de almacenar el software y el sistema operativo. Mientras que del otro lado, el disco rígido se destinará a guardar todos los demás archivos de interés para el usuario y que constantemente serán usados y reescritos.

Rendimiento del disco

AORUS NVMe Gen4 de 1 TB

Considerando que los SSD presentan un rendimiento y rapidez bastante superior que los HDD convencionales, las velocidades de lectura y escritura corresponden a especificaciones sumamente importantes que hay que tener con consideración. Existen dos tipos de procesos de lectura y escritura en un disco SSD: secuencial y aleatoria.

La velocidad secuencial es usada para bloques de datos de mayor tamaño, motivo por el cual tiene más rapidez que la aleatoria, que es usada para diversas lecturas y escrituras, aunque tiene menor velocidad porque precisa mayor cantidad de operaciones.

Teniendo en cuenta que los fabricantes generalmente anuncian solamente las velocidades secuenciales, igualmente resulta de importancia conocer la velocidad de acceso aleatorio y las operaciones de entrada y salida por segundo o IOPs.

Memoria Flash

Así como los discos duros emplean un sistema de platos giratorios, los SSD utilizan memoria NAND Flash. La vida útil de los SSD va a depender de la tecnología que usen. Para darnos una idea, una unidad con tecnología TLC es capaz de guardar mayor cantidad de datos en cada celda en relación a las otras, aunque en consecuencia dispone de menos vida útil y velocidad.

Como ya hemos visto, los SSD suelen ser recomendados principalmente para lecturas, pero no para escrituras. Los fabricantes han estado optimizando al máximo su rendimiento y vida útil.

Fiabilidad y seguridad

El MTBF (Mean Time Between Failure) es una medida que utilizan los fabricantes con la que informan a los usuarios el nivel de posibilidad de fallos que puede tener un dispositivo.

Además de la corrección de errores, los nuevos discos duros también presentas encriptación mediante hardware de tipo AES 256 bit.

Soporte para TRIM

Esta es una función con la que se indica al disco qué datos se están usando y qué datos están disponibles para ser borrados. De esta manera, se limita el número de escrituras y aumenta el rendimiento del SSD. Ya todos los SSD lo incorpora y no necesitamos optimizarlo desde nuestro sistema operativo Windows 10.

ECC (Error Correction Code)

Los códigos de detección y corrección de errores son de vital importancia en un SSD, puesto que impiden que los datos se dañen. Esta característica es vital en chips NAND, debido a que tienen un alta efecto en la longevidad de un SSD.

Marca y garantía del fabricante

Siempre va a ser recomendable elegir una marca de buena reputación que provenga de un fabricante de alta calidad, algo importante debido a que en este dispositivo guardarás información importante. Haciendo una buena elección te estarás asegurando que recibirás un buen soporte y actualizaciones constantes de parte del fabricante.

En este punto debemos atender precisamente a las memorias que se utilizan, tanto tipo como marca, y al controlador. Las memorias más extendidas son las Toshiba, mientras que los controladores más comunes fuera de Samsung son los Phison.

Estos son varios aspectos básicos que debes tener presentes al momento de comprar un SSD. Invertir en este dispositivo de almacenamiento es indudablemente una de las mejores actualizaciones que puedes aportar a tu ordenador.

Ingresar a la extraordinaria tecnología que ofrecen los discos SSD es una gran elección cuando lo que se está buscando es mayor velocidad y rendimiento en general en un ordenador de sobremesa o portátil.

Aunque hay que tener en cuenta que los precios de los discos de estado sólido siguen siendo bastante más altos que los de sus antecesores HDD, algo que a veces termina siendo un obstáculo según el presupuesto del que se disponga.

Los factores que atraen a elegir un SSD son varios, y cada vez quedan menos dudas en implementar esta tecnología: se gasta menos energía eléctrica, se obtienen mayores velocidades en arranque del sistema (más de 30 s en comparación con un HDD) y uso de aplicaciones, menor ruido de la unidad de almacenamiento, mayor vida útil y menor peso.

Palabras finales y conclusión acerca de las unidades SSD

Principalmente, un disco HDD continúa siendo recomendado para el usuario que requiere sobre todo guardar archivos sin gastar mucho dinero, dejando a un lado la importancia del rendimiento y el peso del dispositivo.

Por otro lado, un disco SSD está orientado al usuario que está en la búsqueda del rendimiento por encima de todo, que no está pensando en gestionar demasiados archivos voluminosos y no tiene problema en pagar un precio más elevado. En la actualidad consideramos obligatorio tener el sistema operativo instalado sobre un SSD.

Como se puede ver, la tecnología del SSD es mejor que la de los HDDs clásicos, y es capaz de brindar múltiples ventajas a los usuarios. Tanto en un PC como en un servidor de alto nivel, se aconseja usar un disco SSD con el fin de aumentar el rendimiento y el desempeño de las aplicaciones.

Las escasas desventajas que se pueden encontrar en un SSD van disminuyendo con el tiempo, ya que la tecnología avanza y los fabricantes mejoran año tras año la calidad de estas unidades de almacenamiento. En la actualidad tenemos velocidades que ya superan los 5000 MB/s en lectura bajo PCIe 4.0.

Con ello, aparecen nuevas interfaces y elevan aún más su velocidad de lectura, además de nuevas funciones como el ECC (Error Correction Code) que surgen para disminuir el desgaste de lectura de estos dispositivos. Estas características superiores solo confirman la superioridad de los SSDs frente a los clásicos discos duros.

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En resumidas cuentas, si buscas comprar un SSD fíjate en el tipo de memoria que usa (si es MLC mejor que mejor), aunque la mayoría con mejora calidad/precio son las TLC. También debemos tener en cuenta, la interfaz (SATA o NVMe), la capacidad que necesitas y las tasas de lectura / escritura. Dependiendo del precio podrás encontrar mayor soporte de garantía y software extra para la clonación de tu disco duro a un SSD.

Asimismo, si buscas ponerte a la cabeza de la competencia, conseguir mejores resultados y brindar un servicio cada vez mejor a los usuarios de tu aplicación, se aconseja usar un alojamiento con SSD para las aplicaciones y sitios web.

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