La unidad de estado sólido nos ha dado un salto adelante en la capacidad de abrir aplicaciones y leer archivos rápidamente. Su mecanismo de almacenamiento funciona bajo los mismos principios que utilizan otros medios de almacenamiento flash, a saber, la memoria no volátil, que evita que la memoria desaparezca debido a la pérdida de energía como lo hace en la RAM. Dado que tanto las tarjetas SD como las SSD usan almacenamiento de estado sólido y no tienen partes móviles, ¿hay alguna diferencia notable entre los dos tipos de memoria? ¿No debería ser lo mismo una tarjeta SD de gran capacidad que una SSD pequeña?
Explicación de NAND Flash
Casi toda la memoria que usa almacenada en un chip que no sea la RAM de su computadora usa una tecnología conocida como flash NAND.
La memoria flash NAND depende de otro hardware instalado en el dispositivo o integrado en los chips. Una celda NAND es una serie de semiconductores que contienen datos en su interior. La velocidad a la que estas celdas leen y escriben información depende casi por completo de cómo están organizadas y cómo los controladores que recogen y envían los datos coordinan el proceso.
Además, aunque existen diferentes tipos de memoria flash NAND, cada uno con sus propias desventajas y ventajas, teóricamente podría mover transistores NAND de un SSD (como el 3D TLC NAND que se encuentra en el Samsung SSD 850 EVO) a una tarjeta SD. Para que el formato SD funcione, solo necesita poder comunicarse con los dispositivos que lo leen.
Esto es importante porque las diferencias en NAND flash dependen casi por completo de cómo se agrupan en celdas:
- Célula de una sola capa (SLC) – almacena un bit por celda. Esta es, con diferencia, la opción más cara. En los productos de consumo normales, solo se usa para el almacenamiento en caché en SSD y algunas tarjetas SD de gama alta (aunque algunos SSD, como las unidades NVMe, tienden a usar chips de RAM para el caché). Cada bloque se puede escribir 100 000 veces, lo que la convierte en la opción más duradera.
- Célula multinivel (MLC) – almacena dos o más bits, pero la mayoría de las veces almacena dos bits. Este tipo de agrupación de almacenamiento no es común, pero es significativamente más económico que la tecnología SLC. Los bloques se pueden escribir 40.000 veces en promedio.
- Celda de triple nivel (TLC) – es una celda que almacena tres bits. Este es en realidad el tipo de celda más común que se encuentra en los SSD. Aunque la resistencia del bloque es significativamente menor que en las otras variantes descritas anteriormente (3000 ciclos de escritura en promedio), es más que suficiente para el uso doméstico típico.
- Celda de cuatro niveles (QLC) – almacena cuatro bits, como habrás adivinado. Algunas unidades de alta capacidad optan por esto, ya que ofrece un almacenamiento mucho más económico para archivar, pero la clasificación de resistencia de bloque de 1000 ciclos de escritura puede ser un castigo para las computadoras que usan la unidad para almacenamiento en caché o intercambio/archivo de página.
Tarjetas SD Express frente a SSD
Teóricamente, podría terminar con una tarjeta SD que escribe y lee tan rápido como una SSD. La mayoría de las veces, una tarjeta promedio disponible en el mercado no será tan rápida. Sin embargo, algunos fabricantes son poner fichas en la mesa con una nueva tecnología conocida como SD Express, que incluye una versión reducida de un controlador SSD NVMe que puede superar las velocidades SSD convencionales.
Aunque impresionante, aún no puede servir como un reemplazo intercambiable para SSD por una simple razón: el espacio provisto aún no les permite a los fabricantes crear cachés grandes y rápidos. Incluso si esto fuera posible, tendrías que lidiar con el calor que generaría tal caché. Con la densidad de transistores requerida, una tarjeta SD con un controlador SSD completo y reducido y caché generaría un calor que no sería capaz de disipar en su carcasa de plástico.
En teoría, sí, estas nuevas tarjetas SD Express tienen velocidades de transferencia asombrosas que rivalizan con las modernas unidades NVMe que entusiasman a los entusiastas de la informática como yo. Sin embargo, en la práctica, las operaciones de lectura/escritura no secuenciales seguirán careciendo de velocidad debido al espacio de caché limitado.
En pocas palabras, SD Express cumple una función valiosa como plataforma para la grabación de audio y video de muy alta definición, que es una actividad que requiere la mayor velocidad de lectura/escritura secuencial posible. Pero aún no sería del todo exacto comparar las tarjetas SD Express con las SSD.
Centrémonos un poco en las diferencias
Dado que las tarjetas SD tienen una cantidad limitada de espacio, el microcontrolador que busca almacenamiento y escribe en él generalmente se empuja hacia el borde de la tarjeta, como en la siguiente imagen.
Hay tantas instrucciones que podrían programarse en un microcontrolador de ese tamaño, y con una infraestructura tan pequeña, la forma en que una tarjeta SD maneja los datos es bastante rudimentaria. Tendrá una tendencia a almacenar datos donde haya espacio libre y leer las cosas de la manera más ordenada posible.
Esto no es cierto para los SSD, que tienen el lujo de colocar toda su memoria y toda su infraestructura en un espacio que cabe en el compartimiento para unidades de la computadora promedio. El controlador está resaltado en la imagen de abajo.
Incluso en las unidades NVMe, que son mucho más pequeñas y cuentan con unas velocidades de lectura/escritura impresionantes en general, la cantidad de espacio disponible para el controlador es aproximadamente la misma que la de un SSD, y los fabricantes optan por utilizar chips de almacenamiento más caros que tienen Mayor densidad de transistores para ahorrar espacio.
Toda la infraestructura del SSD está diseñada para garantizar que ninguna celda individual se use más que las demás, manteniendo cada operación de archivo lo más equilibrada posible. Esto es exactamente lo que esperaría de una unidad que realiza muchas operaciones de lectura/escritura en una plataforma donde la vida útil de cada celda está limitada por la cantidad de veces que escribe en ella.
La mayor cantidad de espacio también permite a los fabricantes insertar chips que almacenan datos en caché, lo cual es crucial para administrar rápidamente operaciones pesadas y repetitivas. No se pierde tiempo y todo se transfiere con fluidez.
Además de esto, el volumen agregado de la unidad le permite disipar más calor. Esto lo hace capaz de tener más controladores que consumen mucha energía que serían inviables en un formato SD (porque consume más energía de la que podrían proporcionar los dispositivos portátiles pequeños y se calienta significativamente).
En general, cada plataforma fue diseñada para funcionar en entornos específicos. Las tarjetas SD se utilizan mejor para almacenar archivos y reproducirlos, mientras que las SSD están optimizadas para ejecutar la partición del sistema operativo de una computadora. Uno tiene un papel más simple, mientras que el otro debe ser más inteligente y más adaptable. Aquí no se trata solo de una cuestión de velocidad, sino también de flujo de trabajo y versatilidad.
Preguntas frecuentes
1. ¿Qué significa “MLC de N bits”?
Dado que celda multinivel (MLC) significa «dos o más bits por celda», algunas empresas no utilizan los términos TLC o QLC para describir sus unidades. Si está mirando las especificaciones de un SSD y dice algo así como «MLC de 3 bits», eso solo significa que es una unidad de celda de triple nivel (TLC).
2. ¿Por qué es tan importante el caché?
Cuando se escriben datos en su SSD, el controlador tiene que encontrar una ubicación para escribirlos. Debido a la nivelación de desgaste y otras tecnologías que ayudan a equilibrar la unidad, es posible que tenga que «pensar» durante un tiempo antes de establecerse en un lugar donde pueda colocar sus nuevos datos. Si está haciendo esto con mucha frecuencia, este período de «pensamiento» se notará a menos que la unidad tenga algún lugar para colocar la acumulación. La memoria caché actúa como un contenedor temporal para este trabajo pendiente.
3. ¿Para qué sirven las clases de velocidad en las tarjetas SD?
La clase de velocidad en una tarjeta SD se usa para determinar qué tipo de video puede grabar en vivo directamente en el almacenamiento. Una tarjeta de clase 2 puede grabar video comprimido, mientras que la clase 10 puede hacer Full HD (resolución de 1920 × 1080).
Credito de imagen: © Johann H. Addicks / GFDL1.2 (a través de Wikimedia Commons)