A tecnologia evolui à passos largos e rápidos. Vemos o aparecimento de novas técnicas de fabricação de componentes, que os deixam cada vez menores e mais rápidos, novas maneiras de interagir com as máquinas e até novos formatos de computadores! Em geral, são poucos os nichos nesta área que passam grandes períodos de tempo sem inovações relevantes. E um destes mercados é o de armazenamento.

Essencialmente, os computadores guardam suas informações em cárater permanente da mesma maneira que faziam há… 20 anos, por exemplo. Os HDs (hard disks ou discos rígidos) não passaram por grandes atualizações neste período. Apenas aumento de capacidade e diminuição de tamanho. Como uma evolução deste componente tão importante, em meados de 2007 apareceram no mercado os SSDs (Solid State Drive ou Unidade de Estado Sólido).

Desde então, os SSDs se popularizam, diminuiram seu preço, e já são relativamente comuns em computadores portáteis, principalmente nos novos ultrabooks. Como vantagem em relação aos HDs, eles apresentam tempos de acesso bem menores, bem como de leitura e gravação de dados, menor consumo elétrico, mais silencioso, mais resistente à impactos e apresenta menos defeitos de hardware, por não conter partes móveis.

Porém, alguns mitos se formaram em torno deste componente, como que ele tem uma vida útil muito curta, devido ao número limitado de escritas que podem ser realizadas. Bem, com este artigo, pretendemos esclarecer este e outros pontos a respeito dos SSDs.

Breve explicação sobre as memórias Flash

A principal característica dos SSDs, e que acaba sendo também seu principal diferencial em relação aos HDs, é que ele usa memórias flash, em vez de pratos magnéticos. Falando à grosso modo, seu funcionamento é semelhante a de um pen drive ou cartão de memória.

Diferentemente do que muitos podem pensar, existem vários tipos de memória Flash. As usadas na maioria dos SSDs, bem como pendrives e cartões de memória, é uma chamada Flash NAND. Ela oferece tempos muito pequenos de leitura e gravação de dados. Internamente, ela trabalha com o conceito de páginas, que por sua vez são agrupadas em blocos. Cada página possui 4 KB de tamanho, e cada bloco agrupa 128 páginas.

As páginas são o equivalente aos clusters dos HDs magnéticos. Essa arquitetura faz com que o dispositivo trabalhe de maneira semelhante a um HD, ou seja, tem a capacidade de guardar dados, mas para eles serem executados, precisam ser carregados na memória RAM. Assim, para o sistema operacional, um HD e um SSD trabalham da mesma forma.

Bloco de informações de um SSD

Páginas agrupadas em um bloco

As Flash NAND dispõem de duas tecnologias: a SLC (Single-Level Cell) e a MLC (Multi-Level Cell). Na primeira, como o nome sugere, ela só armazena um bit (0 ou 1) em cada célula. Já a segunda, armazena dois bits em cada célula. Isso permitiu o surgimento de SSDs de maior capacidade, sem aumentar os custos. Outra tecnologia amplamente usada nos chips de memória Flash NAND, é uma chamada Die-Stacking. Essa técnica consiste em empilhar vários chips, conectá-los entre si e selá-los dentro de um mesmo encapsulamento. Isso permitiu baratear ainda mais a fabricação dessas memórias.

Por que os SSDs são tão mais rápidos que os HDs

Como expliquei acima, os SSDs funcionam de forma muito semelhante aos pen drives. A maioria esmagadora usa chips de  memórias Flash NAND MLC com 10 canais de comunicação. Assim, o fabricante coloca 10 chips de memória na placa, os de maior capacidade usam 20.

Assim, toda vez que você vai gravar um arquivo, o controlador divide esse arquivo em 10 partes iguais, e grava cada uma delas em um chip diferente. Da próxima vez que você for acessar este arquivo, ele será acessado pelos 10 canais de comunicação, simultaneamente. Um processo semelhante ao RAID, usado nos HDs convencionais quando se quer aumentar a performance.

SSD Kingston

Outro motivo que contribui para o alto desempenho dos SSDs, é que neles são usados controladores mais inteligentes, o que permite que as tarefas de gravação e leitura sejam organizadas de maneiras muito mais eficientes e rápidas.

Além disso, o dispositivo reserva uma área muito grande para o buffer, o que dá direito ao controlador de “cachear” muitas operações. Para você ter uma ideia, em situações favoráveis, um SSD pode chegar a taxas de leitura de 250 MB/s! E taxas de escrita de 80 MB/s, muitas vezes atinge 160 MB/s. E notem que estes não são números teóricos, são obtidos na prática e com uma certa frequência.

O mito da baixa vida útil dos SSDs

Em geral, existe um mito entre os que não conhecem bem os SSDs, que reza que eles têm pouca vida útil e com pouco tempo de uso ele não pode mais gravar dados. Bom, em parte, esse mito tem um fundo de verdade. Explicarei melhor. Apesar de terem um número de leituras virtualmente ilimitado, os SSDs possuem um número de regravações pequeno, se comparados com os HDs.

Os chips baseados na tecnologia SLC suportam até 100.000 regravações. Os chips MLC, que são os mais usados, permitem apenas 10.000 processos de escrita. Pouco, né!? Não. Para você ter uma ideia, para esgotar o número de 10.000 gravações em um SSD de 80 GB, você teria de gravar 800 TB de dados. Normalmente, um usuário comum grava cerca de 40 GB por dia. Para ele esgotar a capacidade, levaria 60 anos! Em 60 anos, talvez nem o usuário esteja mais “funcionando”, o que dirá do dispositivo. Mas enfim, para nós, usuários, é praticamente impossível esgotar o número de gravações.

SSD vs Idosos

Quem vai durar mais?

Isso só é possível devido à arquitetura interna do SSD. Como falei acima, os dispositivos funcionam usando o conceito de páginas. Há um algoritmo, chamado de wear leveling (distribuição de uso) que garante que cada página só será sobrescrita depois que todas as outras tiverem sido usadas pelo menos uma vez. Assim, o algoritmo garante uma uniformidade no processo de escrita, e todas as páginas são usadas igualmente.

Mas claro, os fabricantes não vão colocar no rótulo de seus produtos que eles duram 60 anos. Visto que eles levam em conta um número muito grande de fatores externos e variáveis, a maioria costuma informar que a vida útil dele é de 5 a 10 anos, o que não deixa de ser um bom número.

Além do mais, as memórias Flash podem guardar dados sem precisarem de alimentação elétrica por uns bons 10 anos. Portanto, não se preocupe com a vida útil de seu SSD, caso esteja pensando em comprar um.

SSD precisa de desfragmentação?

Não. Essa é a resposta curta e grossa. Mas é importante falarmos algumas coisinhas necessárias. Apesar de não sofrerem queda de desempenho com a fragmentação dos arquivos, os SSDs também sofrem com a passagem do tempo. Assim, SSDs novos apresentam desempenho melhor que os usados.

Como explicado anteriormente, os SSDs só voltam a gravar numa página depois que todas as páginas já tiverem sido usadas. Isso tem um motivo. Diferentemente dos HDs convencionais, que podem simplesmente sobrescrever as informações no cluster, os SSDs primeiro têm de apagar toda informação gravada na página e deixá-las no estado original.

O problema, é que eles não podem apagar páginas isoladas, independentes. Para eles apagarem uma única página, eles têm de apagar todo o bloco de 128 páginas, do qual eu falei no início deste artigo, lembra? E se já houverem dados válidos neste bloco de páginas, o processo fica bem demorado. Porque a controladora terá de ler todos os dados do bloco, copiá-los para o buffer, fazer a limpeza no bloco, fazer a alteração dos dados no buffer e só então grava os arquivos no bloco novamente. Tudo isso para fazer uma única alteração. Por isso, depois de alguns meses de uso, quando todas as páginas já tiverem sido usadas, o desempenho dos SSDs cai, como se eles estivessem fragmentados. Só que claro, só o sintoma que é semelhante, mas o motivo, como visto, é outro.

Raio-X de SSD

Você não precisa desfragmentar um SSD

Mas calma que tem solução. Essa queda brusca no desempenho dos dispositivos, às vezes até de mais de 50%, gerou um grande burburinho entre os usuários e grandes empresas, que exigiram uma solução por parte das fabricantes. Depois de algumas gambiarras, foi lançada uma solução definitiva. É o comando TRIM, que consiste em permitir que o próprio sistema operacional execute a limpeza das páginas que foram alteradas. Assim, sempre haverá páginas livres para a controladora fazer seu processo de escrita, e ele não perderá mais tempo tendo de apagar todo o bloco de páginas. O problema, é que este comando só é suportado pelo Windows 7, e pelas distribuições Linux cujo Kernel seja um dos mais recentes. O que deixa de fora uma boa fatia de usuários.

Finalizando

Com este artigo, esperamos ter elucidado algumas dúvidas e alguns mitos que rondam este componente, bem como ter aumentado o seu conhecimento sobre o assunto. Como vimos, existem muitas vantagens em se usar um SSD em detrimento de um disco rígido, porém, como tudo na informática, você deve saber usar corretamente. Não compre um SSD para armazenar seus filmes pornôs e seus arquivos pessoais. Visto que os SSDs podem lhe oferecer tempos de leitura e escrita bem mais baixos, e um menor tempo de boot, use-o para instalar o sistema principal e os seus programas, a diferença de desempenho é brutal!

Já o HD, aí sim, desfrute de seu amplo espaço de armazenamento e velocidade para ler arquivos sequenciais e jogue dentro toda a sua coleção de filmes, músicas, fotos e toda sorte de arquivos. Já podemos encontrar facilmente no mercado SSDs de baixa capacidade, como 40 GB por exemplo, que pode muito bem ser usado com esta finalidade. Combine-o com um grande HD e voilá, aumente o desempenho de seu computador! Espero que tenha gostado do artigo e até a próxima semana!