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Tecnologia Solid State Drive (SSD): vantaggi e svantaggi

Tecnologia Solid State Drive (SSD): vantaggi e svantaggi

La tecnologia Solid-State-Drive (SSD) è veramente destinata a diventare la tecnologia per le memorie di massa del futuro? In questo articolo verranno analizzati i vantaggi e gli svantaggi di questa promettente tecnologia che sta sempre più diffondendosi anche tra gli utilizzatori finali.

Tecnologia Solid State Drive (SSD) - I PRO

I principali vantaggi (i "pro") offerti dai dispositivi SSD, rispetto ai tradizionali modelli di hard-disk, sono i seguenti:

  • assenza di parti elettro-meccaniche in movimento
  • dimensioni molto ridotte
  • assenza di rumore
  • basso assorbimento di potenza, e conseguentemente minore quantità di calore da dissipare
  • sono dispositivi "verdi" (o, se si preferisce, eco-friendly): la tecnologia SSD riduce infatti l'assorbimento complessivo di potenza delle unità di memoria di massa, dei server, e dei computer portatili (vale a dire le principali applicazioni dei dispositivi SSD)
  • un altro fattore importante a vantaggio degli SSD è rappresentato dalle loro performance: dal momento che essi non hanno parti in movimento, il loro seek time risulta considerevolmente inferiore (molto meno di 1 ms, corrispondente al caso peggiore) rispetto agli hard-disk tradizionali (5 o più ms)
  • nessuna parte in movimento, minor assorbimento di corrente e minor calore da dissipare conducono direttamente verso un altro vantaggio offerto dalla tecnologia SSD: attesa di vita (o meglio, durata) molto elevata. I produttori di dispositivi SSD sostengono che la durata di questo tipo di unità di memoria è pari ad almeno 10-15 anni (ma il valore medio è in realtà superiore), confrontata con una vita media degli hard-disk convenzionali, pari a circa 3 anni. Questo punto è molto importante: SSD rappresenta infatti una valida tecnologia per l'utilizzo nei server e nei sistemi NAS, in cui i guasti degli hard-disk devono essere evitati il più possibile. Inoltre, i dispositivi SSD possono anche operare ad una temperatura di 70 gradi Celsius o superiore, e sono pertanto più robusti dei normali hard-disk
  • gli SSD sono adatti ad essere utilizzati come memoria cache: poichè infatti hanno un seek time molto basso, possono essere impiegati per accedere a quei contenuti di memoria maggiormente richiesti dalle applicazioni
  • gli SSD sono fabbricati utilizzando la tecnologia flash MLC NAND. I primi dispositivi SSD erano basati su una tecnologia NAND di tipo Single Level Cell (SLC), la quale memorizzava un bit dati per ogni cella di memoria. Oggi, invece, i dispositivi SSD utilizzano la tecnologia Multi Level Cell (MLC), la quale è in grado di memorizzare due o più bit dati per ogni cella, incrementando così la densità di memorizzazione e riducendo il costo complessivo per dimensione di memoria (la technologia MLC viene anche impiegata nei lettori MP3 e nelle chiavette di memoria USB)
  • compatibilità con i sistemi operativi esistenti: questa caratteristica viene fornita direttamente da tutti i fornitori di SSD

Tecnologia Solid State Drive (SSD) - I CONTRO

Esistono, comunque, anche alcuni svantaggi (i "contro") collegati alla tecnologia SSD. Alcuni di questi sono indicati nel seguito:

  • il principale svantaggio della tecnologia SSD è rappresentato dal prezzo: i dispositivi SSD possono costare da un minomo di 3 e fino a 10 volte più dei corrispondenti hard-disk tradizionali, ed il divario aumenta proporzionalmente alla capacità del dispositivo (ad esempio per i "tagli" da 256 o 512 Gb). Sarà, presumibilmente, solo una questione di tempo, e ci aspettiamo che il loro prezzo diminuisca nel prossimo futuro
  • occorre inoltre dire che, nonostante le operazioni di lettura sugli SSD richiedano una minore quantità di tempo rispetto ai comuni HDD, a tutt'oggi gli hard-disk di tipo tradizionale offrono delle prestazioni migliori relativamente alle operazioni di scrittura. Ciò è dovuto principalmente al fatto che la memoria flash deve essere cancellata prima che nuove informazioni possano essere scritte su di essa (un comportamento simile si riscontra nelle memorie eeprom)
  • il tipo di tecnologia flash (la tecnologia NAND) impiegata per la fabbricazione dei dispositivi SSD non è in grado di supportare lo stesso numero elevato di cicli di scrittura dei normali HDD. Ciò è vero in questo momento, ma i fabbricanti di SSD sono convinti che anche questo aspetto verrà migliorato in futuro, ed anche il costo per Gigabyte sarà destinato a decrescere (in realtà ciò sta già avvenendo, mano a mano che nuovi dispositivi SSD vengono introdotti sul mercato)
  • gli SSD hanno una capacità inferiore rispetto ai tradizionali HDD (256-512 Gb contro 1 o più terabyte). Questo inconveniente, tuttavia, è destinato a scomparite in breve tempo come conseguenza dei miglioramenti ottenuti nel campo della tecnologia flash
  • l'SSD non è una tecnologia per tutti: esistono alcuni tipi di applicazioni nelle quali i vantaggi derivanti dall'uso di questa tecnologia non sono convenienti dal punto di vista economico (oppure non necessari dal punto di vista tecnico), e perciò la tradizionale tecnologia degli hard-disk continuerà ad essere adottata
  • degrado delle prestazioni imputabile alle flash NAND: la tecnologia NAND flash supporta solamente un numero finito di operazioni di scrittura. A differenza dei comuni HDD, i dispositivi SSD devono assolutamente evitare che le operazioni di scrittura avvengano (in modo ripetuto) sulla stessa locazione (quindi sulla stessa cella di memoria). Per raggiungere questo scopo, il controller SSD è costruito in modo tale che l'intera capacità del drive venga utilizzata prima di scrivere due volte sulla stessa locazione. Questo processo viene anche indicato con il termine wear leveling. Wear leveling significa che, oltre ad un livello fisico, esiste anche un livello logico nella memoria. Il livello logico è fatto in modo tale che una differente cella fisica di memoria viene indirizzata per ogni operazione di scrittura. Occore inoltre notare come la tecnica di wear leveling aggiunga un ulteriore beneficio: scrivendo sempre su differenti locazioni fisiche, la scrittura richiede complessivamente meno tempo; infatti, la scrittura può essere eseguita su un blocco di memoria preventivamente cancellato, risparmiando così tempo prezioso. La tecnica di wear leveling, perciò, viene solitamente adottata unitamente alla tecnica di over provisioning. L'over provisioning rappresenta un'importante meccanismo utilizzato nella realizzazione di alcuni dispositivi SDD: tramite esso, uno spazio addizionale di memoria è aggiunto alla capacità di memoria nominale; lo spazio aggiuntivo non è accessibile (è nascosto) all'utente e viene gestito internamente dal controller SSD sia per incrementare le prestazioni durante la scrittura (possono essere previsti blocchi pre-cancellati, utilizzati quando necessario dal buffer pool manager) sia per fornire una migliore affidabilità (i blocchi di memoria guasti possono essere marcati e non più utilizzati). Un'altra importante tecnica impiegata nelle unità di memoria SSD è la cosiddetta write amplification, che rappresenta un indice di quanto efficace è il controller SSD durante la scrittura. La write amplification, infatti, rappresenta il numero (la quantità) di operazioni fisiche di scrittura eseguite dal controller sulla flash NAND per ogni scrittura richiesta dall'host. Se, per esempio, per scrivere 16 Kb di dati il controller esegue fisicamente una scrittura in flash di 32 Kb, il write amplifiication sarà pari a 2x. Un controller ben progettato può raggiungere un fattore di write amplification anche inferiore a 1.1x

L'immagine seguente mostra un recente modello di unità di memoria SSD (solid-state-drive) di Intel:

ssd intel

 

 

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