Funcionamiento de los SSD

Se requiere investigar:

• Cómo funciona el almacenamiento de información en los dispositivos de estado sólido (SSD, por las siglas en inglés)

Los disco de estado solido reciben este nombre específicamente porque no dependen de piezas móviles o discos giratorios. En cambio, los datos se guardan en un grupo de memorias flash llamadas NAND. Las NAND se componen de lo que se denomina transistores de puerta flotante. A diferencia de los diseños de transistores utilizados en la DRAM, los cuales deben actualizarse varias veces por segundo, la flash NAND está diseñada para conservar su estado de carga incluso cuando no tienen ninguna alimentación conectada. Esto hace que NAND sea un tipo de memoria no volátil.

El diagrama de arriba muestra el simple diseño de una celda flash. Aquí los electrones están almacenados en una puerta flotante, la cual se lee como “0” cuando está cargada y como “1” cuando no la está. Totalmente inverso a como conocemos el 0 y 1. La NAND se organiza en una cuadrícula y el diseño completo se conoce como bloque, mientras que las filas individuales que forman la cuadrícula se llaman páginas. Los tamaños más comunes de páginas son 2K, 4K, 8K o 16K, con 128 o 256 páginas por bloques. El tamaño del bloque varía regularmente entre 256 KB y 4 MB.

• Cuál es la estructura de este tipo de dispositivos (funciona con sectores y clúster, similar a los discos duros convencionales?).

El SSD está divido en 5 partes, fundamentalmente:

1. Memoria Flash: es quién soporta la información, y una pieza muy valiosa, que representa sobre el 70 % del valor de la unidad.
2. y 3. Controladora y Firmware: La controladora es quien hace la diferencia. Se trata de un pequeño procesador que conjuntamente con el fimware decide cómo, cuándo y dónde la información es escrita y leída. Coordina interfaz, caché y memoria flash.
3. Interface: este es el software que comunica el SSD y la placa base. Los tipos de firmware más usados son SATAIII, SAS, PCI Express y NVMe. Algunos de estos tienen importantes limitaciones, por ejemplo,  SATA solo permite hasta 600 GB/Seg de ancho de banda, en cambio, el NVMe PCIex obtiene los mejores rendimientos.
4. Caché: se trata de la memoria RAM que se usa como archivo temporal antes de la escritura definitiva en la memoria flash. Es una memoria volátil, en caso de pérdida súbita de energía, la información que contiene puede perderse. Algunos modelos ofrecen opciones de seguridad  que impiden que se pierda.

• Explique cómo se maneja en los SSD el tema de Slack Spac. (tomando como referencia la presentación que vimos en clase sobre Slack Space).

Si se busca eliminar los slack space en un SSD no hay que preocuparse debido a que si el sistema operativo del equipos soporta TRIM (desde Windows 7 en adelante) se estaría limpiando/eliminando completamente de forma automática el slack space. Lo que hace TRIM es provocar que los bloques no utilizados sean totalmente limpios en un solo paso. Los bits de los SSD solo pueden ser establecidos individualmente pero deben ser “limpios” como un solo bloque, por lo que trabajar con los slate blanco es más rápido.

...