Comprando uma unidade de estado sólido: 20 termos que você precisa conhecer

Torne-se fluente em SSD

Se você está comprando uma unidade de estado sólido, seja como uma nova unidade de inicialização ou como um cache de velocidade de acesso para um disco rígido de inicialização existente, provavelmente é conhecedor de tecnologia o suficiente para explorar as entranhas do seu desktop ou laptop. Mesmo assim, um enxame de jargões em constante evolução vibra em torno dos SSDs, e alguns deles são desconcertantes até para entusiastas sérios de PC. Não apenas isso, mas nem todas as especificações citadas pelos fornecedores de SSD são necessariamente significativas quando você está comprando.

Hoje em dia é difícil comprar um SSD ruim para uso geral, mas os novos desenvolvedores precisarão de um pouco de conhecimento em segundo plano para evitar gastos excessivos. Vamos ser o seu guia: Aqui está uma cartilha de nível 101 para o idioma que você precisa para falar com SSD.

Firmware

O firmware refere-se ao "conjunto de instruções" do software armazenado em um SSD na memória não volátil. Em poucas palavras, ele governa a operação da unidade. O firmware em um contexto SSD é referido por um número de versão e é atualizável em flash, geralmente por meio de um utilitário do fabricante. O firmware normalmente está vinculado a uma marca e modelo específico de controlador, portanto, as atualizações no firmware para um determinado chip do controlador SSD podem ser implementadas em unidades de vários fabricantes, assim que cada fabricante empacota a atualização de firmware para suas unidades. As atualizações de firmware geralmente são distribuídas na seção de suporte do site de um fabricante de SSD.

Uma atualização de firmware pode solucionar problemas de desempenho em uma determinada unidade. Observe também que uma unidade que está no mercado há algum tempo pode ter sido fornecida com uma versão anterior do firmware de um determinado controlador, e uma mais recente mais tarde, o que significa que o desempenho ou a estabilidade podem variar dependendo da amostra em particular que você comprar.

Cache de SSD

Um SSD pode ser instalado como uma unidade de inicialização, com a opção de instalar programas e dados nele (dependendo da capacidade do SSD e se o sistema pode acomodar uma unidade secundária de "dados"). Você verá o benefício da velocidade máxima de um determinado SSD se ele for usado dessa maneira. Mas um modo diferente no qual os SSDs são usados ​​é como memória cache, geralmente em um sistema com um disco rígido de bandeja configurado como unidade de inicialização. Nesse tipo de arranjo, o sistema usa o SSD para armazenar temporariamente dados acessados ​​com freqüência (arquivos de programas, arquivos grandes de dados, partes do sistema operacional) para acesso mais rápido a partir da memória de estado sólido do que a partir da unidade do prato. Isso é gerenciado automaticamente pelo sistema, geralmente por meio de uma tecnologia como o SRT da Intel (explicado um pouco mais tarde).

Às vezes, o cache SSD era implementado nos ultrabooks do Windows (nos quais uma unidade de inicialização SSD ou um arranjo de cache SSD é um pré-requisito). Em desktops, um cache SSD pode ser implementado usando um SSD SATA convencional de baixa capacidade no formato de 2, 5 polegadas ou, em algumas implementações mais antigas, através de um módulo SSD mSATA. Uma versão mais recente dessa técnica é a tecnologia Optane Memory da Intel, que abordaremos mais adiante nesta história.

ATA serial

O ATA serial, muitas vezes abreviado para SATA, é há algum tempo a interface de barramento padrão para unidades dentro de PCs comerciais e de consumo. É empregado por discos rígidos, SSDs e unidades ópticas. E enquanto os SSDs vêm em outras interfaces e designs (especialmente M.2; veja abaixo), o SSD SATA em seu formato de 2, 5 polegadas é o mais familiar para os atualizadores.

Um SSD típico de 2, 5 polegadas com uma interface SATA física terá um conector de dados SATA (que se conecta, em uma área de trabalho, a uma das portas SATA na placa-mãe) e um conector de alimentação "estilo SATA" mais largo, tipo blade (que se conecta a um cabo de alimentação SATA proveniente da fonte de alimentação). Dentro de um laptop, esses conectores na unidade geralmente se conectam a uma conexão com fio ou a um cabo de fita muito curto com os dois conectores.

A interface SATA também descreve a natureza do barramento de dados que o SSD usa, e é por isso que algumas unidades M.2 (que usam um conector físico totalmente diferente; mais sobre elas abaixo) na verdade encaminham seus dados pelo barramento SATA. A própria SATA tem graus de velocidade e as que você verá em qualquer SSD que você considera são SATA 2 e SATA 3, chamadas de "SATA II" / "SATA 3Gbps" ou "SATA III" / "SATA 6Gbps", respectivamente. Eles indicam a taxa máxima de transferência de dados possível com a unidade, supondo que ela esteja instalada em um PC com uma interface SATA compatível com o mesmo padrão.

Nos atuais drives de barramento SATA, o SATA III / SATA 6Gbps é o padrão; mencionamos isso no caso de você comprar unidades mais antigas, usadas ou restantes, que podem ser apenas de 3Gbps. Para obter o benefício máximo da taxa de transferência SATA de 6 Gbps, um SSD de 6 Gbps deve ser conectado a uma porta SATA compatível com 6 Gbps. Conectado a uma porta SATA II, ele funcionará, mas a taxa máxima de transferência de dados será restrita a 3Gbps. Este será apenas um problema a ser observado ao atualizar um PC mais antigo.

mSATA

O mSATA define um fator de forma e uma interface física para SSDs compactos. Um SSD mSATA pode ser usado como uma unidade de inicialização (em um laptop ou tablet compacto e antigo) ou como um "cache SSD" (definido acima), acelerando a operação de um disco rígido mecânico, hospedando dinamicamente arquivos ou sistemas acessados ​​com frequência / elementos do programa. É um formato esmaecido, no entanto.

Um SSD mSATA é uma placa de circuito simples, em oposição ao design fechado de um SSD de 2, 5 polegadas. (Ele se assemelha e às vezes é confundido com uma placa Mini-PCI.) Ela possui um conector de dados e energia do tipo blade que se conecta a um único slot mSATA. Um subconjunto de placas-mãe de desktop há alguns anos apresentava slots mSATA, para permitir a instalação a bordo de um SSD mSATA para armazenamento em cache. Mas o mSATA foi amplamente substituído pelo fator de forma M.2. Aqui em 2018, uma atualização do SSD mSATA interessa principalmente aos usuários de laptops mais antigos que desejam atualizar a unidade de inicialização mSATA em suas máquinas.

M.2

Anteriormente conhecido como NGFF (Next Generation Form Factor), as unidades de estado sólido M.2 são, como seus predecessores mSATA, pequenas placas de circuito cravejadas de memória flash e chips controladores em vez de dispositivos em forma de laje que os contêm. Esses últimos permitem aos fabricantes de laptops e desktops um armazenamento mais rápido, intercambiável com discos rígidos de 2, 5 polegadas, mas o mSATA e o M.2 permitem um design muito menor e mais fino em geral.

Os SSDs M.2 são fornecidos em vários tamanhos de chiclete, geralmente com 80 mm, 60 mm ou 42 mm de comprimento por 22 mm de largura, com chips NAND em um ou nos dois lados. Uma coisa importante a observar: Um SSD M.2, dependendo do modelo, será projetado para uso no barramento SATA ou (mais rápido) PCI Express. Muitos dos laptops acessíveis de hoje usam SSDs SATA M.2 como unidade de inicialização, enquanto modelos premium podem optar por peças PCI Express. A diferença de desempenho no mundo real não é colossal, mas você deve prestar atenção ao que é o que é por causa da compatibilidade.

Atualmente, a maioria das placas-mãe de modelos mais recentes também possuem slots M.2. Você terá que fazer sua lição de casa para descobrir se esse slot foi projetado para unidades SATA ou PCI Express-bus M.2. (Alguns suportam ambos, outros apenas um. Veja nosso resumo, As melhores unidades de estado sólido M.2.)

Ciclos de gravação

Uma medida de longevidade para SSDs, essa especificação (também chamada de "ciclos de apagamento de programas") é mais útil como atributo comparativo do que como absoluto. Refere-se ao número de vezes que uma determinada célula de memória em um SSD pode sofrer apagamento e reescrita. (Normalmente, quando uma célula se desgasta, a unidade a descomissiona e ativa outra célula, se disponível, que é mantida em reserva via "superprovisionamento".)

Na verdade, a maioria dos SSDs acaba sendo obsoleta em termos de capacidade antes que seus limites de gravação sejam atingidos. Você tenderá a ver especificações mais altas do ciclo de gravação, no entanto, para SSDs e unidades premium destinados ao uso em ambientes de servidor ou data center. Estes tendem a basear-se no SLC, em oposição à memória MLC ou TLC. (Mais sobre esses termos posteriormente.)

Suporte TRIM

Um aspecto importante de como um SSD funciona: Antes de gravar na unidade, o SSD precisa apagar todas as células de memória cheias de dados antes de substituí-las por novos dados, se essas células de destino ainda não estiverem vazias. Isso se torna mais um problema quando uma unidade começa a preencher, e as células já usadas são as únicas disponíveis para gravação. Se você estiver executando esse "trabalho de manutenção" ao mesmo tempo em que está tentando executar uma gravação de dados, isso pode diminuir o desempenho.

Com suporte no Windows 7 e posterior, o comando TRIM cuida dessa tarefa com antecedência, antecipando e limpando as células disponíveis que contêm dados a serem excluídos, para que estejam prontas para gravação quando chegar a hora. Os utilitários de software do seu SSD, bem como freeware como o Crystal DiskInfo, podem dizer se o TRIM está ativado.

Modo RAPID

O modo RAPID é um nome proprietário da Samsung para sua tecnologia de unidade de RAM SSD. Ele foi incluído a partir da linha de unidades SSD 840 EVO e foi implementado via download gratuito para alguns SSDs Samsung mais antigos. Ele significa "Processamento acelerado em tempo real de dados de E / S" e funciona no Windows 7 e versões posteriores.

Nele, uma parte da memória principal do sistema, que permite um acesso mais rápido do que a memória flash no SSD, é gerenciada através de um driver especial para acelerar as transferências de dados. Isso é feito armazenando em cache os dados do usuário e os arquivos de aplicativos acessados ​​com freqüência. Ele pode tornar o desempenho do benchmark ainda mais rápido, mas saiba que há uma desvantagem potencial no modo RAPID: qualquer perda de energia que ocorra significa que quaisquer dados no cache volátil da RAM serão perdidos. (Lembre-se: a memória do sistema precisa permanecer energizada para reter seu conteúdo; os chips NAND em um SSD não.)

NAND Flash

NAND flash é o termo genérico para os chips de silício que compõem o armazenamento real no SSD. (O "NAND" refere-se, em nível técnico, ao tipo de portas lógicas usadas na estrutura de memória subjacente.) Em essência, um SSD de qualquer faixa é uma placa de circuito com chips NAND incorporados, gerenciados por um controlador (definido posteriormente) nesta história). Esse tipo de memória é não volátil, o que significa que não requer energia constante para manter os dados armazenados nela.

O fabricante do NAND em um SSD pode ou não corresponder à marca real do SSD. (Por exemplo, os SSDs da Samsung conterão previsivelmente o Samsung NAND, já que a empresa também fabrica memória.) Na maioria das vezes, o fabricante específico do NAND não é um fator na compra de um SSD, embora seja o tipo de NAND (SLC, MLC, ou TLC, definido abaixo), dependendo de como você usará seu SSD.

SLC, MLC e TLC NAND

Esses três tipos de memória são os principais tipos de chips NAND vistos nos SSDs modernos. Os mais comuns nos primeiros dias dos SSDs de consumidores eram MLC (célula de vários níveis) e SLC (célula de nível único). MLC era geralmente o mais barato dos dois. O "nível múltiplo" do MLC refere-se à capacidade de cada célula de memória MLC, na maioria dos casos, hospedar quatro estados e, portanto, dois bits por célula devido à sua arquitetura. (As células de memória SLC podem existir em apenas dois estados, 1 e 0 e, portanto, armazenam um bit por célula.)

O SLC em geral é mais estável por períodos mais longos, mas também mais caro. As densidades mais altas da MLC tornam a fabricação mais barata (você obtém mais chips de uma determinada bolacha), mas a compensação de erro no firmware é necessária para mantê-la sob controle. O MLC também tende a ser classificado por menos ciclos de leitura / gravação que o SLC. Uma variante do MLC, o Enterprise MLC (eMLC), utiliza tecnologias que evitam o desgaste das células e, portanto, a perda de dados, e unidades de preço premium baseadas nessas unidades "mais estáveis" são comercializadas para ambientes comerciais ou de acesso elevado.

Depois, há TLC. Ele surgiu como um tipo de memória promissor pela Samsung em seus SSDs da série 840, com outros fabricantes de NAND também entrando em cena. Significando "célula de nível triplo", o TLC pode hospedar oito estados e três bits por célula. A densidade ainda maior diminui o custo, mas o TLC exige ainda mais sobrecarga de correção de erros, e o aumento da complexidade e tensões variáveis ​​por célula significam provavelmente um desgaste mais rápido por célula, sendo o restante igual. O TLC, no entanto, proliferou em SSDs de consumidores que não serão submetidos a cargas de trabalho empresariais de missão crítica.

A próxima evolução, 3D NAND, é evidente nos muitos SSDs para consumidores baseados em TLC 3D atualmente no mercado; com isso, a arquitetura vê as células de memória "empilhadas" no espaço 3D, em vez de simplesmente dispostas de maneira plana. As especificações técnicas são irrelevantes para a maioria dos compradores, mas o advento do 3D TLC fortaleceu a concorrência entre os principais players de SSD.

Controlador

O chip de silício que atua como "policial de trânsito" para o SSD, o controlador geralmente é o maior diferenciador entre os SSDs se você se envolver em problemas técnicos. Alguns fabricantes de SSDs adquiriram fabricantes de controladores ao longo dos anos e incorporaram essas tecnologias em controladores locais (por exemplo, Indilinx e OCZ, antes da OCZ ser adquirida pela Toshiba), enquanto outros fazem uso de controladores amplamente utilizados de empresas como Marvell e Phison. Unidades com o mesmo controlador integrado e com a mesma capacidade tendem a ter desempenho semelhante, embora versões diferentes de firmware e outros fatores possam introduzir variação.

Altura Z da unidade

Com um SSD típico de 2, 5 polegadas, a "altura z" refere-se à espessura da unidade. Por um tempo, os SSDs de 2, 5 polegadas vieram em duas alturas-z comuns, 7 mm e 9, 5 mm, embora 7 mm agora predominem. Isso não importa muito para as unidades instaladas em um PC de mesa, que podem acomodar unidades de qualquer altura com facilidade, mas para uma instalação de laptop, a altura z pode ser crucial.

Embora muitos laptops finos agora usem SSDs M.2 ou armazenamento esgotado, modelos mais antigos que usam um SSD de 2, 5 polegadas ou um disco rígido podem exigir uma unidade de 7 mm ou 9, 5 mm de altura z para se adaptar, dependendo do design. Alguns fabricantes de SSD incluirão um "espaçador" (geralmente, uma armação de plástico) com seus modelos de 7 mm para ajudá-los a se encaixar com segurança em um compartimento de unidade de laptop destinado a uma unidade de 9, 5 mm de espessura sem balançar.

Software de migração

Como categoria, este é um software que pode ou não ser fornecido com um SSD para ajudar na cópia de uma unidade de origem para um SSD. (O cenário mais provável no qual ele será usado é se você pretende instalar o SSD como uma unidade de inicialização.) Não é possível simplesmente copiar um disco rígido inicializável para um SSD, pouco a pouco, no Windows e ter o SSD ser inicializável. Como essa operação precisa ocorrer fora do Windows, é necessário um software especial.

Dito isto, a falta de software de migração não precisa ser um fator determinante; freeware como o Disk Copy do EaseUS pode tomar seu lugar. Alguns SSDs complementam o software de migração com um cabo SATA para USB (para transferir o conteúdo de uma unidade de laptop via USB); quando isso é incluído, o SSD geralmente é comercializado como um "kit de atualização para laptop".

Sobre-aprovisionamento

Como as células de memória falham com o tempo, à medida que são gravadas e apagadas repetidamente, a capacidade efetiva de um SSD pode diminuir gradualmente à medida que as células de memória caem da corrida. Alguns fabricantes de SSDs, para evitar isso, fornecem mais memória do que o anunciado, ou "superprovisionam" a unidade, essencialmente reservando algumas para um dia chuvoso. O excesso de provisionamento também pode explicar as pequenas variações nas capacidades publicadas para unidades da mesma classe aproximada (por exemplo, 240 GB versus 250 GB versus 256 GB).

Você não poderá ver essa memória extra na capacidade anunciada da unidade ou no uso normal; o firmware da unidade pode invisivelmente colocar algumas dessas células on-line à medida que outras morrem. Mas é um sinal de que o fabricante de SSD está considerando a mortalidade gradual das células de dados. Uma consideração secundária: o excesso de aprovisionamento significa que o SSD pode gravar em uma variedade maior de células, o que reduz proporcionalmente o desgaste em toda a matriz.

Leituras e gravações sequenciais e em 4K

Os programas de software de benchmarking SSD mais comuns, incluindo os utilitários AS-SSD e Crystal DiskMark que usamos em nossos testes, geralmente testam dois tipos de transferência de dados: leituras / gravações sequenciais e leituras / gravações aleatórias (geralmente "4K"). Leituras e gravações seqüenciais envolvem arquivos grandes; o teste dessa maneira fornece uma idéia das velocidades ao transferir grandes quantidades de dados. O termo é um vestígio de tais operações em discos rígidos convencionais, nos quais arquivos grandes costumam ter a maioria de suas partes seguidas, em proximidade física, no prato da unidade.

As leituras e gravações aleatórias, por outro lado, acessam blocos de dados pequenos (geralmente com tamanho de 4K), simulando o dispositivo salvando e lendo bits muito menores de dados espalhados pela unidade. Todas essas medidas são relatadas em megabytes por segundo (MBps ou MB / segundo), sendo as maiores melhores. Observe que, quando os fornecedores de SSD relatam velocidades alegadas de leitura e gravação, geralmente são números sequenciais, porque a maioria dos acessos a dados em um PC cliente tende a ser seqüencial e porque esses números parecem maiores. Alguns fabricantes de software e SSD relatam esse tipo de dados no IOPS (operações de entrada / saída por segundo).

MTBF

Para "tempo médio entre falhas", essa é outra especificação que, se for significativa quando for fazer compras, só será útil para comparação entre unidades do mesmo fabricante. É uma medida da taxa esperada de falhas em uma população de unidades, e não como a vida útil absoluta projetada de qualquer unidade em horas. (O MTBF também é frequentemente citado como uma medida para outros tipos de hardware de computador, como unidades de disco de prato, mas é útil apenas como uma medida em hardware de seu próprio tipo.)

Um padrão JEDEC descreve o teste de SSDs para longevidade em leituras e gravações, mas nem sempre é claro se um determinado fornecedor de SSD está usando as mesmas métricas e cargas de trabalho que outro para testar a longevidade. Como resultado, os MTBFs são realmente relevantes apenas para os compradores, se você estiver olhando unidades dentro das famílias dos mesmos fabricantes.

Nivelamento de desgaste

O nivelamento de desgaste é uma técnica de gerenciamento interno usada pelo firmware das unidades de estado sólido, para maximizar a viabilidade de toda a memória na unidade. Nele, as operações de gravação e exclusão são espalhadas por toda a unidade, em vez de concentradas no mesmo bloco de células repetidamente, mesmo se a unidade não estiver cheia. Como todas as células têm uma vida finita de gravação / reescrita, isso "desgasta" as células da unidade uniformemente.

SSD PCI Express AIB

Como observamos anteriormente, vários SSDs M.2 usam a interface de barramento PCI Express, em oposição à SATA. Mas você também pode encontrar unidades de estado sólido projetadas com uma interface PCI Express física para caber nos slots de expansão PCI Express de um desktop, como placas reais. Esses SSDs "add-in-board" (AIB) são instalados como uma placa de vídeo. Eles usarão o barramento de dados PCI Express e um slot PCI Express.

Algumas dessas placas PCIe possuem silício flash e controlador; outros, como o SSD Kingston HyperX Predator PCIe, são essencialmente unidades M.2 montadas em placas adaptadoras, para placas-mãe que não possuem slots M.2.

Tecnologia de resposta inteligente (SRT)

O SRT é uma tecnologia Intel que permite instalar uma unidade de estado sólido de baixa capacidade como cache de alta velocidade para um disco rígido de prato padrão. Ele estreou alguns anos atrás com o chipset Z68 da Intel e, para implementá-lo, você precisará de um PC compatível com Intel, juntamente com qualquer SSD e disco rígido. Com o SRT ativo, o sistema gradualmente "aprende" quais arquivos e elementos do sistema você mais utiliza, colocando-os em cache no SSD para acesso mais rápido. Dessa forma, você pode obter a vantagem da alta capacidade econômica de um disco rígido convencional, além da velocidade de acesso de um SSD.

A implementação do SRT faz sentido se você já possui um disco rígido como unidade de inicialização e não deseja se dar ao trabalho de transformar um SSD em sua unidade de inicialização. No entanto, com o tempo, os SSDs de inicialização com capacidades de 256 GB ou mais ficaram tão baratos que há menos incentivo para o SRT por motivos de custo, atualmente; essas capacidades são grandes o suficiente como unidades de inicialização e programa para a maioria dos compradores. E, dependendo de como o sistema estiver configurado, pode ser necessário reinstalar o Windows no disco rígido, em qualquer caso, para configurar corretamente o SRT.

SATA Express

As primeiras placas-mãe compatíveis com SATA Express começaram a aparecer para desktops com a onda de placas de maio de 2014 baseada nos chipsets Intel Z97 e H97. Infelizmente, os SSDs SATA Express prometidos para usar essas portas nunca chegaram.

O SATA Express é implementado através de um conector dedicado na placa-mãe que se assemelha a uma porta SATA interna, mas com chave de forma diferente. Em essência, ele emprega o mesmo princípio que um SSD PCIe, na medida em que o SSD faz uso de pistas PCI Express para obter maior largura de banda. No entanto, os drives M.2 venceram essa batalha e o SATA Express agora está obsoleto. No entanto, mencionamos isso no caso de você possuir um PC de mesa de alguns anos atrás que possua uma ou mais dessas portas. Não, infelizmente, você não encontrará um SSD para ele.

Crédito Extra: Dois Termos de Bônus

NVMe

O Non-Volatile Memory Express é um padrão aberto apoiado por mais de cinco dezenas de empresas para acessar unidades de estado sólido através do barramento PCI Express. (Todas as unidades NVMe são unidades PCIe, mas nem todos os SSDs PCIe são componentes compatíveis com NVMe.) É essencialmente um protocolo de transferência que substitui o protocolo AHCI usado pelas unidades SATA. O AHCI foi originalmente projetado para discos rígidos com base em prato, enquanto o NVMe foi desenvolvido desde o início para armazenamento baseado em flash.

Projetado para tirar proveito da baixa latência e paralelismo interno dos SSDs e para eliminar a necessidade de drivers específicos de dispositivo, o NVMe permite taxas de transferência substancialmente mais rápidas que o SATA / AHCI, tornando-o o acrônimo a procurar, se você deseja o SSD mais rápido acessível. Observe que um sistema antigo pode não conseguir inicializar a partir de uma unidade NVMe.

Optane

Optane é uma marca comercial da Intel para a memória 3D Xpoint (pronuncia-se "ponto cruzado") que co-desenvolveu com a Micron, que é não volátil - como o flash NAND, retém dados quando a energia é desligada - mas mais rápido que o NAND, e quase tão rápido quanto a DRAM. Ele estreou em abril de 2017 em pequenos módulos de cache de 16 GB e 32 GB (confundidamente chamados "Optane Memory") para desktops com discos rígidos SATA. Posicionado entre o processador e o disco rígido lento, o Optane Memory serviu como um acelerador do sistema, aumentando a capacidade de resposta e reduzindo os tempos de carregamento do programa.

Em dezembro de 2017, a Optane deu um salto para os SSDs completos de 280 GB e 480 GB, a série Intel 900P, disponível nos formatos AIB de 2, 5 polegadas ou PCIe. Essas unidades consomem mais energia e (até o momento) custam cerca de duas vezes mais por gigabyte que os SSDs NVMe, mas são tentações extremamente rápidas para os entusiastas de desktop com as CPUs Intel atualizadas e o Windows 10.