Le uniità a stato solido hanno costituito un'innovazione tecnologica incredibile. Attraverso questi sistemi infatti, è stato possibile accelerare in maniera impressionante i caricamenti e la memorizzazione dei dati su supporto fisico.
Il meccanismo di archiviazione dati di questi supporti funziona secondo gli stessi principi che utilizzano altri supporti di memorizzazione flash. Questa tecnica di gestione d'informazioni impedisce alla memoria di scomparire a causa della perdita di energia (come accade nella RAM quando si spegne il computer).
Dal momento che sia le schede SD che i supporti SSD adottano principi base simili: dunque c'è qualche differenza notevole tra i due tipi di memoria? Una scheda SD di grande capacità non dovrebbe essere più o meno la stessa cosa di un piccolo SSD? In questo articolo cercheremo di fare chiarezza sulle reali differenze tra le due soluzioni.
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Cos'è la tecnologia NAND Flash
Quasi tutta la memoria su computer che non sia RAM utilizza una tecnologia conosciuta come NAND flash.
La memoria NAND flash dipende da altro hardware installato sul dispositivo o incorporato nei chip. Si tratta di hardware che includono le cosiddette celle NAND è una serie di semiconduttori con tanto di dati al loro interno. La velocità con cui queste celle leggono e scrivono informazioni dipende quasi interamente da come sono disposte e da come i controller che raccolgono e inviano i dati coordinano il processo di gestione delle informazioni.
A rendere complicata la situazione vi sono diversi fattori: esistono vari tipi di memoria flash NAND (con vantaggi e svantaggi) i cui transistor possono potenzialmente passare da un SSD a una scheda SD. Quali sono i diversi tipi di NAND Flash? Questa differenziazione dipende quasi del tutto dal tipo di raggruppamento delle celle:
- Single-layer cell (SLC) - memorizza un bit per cella. Questa è di gran lunga l'opzione più costosa tra quelle che stiamo elencando. Nei normali prodotti di consumo, è usata solo per il caching sugli SSD e su alcune schede SD di fascia alta (anche se alcuni SSD come le unità NVMe tendono a usare chip RAM per la cache). Ogni blocco può essere scritto 100.000 volte.
- Cella multilivello (MLC) - memorizza due o più bit, ma più spesso due bit. Questo tipo di raggruppamento di memoria non è comune ma è risulta più economico della tecnologia SLC. I blocchi possono essere scritti in media 40.000 volte.
- Cella a triplo livello (TLC) - è una cella che memorizza tre bit. Questo è in realtà il tipo più comune di cella che si trova sugli SSD. Anche se la resistenza del blocco è significativamente inferiore a quella delle altre varianti descritte sopra (3.000 cicli di scrittura in media), è più che sufficiente per il tipico uso domestico.
- Cella a quattro livelli (QLC) - memorizza quattro bit, come è facile intuire. Alcune unità ad alta capacità optano per questa soluzione in quanto offre uno storage molto più economico per l'archiviazione, ma la resistenza del blocco di 1.000 cicli di scrittura può essere punitiva per i computer che usano l'unità per il caching o lo swap/file di pagina.
Schede SD Express o SSD?
Teoricamente, si potrebbe finire con una scheda SD che scrive e legge altrettanto velocemente di un SSD. La maggior parte delle volte una scheda nella media del mercato non sarà così veloce. Tuttavia, alcuni produttori stanno lavorando con una nuova tecnologia conosciuta come SD Express, che include una versione ridotta di un controller SSD NVMe che può superare le velocità degli SSD convenzionali.
Anche se impressionante, non può ancora essere considerato come un sostituto intercambiabile per gli SSD. Lo spazio fornito infatti, non permette ancora ai produttori la possibilità di creare cache adatte al mercato. Anche se questo fosse possibile, bisognerebbe fare i conti con il calore che una tale cache genererebbe. Con la densità di transistor richiesta, una scheda SD con un controller SSD completo e rimpicciolito e una cache produrrebbe una temperatura che, allo stato attuale, andrebbe a deteriorare immediatamente i componenti.
A livello teorico, almeno ora, queste nuove schede SD Express hanno velocità di trasferimento sorprendenti che rivaleggiano con le moderne unità NVMe per cui gli appassionati di computer impazziscono. La suddetta limitazione della cache però, ad oggi, limita le potenzialità di questa tecnologia.
Concentriamoci sulle differenze
Poiché le schede SD hanno una quantità limitata di spazio disponibile, il microcontrollore che recupera la memoria e scrive su di essa è di solito situato verso il bordo della scheda.
Ci sono solo tante istruzioni che possono essere programmate in un microcontrollore di queste dimensioni e con un'infrastruttura così piccola ma, a grandi linee, il modo in cui una scheda SD gestisce i dati è piuttosto rudimentale. Il suo lavoro è di solito mirato a memorizzare dati ovunque ci sia spazio libero e a leggere gli stessi nel modo più ordinato possibile.
Quanto detto sinora non si verifica con gli SSD, che hanno il lusso di gestire tutta la loro memoria con più spazio disponibile. Anche nelle unità NVMe, che sono molto più piccole e vantano velocità di lettura/scrittura nel complesso impressionanti, la quantità di spazio concessa al controller è all'incirca la stessa di un SSD, con i produttori che scelgono invece di usare chip di memoria più costosi che hanno una densità di transistor più alta per risparmiare spazio.
L'intera infrastruttura dell'SSD è costruita per assicurare che nessuna singola cella sia usata più delle altre, mantenendo ogni operazione legata ai file presenti il più equilibrata possibile. Questo è esattamente ciò che ci si aspetta da un'unità che fa molte operazioni di lettura/scrittura su una piattaforma in cui la durata della vita di ogni cella è limitata da quante volte viene riscritta.
La maggiore quantità di spazio permette anche ai produttori di inserire chip che immagazzinano dati nella cache, che è fondamentale per gestire rapidamente anche le operazioni più pesanti e ripetitive. In tal senso, la parola d'ordine è fluidità del trasferimento dati. Oltre a questo, lo spazio maggiore dell'unità permette di dissipare meglio il calore. Questo lo rende in grado di avere controller più esosi in termini di energia che sarebbero impossibili da applicare su un formato SD.
Nel complesso, ogni piattaforma è stata progettata per lavorare in ambienti specifici. Le schede SD sono utilizzate al meglio per memorizzare i file e riprodurli, mentre le SSD sono ottimizzati per eseguire la partizione del sistema operativo di un computer. Una ha un ruolo più semplice, mentre l'altra deve essere più intelligente e adattabile. Non è solo una questione di velocità qui, ma anche di modalità di utilizzo del supporto.
Domande frequenti
Completiamo il nostro confronto con alcune potenziali domande frequenti.
1- Cosa significa N-bit MLC?
Dal momento che multi-level cell (MLC) significa due o più bit per cella, alcune aziende non useranno i termini TLC o QLC per descrivere le loro unità. Se stai guardando le specifiche di un SSD e c'è scritto qualcosa come 3-bit MLC, significa semplicemente che è un'unità con celle a triplo livello (TLC).
2- Perché la cache è così importante?
Quando i dati vengono scritti sulla tua SSD, il controller deve trovare una posizione in cui scriverli. A causa del livellamento dell'usura e di altri fattori, l'unità potrebbe dover "pensare" per un po' prima di stabilire un punto in cui collocare i nuovi dati.
Se stai facendo questo tipo di operazione pesantemente e su base regolare, questo periodo di valutazione sarà evidente a meno che l'unità non abbia una forma di memoria che favorisca tale operazione. La cache agisce come un contenitore temporaneo per gestire proprio la collocazione dei dati sul supporto.
3- A cosa servono le classi di velocità sulle schede SD?
La classe di velocità di una scheda SD è usata per determinare che tipo di video si può registrare live direttamente sulla memoria. Una scheda di classe 2 può registrare video compressi mentre la classe 10 può fare full HD (risoluzione 1920×1080 pixel).
