A unidade de estado sólido nos deu um salto na capacidade de abrir aplicativos e ler arquivos rapidamente. Seu mecanismo de armazenamento funciona sob os mesmos princípios que outros meios de armazenamento flash utilizam, ou seja, memória não volátil, que evita que a memória desapareça devido à perda de energia como na RAM. Como os cartões SD e os SSDs usam armazenamento em estado sólido e não possuem partes móveis, existe alguma diferença notável entre os dois tipos de memória? Um cartão SD de grande capacidade não deveria ser quase a mesma coisa que um pequeno SSD?

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Explicando o Flash NAND

Quase toda a memória que você usa armazenada em um chip que não seja a RAM do seu computador usa uma tecnologia conhecida como flash NAND.

A memória flash NAND depende de outro hardware instalado no dispositivo ou embutido nos chips. Uma célula NAND é uma série de semicondutores que armazenam dados dentro deles. A velocidade com que essas células lêem e gravam informações depende quase inteiramente de como elas são organizadas e de como os controladores que coletam e enviam os dados coordenam o processo.

Além disso, embora existam diferentes tipos de memória flash NAND, cada um com suas próprias desvantagens e vantagens, teoricamente você poderia mover transistores NAND de um SSD (como o 3D TLC NAND encontrado no Samsung SSD 850 EVO) em um cartão SD. Para que o formato SD funcione, ele só precisa ser capaz de se comunicar com os dispositivos que o lêem.

Isso é importante porque as diferenças no flash NAND dependem quase inteiramente de como elas são agrupadas em células:

  • Single-layer cell (SLC) – armazena um bit por célula. Esta é de longe a opção mais cara. Em produtos de consumo normais, ele é usado apenas para armazenamento em cache em SSDs e alguns cartões SD de última geração (embora alguns SSDs, como unidades NVMe, tendam a usar chips de RAM para cache). Cada bloco pode ser gravado até 100.000 vezes, tornando-o a opção mais durável.
  • Multi-level cell (MLC) – armazena dois ou mais bits, mas na maioria das vezes armazena dois bits. Esse tipo de agrupamento de armazenamento não é comum, mas é significativamente mais barato que a tecnologia SLC. Os blocos podem ser gravados em média 40.000 vezes.
  • Triple-level cell (TLC) – é uma célula que armazena três bits. Este é realmente o tipo mais comum de célula encontrado em SSDs. Embora a resistência do bloco seja significativamente menor do que nas outras variantes descritas acima (3.000 ciclos de gravação em média), é mais do que suficiente para uso doméstico típico.
  • Quad-level cell (QLC) – armazena quatro bits, como você deve ter adivinhado. Algumas unidades de alta capacidade optam por isso, pois oferecem armazenamento muito mais barato para arquivamento, mas a classificação de resistência do bloco de 1.000 ciclos de gravação pode ser punitiva em computadores que usam a unidade para armazenamento em cache ou arquivo de troca/paginação.

Cartões SD Express vs. SSDs

Teoricamente, você pode acabar com um cartão SD que escreve e lê tão rápido quanto um SSD. Na maioria das vezes, um cartão médio disponível no mercado não será tão rápido. No entanto, alguns fabricantes colocando fichas na mesa com uma nova tecnologia conhecida como SD Express, que inclui uma versão reduzida de um controlador SSD NVMe que pode superar as velocidades convencionais de SSD!

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Embora impressionante, ele ainda não pode servir como um substituto trocável para SSDs por um motivo simples: o espaço fornecido ainda não permite que os fabricantes criem caches grandes e rápidos. Mesmo que isso fosse possível, você teria que lidar com o calor que esse cache geraria. Com a densidade do transistor necessária, um cartão SD com um controlador SSD completo e encolhido e cache produziria calor que não seria capaz de dissipar em sua caixa de plástico.

Em teoria, sim, esses novos cartões SD Express têm velocidades de transferência incríveis que rivalizam com as unidades NVMe modernas que os entusiastas de computadores como eu salivam. No entanto, na prática, as operações de leitura/gravação não sequenciais ainda terão pouca velocidade devido ao espaço de cache limitado.

Simplificando, o SD Express tem uma função valiosa como plataforma para gravação de áudio e vídeo de altíssima definição, que é uma atividade que requer a maior velocidade de leitura/gravação sequencial possível. Mas ainda não seria totalmente preciso comparar cartões SD Express com SSDs.

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Vamos nos concentrar um pouco nas diferenças

Como os cartões SD têm uma quantidade limitada de espaço, o microcontrolador que busca o armazenamento e grava nele geralmente é empurrado para a borda do cartão, como na imagem a seguir.

sdnand-chips

Existem tantas instruções que podem ser programadas em um microcontrolador desse tamanho e, com uma infraestrutura tão pequena, a maneira como um cartão SD lida com os dados é bastante rudimentar. Ele terá a tendência de armazenar dados onde houver espaço livre e ler as coisas da maneira mais ordenada possível.

Isso não é verdade para os SSDs, que têm o luxo de encaixar toda a memória e toda a infraestrutura em um espaço que cabe no compartimento de unidade de um computador comum. O controlador está destacado na imagem abaixo.

sdnand-ssd

Mesmo em unidades NVMe, que são muito menores e possuem velocidades de leitura/gravação impressionantes no geral, a quantidade de espaço oferecida ao controlador é aproximadamente a mesma de um SSD, com os fabricantes optando por usar chips de armazenamento mais caros que têm densidade de transistor mais alta para economizar espaço.

Toda a infraestrutura do SSD é construída para garantir que nenhuma célula seja usada mais do que as outras, mantendo cada operação de arquivo o mais equilibrada possível. Isso é exatamente o que você esperaria de uma unidade que faz muitas operações de leitura/gravação em uma plataforma em que a vida útil de cada célula é limitada por quantas vezes você grava nela.

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A maior quantidade de espaço também permite que os fabricantes insiram chips que armazenam dados em cache, o que é crucial para o gerenciamento rápido de operações pesadas e repetitivas. Nenhum tempo é perdido e tudo é transferido com fluidez.

Além disso, o volume adicionado da unidade permite que ela dissipe mais calor. Isso o torna capaz de ter mais controladores com consumo de energia que seriam inviáveis ​​em um formato SD (porque ambos consomem mais energia do que pequenos dispositivos portáteis poderiam fornecer e aquecem significativamente).

No geral, cada plataforma foi projetada para funcionar em ambientes específicos. Os cartões SD são melhor usados ​​para armazenar arquivos e reproduzi-los, enquanto os SSDs são otimizados para executar a partição do sistema operacional de um computador. Um tem um papel mais simples, enquanto o outro precisa ser mais inteligente e adaptável. Não é apenas uma questão de velocidade aqui, mas também de fluxo de trabalho e versatilidade.

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perguntas frequentes

1. O que faz N-bit MLCquer dizer?

Como a célula multinível (MLC) significa two or more bits per cell,algumas empresas não usarão termos TLC ou QLC para descrever seus drives. Se você está olhando para as especificações de um SSD e diz algo como 3-bit MLC,isso significa apenas que é uma unidade de célula de nível triplo (TLC).

2. Por que o cache é tão importante?

Quando os dados são gravados em seu SSD, o controlador precisa encontrar um local para gravá-los. Devido ao nivelamento de desgaste e outras tecnologias que ajudam a equilibrar o acionamento, pode ser necessário thinkpor um tempo antes de se estabelecer em um local onde possa colocar seus novos dados. Se você está fazendo isso com frequência, isso thinkingperíodo será perceptível, a menos que a unidade tenha um lugar para colocar o backlog. O cache atua como um contêiner temporário para esse backlog.

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3. Para que servem as classes de velocidade nos cartões SD?

A classe de velocidade em um cartão SD é usada para determinar que tipo de vídeo você pode gravar ao vivo diretamente no armazenamento. Uma placa de classe 2 pode gravar vídeo compactado enquanto a classe 10 pode fazer full HD (resolução de 1920×1080).

Crédito da imagem: © Johann H. Addicks / GFDL1.2 (via Wikimedia Commons)

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