Actualmente, una característica común en los portátiles de gama alta, es incorporar una única unidad SSD entre 500GB y 1TB. Las ventajas de incorporar dispositivos de estado sólido SSD en un ordenador portátil son sencillas de entender: su tamaño puede ser más pequeño que un disco duro, mucho más silenciosas, más rápidas, consumen menos energía, pueden durar más tiempo, y son prácticamente inmunes a los campos magnéticos y a las vibraciones. Además, sus tiempos de acceso y de latencia son también mucho más bajos.

El precio actual de las unidades SSD de 2,5″ y 1TB se encuentra entre 125 y 200 euros. El precio habitual de una unidad de disco duro HDD de 3,5″ y 1 TB se encuentra entre 35 y 75 euros. Dicha diferencia de precio es bastante considerable, pero como la SSD permite que el portátil sea más ligero, proporciona más resistencia a los golpes y sacudidas experimentadas en el uso diario, y añade las ventajas y beneficios como de un arranque sensiblemente más rápido, un despertar más rápido de la hibernación, un consumo inferior de energía, el mejor manejo de archivos grandes y un inicio mucho más rápido de las aplicaciones. Por ello, en estos casos merece la pena el coste adicional de la SSD.

Muchas de las ventajas de las SSD, como su velocidad, se aplican perfectamente a los ordenadores de sobremesa, por ello cada vez se equipan más con SSD los ordenadores de sobremesa, especialmente en la unidad de alojamiento y arranque del sistema operativo, los datos y las aplicaciones a los que se accede más frecuentemente. La sustitución de la principal unidad de arranque por una SSD, actualmente es la opción más popular de actualización de un ordenador, para aumentar la vida, especialmente uno que parece tardar un tiempo considerable en arrancar, o utilizado para aplicaciones de carga lenta como Photoshop.

La opción tradicional, la unidad de disco duro (HDD)

El clásico disco duro HDD ha sido un estándar durante muchas generaciones de PCs y servidores. La mejora tecnológica constante ha permitido a los fabricantes de discos duros proporcionar más capacidad de almacenamiento que nunca, a un coste cada vez menor por gigabyte que permite haciendo que los discos duros sean una opción mejor.

Incluso tan sofisticados como son, los discos duros existen desde 1956. La primera unidad de disco duro era tan grande como un coche, sólo tenía 3,75 megabytes de capacidad y costaba unos 300.000 euros actuales. En aquel entonces tenían un diámetro de más de medio metro y sólo podían guardar información de unos pocos megabytes.

discos duros HDD antiguos

El IBM 350 incorporaba 40 platos y un cabezal doble de lectura/escritura en un brazo que subía y bajaba recorriendo la pila de platos de disco magnético, sin embargo, la tecnología ha mejorado tanto, que se pueden meter 10 terabytes en algo con mismo tamaño de una tarjeta de visita.

El mecanismo interno básico de un disco duro apenas ha cambiado desde entonces, pero se ha estado perfeccionado continuamente. En el interior de un disco duro hay algo similar a un antiguo tocadiscos: Incorpora un plato, o platos uno encima del otro, girando alrededor de un eje central habitualmente entre 5.400 y 7.200 revoluciones por minuto, aunque algunos discos preparados para servidores giran a velocidades aún mayores.

La información a almacenar se lee y se escribe en la unidad modificando los campos magnéticos de los discos giratorios mediante una especie de brazo llamado cabezal de lectura y escritura. A la vista, es similar al brazo de un tocadiscos, pero no incorpora una aguja que recorre un surco físico del disco, sino que la cabeza de lectura-escritura se mantiene flotando ligeramente por encima de la superficie física del disco.

Los discos del interior de las unidades de disco se recubren con una película sensible al magnetismo formada por diminutos granos magnéticos. Los datos se guardan cuando el cabezal de escritura magnético pasa flotando justo por encima del disco giratorio; el cabezal de escritura invierte de forma rápida la magnetización de una región magnética de los diminutos granos, de modo que en función de que su polo magnético apunte hacia arriba o hacia abajo, codifica un 1 o un 0 en código binario. Por culpa de todo este movimiento mecánico, un disco duro es vulnerable a los golpes y las vibraciones. Igualmente son vulnerables a los imanes, ya que de esta forma es una de las maneras de destruir los datos de un disco duro en caso de estar eliminándolos.

Los dos factores de forma o formas físicas más comunes en los discos duros son 2,5 pulgadas, típicamente en los portátiles, y 3,5 pulgadas, típicos para los ordenadores de escritorio. Estos tamaños están estandarizados, con lo que la reparación y el reemplazo se facilita en caso de aparecer algún problema o avería.

Actualmente la mayoría de las unidades HDD que se utilizan, se conectan mediante una interfaz estándar llamada Serial ATA (o SATA). A veces, los sistemas de almacenamiento especializados utilizan SCSI en serie (SAS), fibra óptica u otras interfaces específicas diseñadas para fines especiales.

Ventajas de las unidades de disco duro vs. las de disco sólido

La principal ventaja de un disco duro es que, con una tecnología tan probada durante décadas, puede almacenar muchos datos de forma mucho más baratas por gigabyte que las unidades SSD de estado sólido. Los discos duros de un terabyte (1.024GB) y dos terabytes (2.048 gigabytes) no son raros de encontrar actualmente en un portátil, y las unidades de 10 TB y 12 TB están actualmente disponibles para servidores y ordenadores de sobremesa. Las velocidades y las densidades de rotación continúan aumentando.

El coste de almacenamiento actual en disco duro puede ser de unos dos céntimos de euro por gigabyte, sin embargo, si compara el coste de los discos duros comunes con el de las unidades SSD que se venden por Internet, el coste de las unidades SSD es aproximadamente entre 3 y 5 veces superior al coste por gigabyte. Por lo tanto, si deseas un almacenamiento abundante y barato, utilizar un disco duro estándar es, con toda seguridad, la forma más económica de hacerlo. No gastas mucho, pero tienes mucho espacio.

Los fabricantes de discos duros continúan mejorando la capacidad de almacenamiento, pero manteniendo bajos los costes, por lo que para cualquiera que busque mucho almacenamiento a bajo coste, los discos duros HDD siguen siendo una excelente elección.

Los discos duros tienen el inconveniente de que pueden consumir mucha energía, producir calor, generar ruido, y funcionan más lentos que las unidades SSD. Posiblemente, la mayor diferencia con las SSD es que los discos duros, son dispositivos mecánicos, e irremediablemente, los dispositivos mecánicos se desgastarán con el tiempo, aunque no se puede saber cuándo.

La tecnología de los discos duros continua en marcha y el precio por unidad almacenada sigue disminuyendo drásticamente, ya que el coste por gigabyte en los discos duros se ha reducido exponencialmente en dos mil millones de veces en los últimos 60 años.

Los fabricantes de discos duros han continuado realizando avances impresionantes en la tecnología para continuar almacenando cada vez más información en discos HDD, conocida como densidad de área. Gracias a la competencia entre los fabricantes de discos duros, los consumidores se han beneficiado del aumento del tamaño de las unidades. Una técnica consiste en sustituir por helio el aire de los accionamientos, con lo que se reduce la fricción y se favorece una mayor densidad de área. Otra tecnología que podría estar disponible próximamente utiliza la grabación magnética asistida por calor (HAMR). Esta tecnología registra magnéticamente utilizando la asistencia láser-térmica, con lo que próximamente se podría conseguir una unidad de 20 terabytes.

La continua competencia para aumentar al máximo el almacenamiento de los discos duro en el conocido factor de forma de disco duro de 3,5″, implica que será una opción de almacenamiento de muy alta capacidad y relativamente pequeña, durante muchos años.

 

Actualmente, los usos recomendados para los discos duros HDD son:

  • Ordenadores de sobremesa cuando el coste es prioritario
  • Almacenamiento de datos y medios (fotos, videos, audio, en los que actualmente no se estén trabajando)
  • Matrices de discos (RAID, NAS, etc.) donde se necesita una gran capacidad
  • Unidades con un número extremadamente alto de lecturas y escrituras

La opción más actual: La unidad de estado sólido (SSD)

Las unidades SSD existen desde casi tanto tiempo como los discos duros, desde el el StorageTek 4305, que fue el primer dispositivo de almacenamiento realizado con semiconductores compatible con la interfaz de disco duro introducida en 1978. StorageTek era una unidad SSD diseñada para la compatibilidad con mainframe de IBM. El STC 4305 era siete veces más rápido y casi a mitad de precio que el conocido sistema de disco duro 2305 de IBM. Este consistía en un armario lleno de dispositivos de carga acoplada, con un coste de 400.000 dólares por 45 MB de capacidad llegando a velocidades de hasta 1,5 MB/seg de transferencia.

Las unidades SSD están basadas en un tipo de memoria no volátil conocida NAND Flash (nombre que proviene del operador booleano «NOT AND», además de ser uno de los principales tipos de memoria flash). Estas memorias flash almacena datos en celdas de memoria individuales, hechas de transistores con puerta flotante, capaces de mantener una carga eléctrica en un dispositivo de memoria.

Aun tratándose de memorias basadas en semiconductores, estas son capaces de conservar su información al no aplicárseles energía, una característica lógicamente necesaria para competir con el almacenamiento de datos basados en discos magnéticos.

En los últimos años, se han vuelto mucho más comunes las unidades de estado sólido (SSD). Se encuentran de forma estándar en todos los portátiles actuales de Apple, y cada vez más en el resto de portátiles actuales.

El estado sólido es la forma de llamar industrialmente a los dispositivos construidos totalmente de materiales sólidos, en los que los portadores de carga, están confinados totalmente dentro del material sólido, y esa es la diferencia principal entre una SSD y un disco duro, la inexistencia de partes móviles en el interior de una SSD. En lugar del uso de discos, cabezales de lectura/escritura y motores, las unidades SSD utilizan memoria flash.

Las unidades SSD funcionan aproximadamente de la misma manera que los dispositivos de almacenamiento en tu smartphone o tableta. Sin embargo, las unidades SSD que se encuentran en los Mac y PC actuales funcionan más rápido que el almacenamiento de tus dispositivos móviles.

El funcionamiento mecánico de los discos duros limita su rendimiento general. Los fabricantes de discos duros siguen trabajando constantemente para mejorar las velocidades de transferencia de los datos y reducir el tiempo de inactividad y la latencia, pero hay una cantidad finita que pueden hacer. En el rendimiento, en las unidades SSD este es notablemente superior en comparación con los discos duros HDD: son considerablemente más rápidas de encender, apagar y transferir datos.

Comparando con una unidad de disco duro estándar, las unidades SSD proporcionan una densidad de almacenamiento de área más alta, tasas de transferencia de datos más altas, una mayor fiabilidad, así como unos tiempos de latencia y acceso considerablemente menores. Lo más atractivo para la mayoría de usuarios es la velocidad de una unidad SSD, refiriéndose a la velocidad a la que son capaces de leer y escribir datos.

Para los discos duros, la velocidad de giro de los discos determina de forma importante los tiempos de lectura/escritura. Al acceder a los datos de un disco duro, el cabezal de lectura/escritura ha de desplazarse físicamente a la posición donde se codificaron los datos en la correspondiente sección magnética del disco. Si el archivo al que se está accediendo para leer se escribió secuencialmente en el disco, este se leerá rápidamente; sin embargo, cuantos más datos se escriben en el disco, probablemente el archivo se escribirá en varias secciones, con lo que se provoca la fragmentación de los datos. Se tarda mucho más tiempo a leer los datos fragmentados en un disco duro, ya que la cabeza de lectura ha de desplazarse continuamente a diferentes áreas del disco o discos para poder acceder y leer completamente los datos solicitados.

Dado que las unidades SSD no incorporan piezas móviles, pueden funcionar a velocidades bastante superiores a las de un disco duro típico. La fragmentación no es problemática para las SSD. Los archivos pueden escribirse en cualquier lugar con muy poco impacto en los tiempos de lectura/escritura, lo cual resulta en una disminución considerable en los tiempos de lectura comparado con cualquier disco duro, independientemente de la fragmentación.

Problemas de las SSD

No todo es tan bueno en las SSD. Debido a la forma en que se leen y se escriben los datos en la unidad, las celdas de la SSD pueden ir desgastándose con el tiempo. Para establecer su estado, las celdas SSD introducen los electrones a través de una puerta. Este proceso desgasta la celda y con el tiempo su rendimiento se reduce hasta que la SSD falla. Este efecto puede tardar mucho tiempo, en función de tipo de celda (SLC, MLC, …) y las unidades SSD tienen mecanismos para poder minimizarlo, como por ejemplo el comando TRIM.

La memoria flash siempre escribe un bloque de almacenamiento completo, sin importar cuántas páginas tengan que actualizarse dentro del bloque. Para ello necesariamente ha de leer y almacenar los datos existentes, borrar completamente el bloque y después volver a escribirlo. Si encuentra un bloque vacío disponible, esta operación de escritura es mucho más rápida. El comando TRIM, ha de ser soportado tanto en el disco SSD como en el sistema operativo, y este permite al sistema operativo informar al dispositivo SSD qué bloques ya no son necesarios. De esta forma permite que el convertidor pueda borrar con antelación los bloques, para que los bloques vacíos estén disponibles cuando tengan que escribirse posteriormente.

El efecto de desgaste provocado al leer y borrar repetidamente en una SSD se acumula y una SSD puede ralentizarse y mostrar errores con el tiempo. Sin embargo, si con el uso habitual no son necesarios grandes requerimientos de lectura/escritura, es más probable que el sistema que utiliza el disco SSD se vuelva obsoleto antes de que el SSD muestre los primeros errores de lectura/escritura. Los discos duros HDD también tienen un desgaste con el uso constante, ya que los métodos de grabación son físicos, por lo que en general los usuarios no basan su selección de una unidad SSD o un disco duro en el tiempo de vida esperado.

En general, las unidades SSD podrían considerarse mucho más duraderas y robustas que los discos duros ya que no incorporan piezas mecánicas. Los mecanismos de movimiento del interior de un disco duro son susceptibles no principalmente al desgaste al uso con el paso del tiempo, sino a daños debidos al movimiento brusco o al contacto forzado.

Si se deja caer un portátil que incorpore disco duro HDD, hay muchas posibilidades de que todas esas piezas móviles colisionen, y se provoque la pérdida de datos y seguramente daños físicos destructivos que podrían acabar con el disco duro. Como que las unidades SSD no tienen ningún tipo de piezas móviles, aunque debido a su uso intensivo tienen el riesgo de una vida útil más corta en potencia, estos pueden sobrevivir al uso habitual de nuestros dispositivos portátiles y ordenadores portátiles, debido al transporte, e incluso soportar golpes y caídas que un disco duro HDD no soportaría.

La gama de tamaños y factores de forma de los discos SSD

Los discos SSD pueden ser mucho más pequeños y consumir menos energía comparándolos con los discos duros. Son totalmente silenciosos y al no ser mecánicos pueden ser más confiables. Por ello, los equipos preparados para utilizar las unidades SSD pueden ser más delgados, ligeros, pequeños y durar mucho más tiempo funcionando con una sola carga de batería, comparándolos con los equipos que utilizan discos duros HDD.

Muchos de los fabricantes de unidades de disco duro tradicionales de 2,5 y 3,5 pulgadas producen dispositivos y accesorios de SSD diseñados para sustituir directamente cualquier unidad de disco duro de 2,5 y 3,5 pulgadas, ya que existen millones de equipos, y se siguen fabricando nuevos con unidades de disco duro, que se pueden beneficiar de esta sustitución.

Están equipados con el mismo tipo de interfaz SATA, y el mismo conector de alimentación de tensión que encuentras en un disco duro. Al disponer de las mismas características de conexión, se facilita considerablemente la sustitución de un disco duro HDD por uno SDD en equipos viejos, mejorando el rendimiento considerablemente y aumentando su tiempo de vida.

Actualmente se disponible de una amplia gama de factores de forma de unidades SSD. Las memorias USB o Memory Sticks, que hasta pocos años estaban limitadas a un máximo de 128 MB, ahora proporcionan versiones de hasta 2 TB; incluso podemos encontrar memorias que solo ocupan el espació del conector USB, con 128GB y velocidades de hasta 150MB/s. Este tipo de memoria se utiliza principalmente en dispositivos móviles donde la densidad y el tamaño son los factores imprescindibles, como teléfonos, cámaras, aviones teledirigidos, etc.

Otros tipos de factores de forma con alta densidad de almacenamiento están diseñados para aplicaciones como centros de datos, como el Intel 32 TB P4500. Cumpliendo con el tamaño estándar para servidores de 12 pulgadas, la Intel SSD DC P4500 proporciona una capacidad hasta de 32 terabytes. Se consigue mediante apilando 64 capas muy finas de NAND 3D, la P4500 actualmente es la unidad de estado sólido con más densidad de almacenamiento del mundo.

Aún no se encuentra a la venta, pero al requerir la DC P4500 SSD sólo una décima parte de la potencia de un disco duro tradicional y sólo una vigésima parte del espacio de almacenamiento, una vez que se conozca el precio de la unidad, seguro de que habrá un extenso mercado para ella.

A principios de 2018, Nimbus Data anunció sus unidades SSD de 100 TB ExaDrive D100. Nimbus Data tiene previsto que la unidad tenga precios comparables a otras unidades SSD de aplicación empresarial «por terabyte». Eso seguramente signifique un precio inicial de decenas de miles de euros.

Los fabricantes de unidades SSD continuamente siguen buscando formas de incrementar el almacenamiento de datos en factores de forma cada vez más pequeños y con mayor velocidad. Las clásicas unidades SSD similares una unidad de disco duro de 2,5″, cada vez comienza a ser menos común. Debido a las altas velocidades a las que los datos almacenados pueden leerse y copiarse en los chips de memoria de estado sólido de las unidades SSD, es normal que los diseñadores de ordenadores y de dispositivos de almacenamiento quieran aprovechar esa capacidad al máximo. Cada vez es más habitual, que el almacenamiento se conecte directamente a la placa base del sistema de la computadora, y para ello se han utilizado nuevas formas de encapsulado y conexionado.

unidades ssd en factor forma msata y m.2

Como factores de forma que aprovechen el espacio, inicialmente los fabricantes de ordenadores portátiles adoptaron el mSATA, y posteriormente el estándar M.2, que tiene múltiples formatos y aplicaciones, con un tamaño tan pequeño como unos pocos cuadraditos de una tableta de chocolate, pero que proporciona la misma capacidad que cualquier otra unidad SSD SATA de 2,5″.

Otra tecnología de interfaz con mayores prestaciones que el SATA, llamada NvM Express o NVMe ya ha empezado a pasar de los servidores de los centros de datos empresariales, a los portátiles de consumo y ordenadores de sobremesa. NVMe aumenta considerablemente aún más la velocidad de almacenamiento en estaciones de trabajo y portátiles.

Actualmente, los usos recomendados para las unidades de estado sólido SSD, son:

  • Unidades de arranque que contengan las aplicaciones de uso más frecuente y el sistema operativo, lo que acelerará el arranque del sistema y el lanzamiento de dichas aplicaciones.
  • Archivos de trabajo que se editen actualmente: vídeo, fotos, audio, etc.
  • Unidades de caché.
  • Portátiles, notebooks, donde, la densidad de almacenamiento, el rendimiento, la ligereza, la resistencia a golpes y la robustez general son recomendables.
  • Servidores de bases de datos en general.
  • Sustituir unidades de disco en las que las unidades SSD permitan aceleran la paginación de disco.
  • Revitalizar un ordenador antiguo. Si tiene un ordenador que parece lento para arrancar el sistema, y lenta para cargar aplicaciones y/o archivos, actualizar el disco de arranque con una unidad SSD podría hacer que pareciera, si no nueva, al menos como si acabara de regresar refrescada de pasar unas vacaciones descansando en la playa.

La primera vez que se arranca un ordenador o se abre una aplicación en un ordenador con una unidad de estado sólido (SSD), es sorprendente debido a la velocidad, el silencio y el factor sorpresa de esta nueva tecnología que parece mejor en casi todos los sentidos en comparación con los discos duros. La tentación es de sustituir el uso de todos los discos duros HDD por SDD, sin embargo, se siguen utilizando los discos duros HDD y aún les puede quedar un largo recorrido. Se suelen utilizar los SSD para trabajar habitualmente, y los HDD como soporte de almacenamiento para copias de seguridad.

Sin embargo, nada permanece igual durante mucho tiempo, especialmente en el cambiante mundo de la informática, por lo que estamos seguros de que las nuevas tecnologías de almacenamiento saldrán a la luz, quizás con un factor sorpresa aún mayor.

Antes de pasar a lo que viene, repasemos las principales diferencias entre las tradicionales unidades de disco duro HDD y las unidades de estado sólido SSD con un poco más de detalle en la tabla siguiente.

Comparación de los HDD vs SSD

  HDD SSD
Consumo de energía y duración de la batería Mayor consumo de energía, con un promedio de 6-7 vatios Menor consumo de energía, con un promedio de 2-3 vatios, con lo que aumenta en más de 30 minutos la duración de la batería
Coste Alrededor de  0.03€ por gigabyte, (basado en dispositivos de 4TB), muy barato Caro, aproximadamente 0.13€- 0.25€ per gigabyte (basado en dispositivos de 2TB)
Capacidad Típicamente entre 500GB and 4TB máximo en dispositivos para portátiles; 10TB máx. para sobremesa Normalmente menos de 2TB para portátiles; 4TB para sobremesa
Tiempo de arranque del sistema operativo (Sin contar arranque de la BIOS) Alrededor de 30-40 segundos de media Alrededor de 8-12 segundos de media
Ruido Se pueden escuchar chasquidos audibles y el giro de los discos Al no haber partes móviles, no hay ruido
Vibración EL giro de los discos a veces puede generar vibraciones Al no haber partes móviles, no hay vibraciones
Calor producido El disco duro no produce mucho calor, pero debido a las piezas móviles, y al mayor consumo de energía, tendrá una cantidad medible de más calor que una unidad SSD. Se produce muy poco calor debido al menor consumo de energía y la ausencia de piezas móviles
Tasa de Fallos Tiempo medio entre fallos: 1,5 millones de horas Tiempo medio entre fallos: 2,0 millones de horas
Velocidad de copia/escritura de archivos El rango se encuentra entre 50 y 120 MB/s. Generalmente entre 200 MB/s y 550 MB/s para las unidades de disco duro de última generación
Encriptación Cifrado de disco completo (FDE), en algunos modelos Cifrado de disco completo (FDE), en algunos modelos
Velocidad de apertura de ficheros Más lenta que las SSD Hasta un 30% más rápida que el disco duro
Afectados por el magnetismo Los imanes pueden borrar datos Una unidad SSD está a salvo de cualquier efecto del magnetismo
Robustez Vulnerable a las sacudidas físicas y al movimiento No es vulnerable a las sacudidas y vibraciones

La opción intermedia: discos duros híbridos SSHD

Las unidades híbridas ofrecen un punto medio entre las ventajas de las unidades SSD y HDD. Combinan un disco duro y una unidad SSD en un solo dispositivo, conocidas como SSHD, o unidades híbridas de estado sólido. Estas unidades son discos duros mecánicos de tamaño completo (a menudo alrededor de 1 ó 2 terabytes) que vienen equipados con unos pocos GB de caché adicional (Adaptative Memory) de memoria SSD NAND.

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Los SSHDs funcionan aprendiendo qué archivos utilizas con más frecuencia y escribiéndolos en la sección de memoria SSD de acceso rápido. Todos los demás archivos se almacenan en el disco giratorio del disco duro. Debido a que los archivos de arranque son de los más utilizados, estos suelen almacenarse en la memoria SSD, con lo que la velocidad de inicio del sistema operativo puede ser similar a la de un SSD. Aunque un SSHD no te proporcionará la durabilidad y las menores necesidades de energía de una unidad SSD, debería ofrecer un aumento apreciable de la velocidad para determinados procesos.

Las SSHD son algo más rápidas que los discos duros tradicionales mecánicos, pero durante todos sus años de existencia no ha habido una gran diferencia, y por ello esta tecnología no ha llegado a triunfar. También ha influido en que, durante mucho tiempo un disco duro híbrido era el doble y casi el triple de caro que un disco duro tradicional mecánico. Tampoco ayudó a que el rendimiento que aportaban, no era tan superior y ni mucho menos similar a un dispositivo SSD. 

Pueden encontrarse SSHDs que pueden caber en una ranura de 2.5 pulgadas, así como opciones de 3.5 pulgadas. Por suerte los precios han disminuido y se pueden encontrar con factor de forma 2.5 pulgadas por un precio alrededor de 105€ los 2TB, en comparación a los 95€ de un disco duro HDD de 2TB.

El futuro de los discos duros HDD

El HDD tiene una historia asombrosa de mejora e innovación. Desde su creación en 1956, el disco duro ha disminuido en tamaño 57.000 veces, ha aumentado el almacenamiento 1 millón de veces y ha disminuido el coste 2.000 veces. En otras palabras, el costo por gigabyte ha disminuido en 2.000 millones de veces en unos 60 años.

Los fabricantes de discos duros hicieron estos avances dramáticos reduciendo el tamaño, y consecuentemente los tiempos de búsqueda, de los discos mientras que aumentaban su densidad, mejorando las tecnologías de lectura de discos, añadiendo múltiples brazos y cabezales de lectura/escritura, desarrollando mejores interfaces de bus, e incrementando la velocidad de giro y reduciendo la fricción con técnicas tales como el llenado de discos con helio.

En 2005, la industria de los accionamientos introdujo la tecnología de grabación perpendicular para sustituir a la antigua tecnología de grabación longitudinal, que permitía que la densidad de área alcanzara más de 100 gigabits por pulgada cuadrada. La grabación longitudinal alinea los bits de datos horizontalmente en relación con el disco giratorio de la unidad, paralelamente a la superficie del disco, mientras que la grabación perpendicular alinea los bits verticalmente, perpendicularmente a la superficie del disco.

cabezal de lectura y escritura HDD

Otras tecnologías, como la grabación de medios con patrones de bits (BPMR), también están contribuyendo a aumentar las densidades. Introducido por Toshiba en 2010, BPMR es una tecnología de disco duro propuesta que podría tener éxito en la grabación perpendicular. Registra datos utilizando nanolitografía en islas magnéticas, con un bit por isla. Esto contrasta con la tecnología actual de unidades de disco donde cada bit se almacena en 20 a 30 granos magnéticos dentro de una película magnética continua.

La grabación magnética en cuña (SMR) es una tecnología de grabación de datos de almacenamiento magnético que se utiliza en los discos duros para aumentar la densidad de almacenamiento y la capacidad general de almacenamiento por unidad. La grabación en cuña escribe nuevas pistas que se superponen a parte de la pista magnética escrita anteriormente, dejando la pista anterior más estrecha y permitiendo una mayor densidad de pista.

Por lo tanto, las vías se superponen parcialmente de forma similar a las tejas del tejado. Este enfoque fue seleccionado porque las limitaciones físicas impiden que los cabezales magnéticos de grabación tengan el mismo ancho que los cabezales de lectura, dejando los cabezales de grabación más anchos.

Para aumentar la cantidad de datos almacenados en el disco de una unidad de disco es necesario rellenar las regiones magnéticas más juntas, lo que significa que los granos deben ser más pequeños para que no interfieran entre sí. En 2002, Seagate realizó con éxito la grabación magnética asistida por calor (HAMR). La HAMR registra magnéticamente mediante el uso de la asistencia láser-térmica que próximamente podría dar lugar a una unidad SSD de 20 terabytes.

Western Digital afirma que su grabación magnética asistida por microondas (MAMR) podría permitir que la capacidad de la unidad aumente hasta 40 TB para el año 2025. Algunos observadores de la industria y fabricantes de unidades predicen aumentos en la densidad de área desde los actuales 0,86 tbpsi terabit per-square-inch (TBPSI) a 10 tbpsi para 2025, lo que resulta en una capacidad de transmisión de hasta 100 TBB en la próxima década.

Además del calor y las microondas, otras técnicas que se están investigando incluyen el uso del frío extremo para aumentar la densidad del disco duro.

El futuro ciertamente parece prometedor para los discos duros que seguirán estando con nosotros durante un tiempo.

El futuro de las unidades de estado sólido SSD

Los SSDs también están experimentando algunos avances increíbles.

Interfaces

SATA (Serial Advanced Technology Attachment) es la interfaz de hardware común que permite transmitir datos desde y hacia discos duros y SSD. Las SSD SATA están bien para la mayoría de los usuarios domésticos, ya que generalmente son más baratas, funcionan a una velocidad más baja y tienen una vida de escritura más corta.

Aunque está bien para la informática cotidiana, en un entorno RAID (Redundant Array of Independent Disks), en un entorno de servidores o de centro de datos, a menudo una alternativa mejor ha sido el uso de unidades SAS, que significa Serial Attached SCSI (unidades SCSI conectadas en serie). Se trata de otro tipo de interfaz que, de nuevo, puede utilizarse con discos duros o SSD.

“SCSI” significa Small Computer System Interface (que es la razón por la que las unidades SAS se denominan a veces unidades «scuzzy»). SAS ha aumentado las IOPS (Inputs Outputs Per Second) por encima de SATA, lo que significa que tiene la capacidad de leer y escribir datos mucho más rápidamente. Esto ha hecho de SAS una opción perfecta para sistemas que requieren un alto rendimiento y disponibilidad.

A nivel empresarial, SAS prevalece sobre SATA, ya que SAS soporta un aprovisionamiento excesivo para prolongar la vida en la escritura y ha sido diseñado específicamente para su funcionamiento en entornos que requieren un constante uso de la unidad.

PCIe

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) se trata de un estándar de bus de expansión de ordenador serie de alta velocidad que soporta velocidades de transferencia de datos drásticamente más altas a través de interfaces SAS o SATA debido a que hay más canales disponibles para el flujo de datos.

Una gran cantidad de los principales fabricantes de unidades de disco duro han adoptado PCIe como el estándar para el nuevo almacenamiento en el entorno doméstico y empresarial, así como para algunos periféricos. Por ejemplo, verás que los últimos Apple Macbooks incluyen almacenamiento flash basado en PCIe, algo que Apple ya ha estado adoptando a lo largo de muchos años con sus dispositivos de consumo.

PCIe también se puede utilizar dentro de los centros de datos en sistemas RAID y para la creación de capacidades de alta velocidad de red, aumentando el rendimiento general y dando soporte a los discos duros más nuevos y de mayor capacidad.

Densidad de almacenamiento

Como se trata en este artículo, las SSDs están basadas en un tipo de memoria flash no volátil llamada NAND, la última tendencia en el flash NAND es el NAND de celda de cuatro niveles (QLC). NAND se subdivide en tipos en función de cuántos bits de datos se almacenan en cada celda de memoria física. El SLC (celda de un nivel) almacena un bit, el MLC (celda de varios niveles) almacena dos, el TLC (celda de tres niveles) almacena tres y el QLC (celda de cuatro niveles) almacena cuatro.

QLC NAND

Almacenar más datos por celda hace que NAND sea más denso, pero también hace que la memoria sea más lenta: se necesita más tiempo para leer y escribir datos cuando se almacena tanta información adicional (y tantos más estados de carga) en la misma celda de memoria.

La memoria QLC NAND se construye sobre nodos de proceso más antiguos con celdas más grandes que pueden almacenar más fácilmente múltiples bits de datos. La nueva tecnología NAND tiene una mayor fiabilidad general con un mayor número total de ciclos de programación/borrado (ciclos P/E).

QLC NAND promete producir SSD más rápidas y densas. El efecto sobre el precio también podría ser dramático.

Más allá de los discos duros y los discos SSD

El trabajo continúa para empujar los límites del almacenamiento de datos más allá de lo que es posible con los discos giratorios y los microcircuitos.

Por ejemplo, un equipo de la Universidad de Harvard ha utilizado la edición del genoma para codificar el vídeo en bacterias vivas. En Inglaterra, científicos del Optoelectronics Research Centre (ORC) de la Universidad de Southampton han desarrollado los procesos de registro y recuperación de datos digitales en cinco dimensiones (5D) mediante escritura con láser de femtosegundos. Estos discos pueden contener 360 TB de datos y son teóricamente estables hasta 14.000 millones de años, gracias al «almacenamiento de datos 5D» inscrito por nanoestructuración láser en vidrio de cuarzo y sílice. El Falcon Heavy de Space-X recientemente llevó esta tecnología al espacio.

Ya sea que se trate de calor, microondas, ADN, bacterias, cristal de cuarzo u holografía, es evidente que se están explorando varias vías para aumentar la capacidad de almacenamiento, la velocidad y la longevidad.

Conclusiones sobre las diferencias del HDD vs SSD

Si sigues utilizando un ordenador, ya sea portátil como de sobremesa, con un disco duro HDD con interfaz SATA, podrá notar un aumento considerable del rendimiento al cambiar a una unidad SSD. Además, el coste de las unidades SSD se ha reducido tan contundentemente a lo largo de los últimos años, que resulta más barato que nunca realizar la actualización de los discos a SSD, y aún bajarán más los precios por gigabyte. Debido a esta reducción en el coste de los discos SSD, actualmente un disco duro SSHD puede servir como alternativa a un disco duro HDD, pero no se pueden considerar una alternativa a los SSD. En un futuro próximo se verá si los SSHD acaban desapareciendo, o se convierten en la sustitución de los discos duros HDD mecánicos puros.

Indistintamente del uso de un disco duro HDD como una unidad SSD, se recomienda contar con un buen plan de realización de copias de seguridad de respaldo, ya que, con el tiempo, las unidades de disco o SSD pueden fallar. Debe tener una copia de seguridad local ya sea en unidades independientes, RAIDs o NAS, combinada con una copia de seguridad segura basada en la nube.

En los centros de datos, las principales preocupaciones sobre el son la fiabilidad, la densidad de almacenamiento y el coste. Mientras que los SSDs son fuertes en las dos primeras áreas, es en la tercera donde todavía no son competitivos. En ellos se suelen utilizar discos duros de mayor densidad (actualmente suelen utilizar unidades de 10 TB y 12 TB, entre otras capacidades. Las unidades de mayor densidad de almacenamiento necesitan un menor mantenimiento y unos requisitos de energía total más bajos. Las unidades SSD comparables de esos tamaños costarían aproximadamente 1.000 euros por terabyte, considerablemente más que el disco duro correspondiente.

En pocas palabras, las unidades SSD todavía no se encuentran en el rango de precios necesario para que su uso resulte económico por las ventajas que ofrecen, razón por la cual se seguirán utilizando discos duros HDD como principal medio de almacenamiento en un futuro previsible.

Última actualización el 2019-05-22 / Enlaces de afiliados / Imágenes de la API para Afiliados