Nell’articolo di oggi vedremo i motivi e i vantaggi della scelta di un SSD rispetto all’uso di schede SD su progetti particolari.
La risposta risiede soprattutto negli svantaggi caratteristici dell’uso delle memorie flash SD.
Per grandi progetti molto spesso è richiesto anche uno spazio di archiviazione più esigenze rispetto a quello che offrono le schede sd in commercio.
Prima o poi, se utilizzi Raspberry Pi per un progetto duraturo si romperà la scheda SD presente al suo interno.
La soluzione ricade nell’utilizzo di un disco SSD.
Ma quali sono i motivi dietro questa scelta. Cosa è una memoria flash?
In una memoria flash le informazioni vengono registrate in un vettore di floating gate MOSFET, un tipo di transistor a effetto di campo in grado di mantenere carica elettrica per un tempo lungo. Ogni transistor costituisce una “cella di memoria” che conserva il valore di un bit. Le nuove flash utilizzano delle celle multilivello che permettono di registrare il valore di più bit attraverso un solo transistor.
Una memoria flash è costituita da due gate.
- CG (Control Gate)
- Floating Gate (FG), che risulta essere completamente isolato da uno strato di ossido.
Ogni elettrone che vi arriva, superando la barriera di potenziale data dall’ossido, viene intrappolato modificando la tensione di soglia Vt della cella. Durante un’operazione di lettura, applicando una tensione sul CG, la corrente fluisce più o meno a seconda della Vt della cella che è controllata dal numero di elettroni presenti sul FG. Questa presenza o assenza di corrente viene tradotta in 0 o 1, riproducendo il valore del bit memorizzato.
Le NAND flash attuano l’iniezione di cariche nel FG mediante l’effetto tunnel.
Anche la cancellazione sfrutta l’effetto tunnel: viene applicata una differenza di tensione tra CG e source, la quale fa sì che gli elettroni vengano estratti dal FG attraverso un processo chiamato fowler-Nordheim tunneling.
Nella meccanica classica, la legge di conservazione dell’energia impone che una particella non possa superare un ostacolo (barriera di potenziale) se non si ha un’energia sufficiente per farlo. Nella meccanica quantistica, invece, prevede che una particella abbia una probabilità diversa da zero di attraversare spontaneamente una barriera di potenziale arbitrariamente alta.
L’effetto tunnel è utilizzato in vari ambiti, i dischi a stato solido si basano sulla memoria flash di tipo NAND per l’immagazzinamento dei dati, queste ultime sfruttano l’effetto tunnel per la programmazione e cancellazione delle celle delle memorie non volatili.
Le schede SD hanno un limite di scrittura raggiungibile senza problemi nell’arco della propria vita.
Le memorie flash si usurano con le varie scritture. Se il Raspberry scrive sulla scheda sd potrebbe a lungo termine portare la scheda “a fine ciclo”.
Cosa sono le memorie NAND
Negli array di memorie NAND i transistor sono connessi in serie, e se tutte le word line sono a valore logico alto la tensione della bit line si abbassa. In lettura, tutte le word line meno una sono sopra la tensione di soglia di un bit programmato, mentre una sola cella è sopra la tensione di soglia di un bit cancellato: la serie di transistor conduce, abbassando la tensione della bit line, se la cella selezionata non è programmata.
Differenze tra SSD e SD
Sulla carta entrambi sono memorie di tipo NAND. Ma ci sono differenze.
La scheda SD non è appropriata per casi d’uso di lettura / scrittura più pesanti, come essere l’unità del sistema operativo in un sistema od ospitare un database attivo. L’interfaccia e il packaging non sono progettati per questo. La latenza è troppo alta e la resistenza è molto bassa.
Poiché le schede SD hanno una quantità di spazio limitata, il microcontrollore che recupera la memoria e vi scrive viene solitamente spostato sul bordo della scheda, come nell’immagine seguente.
Ci sono solo così tante istruzioni che potrebbero essere programmate in un microcontrollore di quelle dimensioni e, con un’infrastruttura così piccola, il modo in cui una scheda SD gestisce i dati è piuttosto rudimentale. Avrà la tendenza a memorizzare i dati ovunque ci sia spazio libero e a leggere le cose nel modo più ordinato possibile.
Questo non è vero per gli SSD, che hanno il lusso di adattare tutta la loro memoria e l’intera infrastruttura in uno spazio che si adatta all’alloggiamento per unità di un computer medio. Ecco come appare. (Il controller è cerchiato proprio come nell’immagine sopra.) Gli SSD hanno un ciclo di vita più lungo rispetto alle sd.
L’intera infrastruttura dell’SSD è costruita per garantire che nessuna singola cella venga utilizzata più delle altre, mantenendo ogni operazione sui file il più bilanciata possibile, che è ciò che ti aspetteresti da un’unità che esegue molte operazioni di lettura / scrittura.
Una notevole differenza tra i due tipi di memoria consiste nel velocità di scrittura: le schede SD riescono a scrivere fino a 312 Mb/s, le schede SSD sono in grado di scrivere fino a 20 Gb/S. Il tutto dipende dai cavi e interfacce varie con cui sono collegate alla parte restante dell’hardware.
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Simone Candido
Simone Candido è un ragazzo appassionato del mondo tech nella sua totalità. Simone ama immedesimarsi in nuove esperienze, la sua filosofia si basa sulla irrefrenabile voglia di ampliare a 360° le sue conoscenze abbracciando tutti i campi del sapere, in quanto ritiene che il sapere umano sia il connubio perfetto tra cultura umanistica e scientifica.