Una unidad híbrida ( unidad híbrida de estado sólido , SSHD , y unidad de almacenamiento dual ) es un dispositivo de almacenamiento informático lógico o físico que combina un medio de almacenamiento más rápido, como una unidad de estado sólido (SSD), con una unidad de disco duro (HDD) de mayor capacidad . El objetivo es añadir algo de la velocidad de las SSD a la capacidad de almacenamiento rentable de los HDD tradicionales. El propósito de la SSD en una unidad híbrida es actuar como caché para los datos almacenados en el HDD, mejorando el rendimiento general al mantener copias de los datos utilizados con más frecuencia en la unidad SSD más rápida.
Existen dos configuraciones principales para implementar unidades híbridas: sistemas híbridos de dos unidades y unidades híbridas de estado sólido. En los sistemas híbridos de dos unidades, se instalan dispositivos SSD y HDD físicamente separados en la misma computadora, y la optimización de la ubicación de los datos la realiza el usuario final de forma manual o el sistema operativo de forma automática mediante la creación de un dispositivo lógico "híbrido". En las unidades híbridas de estado sólido, las funcionalidades SSD y HDD están integradas en una sola pieza de hardware, donde la optimización de la ubicación de los datos la realiza completamente el dispositivo (modo autooptimizado) o mediante "pistas" de ubicación proporcionadas por el sistema operativo (modo con pistas del host).
Tipos
Una comparación de alto nivel entre los diseños SSHD y de doble unidad o FCM
Hay dos tecnologías principales de almacenamiento "híbridas" que combinan la memoria flash NAND o SSD con la tecnología HDD: sistemas híbridos de doble unidad y unidades híbridas de estado sólido.
Sistemas híbridos de doble propulsión
Los sistemas híbridos de doble unidad combinan el uso de dispositivos SSD y HDD independientes instalados en la misma computadora. Las optimizaciones de rendimiento se gestionan de una de estas tres maneras:
Por el usuario de la computadora, que coloca manualmente los datos a los que accede con mayor frecuencia en la unidad más rápida.
Mediante chipsets externos a las unidades de almacenamiento individuales. Un ejemplo es el uso de módulos de caché flash (FCM). Los FCM combinan el uso de componentes SSD (normalmente un módulo SSD mSATA ) y HDD independientes, a la vez que gestionan las optimizaciones de rendimiento a través del software del host, los controladores de dispositivos o una combinación de ambos. Un ejemplo es la tecnología Intel Smart Response (SRT), que se implementa mediante una combinación de determinados chipsets Intel y controladores de almacenamiento Intel, es la implementación más común de los sistemas híbridos FCM en la actualidad. Lo que distingue a este sistema de doble unidad de un sistema SSHD es que cada unidad mantiene su capacidad de ser direccionada de forma independiente por el sistema operativo si así se desea.
Unidad híbrida de estado sólido
La unidad híbrida de estado sólido (SSHD) se refiere a productos que incorporan una cantidad significativa de memoria flash NAND en una unidad de disco duro (HDD), lo que da como resultado un único dispositivo integrado. [6] El término SSHD es un término más preciso que el más general unidad híbrida , que se ha utilizado anteriormente para describir dispositivos SSHD y combinaciones no integradas de unidades de estado sólido (SSD) y unidades de disco duro. El principio de diseño fundamental detrás de las SSHD es identificar los elementos de datos que están más directamente asociados con el rendimiento (datos a los que se accede con frecuencia, datos de arranque, etc.) y almacenar estos elementos de datos en la memoria flash NAND. Se ha demostrado [7] que esto es eficaz para ofrecer un rendimiento significativamente mejorado en comparación con el HDD estándar.
Un ejemplo de un sistema de doble disco que a menudo se confunde y que se considera un SSHD es el uso de computadoras portátiles que combinan componentes SSD y HDD separados en la misma unidad de tamaño HDD de 2,5 pulgadas, mientras que al mismo tiempo (a diferencia de los SSHD) mantienen estos dos componentes visibles y accesibles para el sistema operativo como dos particiones distintas. La unidad Black2 de WD es un ejemplo típico; la unidad se puede usar como SSD y HDD independientes al particionarla adecuadamente, o se puede usar software para administrar automáticamente la parte SSD y presentar la unidad al usuario como un solo volumen grande. [8]
Operación
En las dos formas de tecnologías de almacenamiento híbrido (sistemas híbridos de doble unidad y SSHD), el objetivo es combinar HDD y una tecnología más rápida (a menudo, memoria flash NAND) para proporcionar un equilibrio entre un mejor rendimiento y una disponibilidad de almacenamiento de alta capacidad. En general, esto se logra colocando los "datos importantes", o los datos que están más directamente asociados con un mejor rendimiento, en la parte "más rápida" de la arquitectura de almacenamiento.
La toma de decisiones sobre qué elementos de datos se priorizan para la memoria flash NAND es el núcleo de la tecnología SSHD. Los productos ofrecidos por diversos proveedores pueden lograr esto con firmware de dispositivo , controladores de dispositivo o módulos de software y controladores de dispositivo.
Modos de funcionamiento
Modo autooptimizado
En este modo de funcionamiento, el SSHD funciona de forma independiente del sistema operativo anfitrión o de las unidades del dispositivo anfitrión para tomar todas las decisiones relacionadas con la identificación de los datos que se almacenarán en la memoria flash NAND. Este modo da como resultado un producto de almacenamiento que se presenta y funciona en un sistema anfitrión exactamente como lo haría un disco duro tradicional.
Modo optimizado para el host (o modo sugerido para el host)
En este modo de funcionamiento, el SSHD permite un conjunto ampliado de comandos SATA definidos en la denominada función de información híbrida, introducida en la versión 3.2 de los estándares de la Organización Internacional Serial ATA (SATA-IO) para la interfaz SATA. Mediante estos comandos SATA, las decisiones sobre qué elementos de datos se colocan en la memoria flash NAND provienen del sistema operativo del host , los controladores de dispositivos, los sistemas de archivos o una combinación de estos componentes a nivel de host. [9]
Algunas de las características específicas de las unidades SSHD, como el modo host-hinted, requieren soporte de software desde dentro del sistema operativo. Microsoft agregó soporte para la operación host-hinted en Windows 8.1 , [10] mientras que los parches para el kernel de Linux están disponibles desde octubre de 2014, a la espera de su inclusión en la línea principal del kernel de Linux . [11] [12]
La tecnología de propulsión híbrida experimentó un avance considerable durante la década que comenzó en 2007:
En 2007 , Seagate y Samsung introdujeron las primeras unidades híbridas con los productos Seagate Momentus PSD [13] y Samsung SpinPoint MH80 [14] . Ambos modelos eran unidades de 2,5 pulgadas, con opciones de memoria flash NAND de 128 MB o 256 MB. El Momentus PSD de Seagate hizo hincapié en la eficiencia energética para una mejor experiencia móvil y se basó en ReadyDrive de Windows Vista . Los productos no fueron ampliamente adoptados. [15]
En mayo de 2010 , Seagate presentó un nuevo producto híbrido llamado Momentus XT [16] y utilizó el término unidad híbrida de estado sólido . Este producto se centró en ofrecer los beneficios combinados de la capacidad de un disco duro con un rendimiento similar al de una unidad SSD. Se comercializaba como un disco duro de 500 GB con 4 GB de memoria flash NAND integrada.
En noviembre de 2011 , Seagate presentó lo que denominaron su SSHD de segunda generación, que aumentó la capacidad a 750 GB y llevó la memoria flash NAND integrada a 8 GB.
En marzo de 2012 , Seagate presentó sus SSHD para portátiles de tercera generación con dos modelos: uno de 500 GB y otro de 1 TB, ambos con 8 GB de memoria flash NAND integrada.
En septiembre de 2012 , Toshiba anunció su primer SSHD, que ofrece un rendimiento y una capacidad de respuesta similares a los de un SSD al combinar 8 GB de memoria flash SLC NAND de Toshiba y algoritmos innovadores de autoaprendizaje con hasta 1 TB de capacidad de almacenamiento.
En septiembre de 2012 , Western Digital (WD) anunció una plataforma de tecnología híbrida que combina una memoria flash MLC NAND rentable con discos magnéticos para ofrecer sistemas de almacenamiento integrados de gran capacidad y alto rendimiento.
En noviembre de 2012 , Apple Inc. lanzó el sistema híbrido de doble unidad configurado de fábrica llamado Fusion Drive . [17]
En octubre de 2015 , TarDisk presentó el sistema híbrido de doble unidad plug-and-play "TarDisk Pear", con opciones de tamaño de memoria flash de hasta 256 GB. [18]
En agosto de 2021 , Western Digital presentó OptiNAND, una nueva arquitectura de disco duro mejorada con Flash. Utiliza un nuevo sistema de caché de lectura/escritura iNAND para mejorar el rendimiento. Esta función se utiliza cuando se pierde energía durante una fase de escritura, para evitar la pérdida de datos. El sistema en un chip (SoC) de una unidad OptiNAND, en menos de un segundo, utilizará la energía rotacional generada por el plato del disco que ya está girando dentro de la unidad para alimentar los condensadores internos hasta que los datos almacenados en caché iNAND se transfieran a NAND no volátil.
Pruebas de referencia
Las pruebas comparativas de finales de 2011 y principios de 2012 que utilizaron un SSHD que constaba de un HDD de 750 GB y 8 GB de caché NAND descubrieron que los SSHD no ofrecían el rendimiento de un SSD en lectura/escritura aleatoria y lectura/escritura secuencial, pero eran más rápidos que los HDD para el inicio y apagado de aplicaciones. [19] [20]
El benchmark de 2011 incluyó la carga de una imagen de un sistema que había sido usado intensamente, ejecutando muchas aplicaciones, para evitar la ventaja de rendimiento de un sistema recién instalado; en pruebas reales se encontró que el rendimiento era mucho más cercano al de un SSD que al de un HDD mecánico. Diferentes pruebas de benchmark encontraron que el SSHD estaba entre un HDD y un SSD, pero generalmente significativamente más lento que un SSD. En el caso del rendimiento de acceso aleatorio sin caché (múltiples lecturas y escrituras aleatorias de 4 KB), el SSHD no fue más rápido que un HDD comparable; solo hay ventaja con los datos que se almacenan en caché. El autor concluyó que la unidad SSHD era el mejor tipo de unidad sin SSD por un margen significativo, y que cuanto mayor sea la caché de estado sólido, mejor será el rendimiento. [20]
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