I “dischi” senza disco diventano realtà

Ottobre 2007 Il costo delle memorie flash è in netto calo ma il prezzo per GB è oggi ancora superiore a quello di un classico hard disk: in alcuni casi il rapporto è di quaranta a uno. Questo particolare tipo di memoria è attualmente presente in grosse quantità sul mercato sotto forma di pendrive USB o di schede per fotocamere digitali, ma non viene ancora quasi mai utilizzato come memoria di massa del PC, ossia al posto dell’hard disk. Nonostante i vantaggi che tale tecnologia è in grado di apportare se usata come disco rigido, i produttori si vedono ancora costretti a lavorare per ridurre i costi: solo verso la fine del 2007, secondo le dichiarazioni di alcuni produttori, la tecnologia flash comincerà a essere distribuita sotto forma di hard disk in quantità massicce. PC Open ha analizzato in questo osservatorio il mondo delle memorie flash, da un lato spiegando la tecnologia che ne permette il funzionamento e dall’altro testando alcune soluzioni presenti sul mercato.
 
Cos’è un SSD
Il termine “solid state” deriva dal circuito elettronico introdotto negli anni ’60 in cui il flusso di elettroni passa direttamente nel materiale semiconduttore (come il silicio) invece che attraverso le valvole fino ad allora utilizzate: oggi il termine identifica le memorie NAND (non volatili) e SDRAM (volatili), oltre ad essere usato come sinonimo per indicare i dispositivi sviluppati senza parti meccaniche (quali testina o piatti) in movimento. I classici dischi presenti in tutti i PC sono prodotti con una tecnologia che prevede un diverso numero di piatti rotanti, che vengono scritti e letti da una testina: nelle soluzioni SSD, tutti i componenti sono sostituiti da banchi di memoria statica. Questo tipo di dispositivi, sebbene non possa vantare tempi di trasferimento elevati, è caratterizzato da un tempo di accesso molto basso (anche 250 volte minore di quello dei normali hard disk); proprio questa caratteristica ha indotto Microsoft a introdurre in Windows Vista una tecnologia denominata Readyboost, che permette al sistema di estendere la memoria RAM su chiavi USB. Lavorando con tempi di risposta più veloci, anche se il transfer rate dei dati è più elevato, il file di swap risulta più efficace scritto sul disco fisso.

I vantaggi dei dischi a stato solido
I dischi SSD garantiscono un consumo energetico inferiore a un disco rigido tradizionale: è un vantaggio indiretto derivante dall’assenza di componenti mobili; inoltre risultano meno fragili agli urti: in un portatile, proprio l’hard disk risulta essere la parte più fragile e potenzialmente più sensibile a danni derivanti da cadute accidentali. Queste due caratteristiche, affiancate da prestazioni non ancora paragonabili ai normali dischi, rendono le soluzioni SSD particolarmente adatte a un utilizzo in campo mobile, settore in cui i consumi e la solidità giocano un ruolo fondamentale. L’utilizzo di una soluzione SSD come disco rigido è inoltre in grado di garantire tre altri diretti vantaggi:

• Bootstrap più veloce
Grazie alla presenza di un AU (Access Unit) che sostituisce la testina, unito alla memoria flash al posto dei piatti, il tempo di accesso ai dati è ridotto in maniera drastica; questo elemento influisce direttamente sull’avvio del sistema che risulta più rapido e veloce

• Dimensioni ridotte
Utilizzando banchi di memoria flash, le dimensioni delle soluzioni SSD possono essere ridotte ulteriormente rispetto ai normali hard disk da 2,5”.

• Silenziosità
La totale assenza di dischi che per essere letti devono ruotare ad alte velocità garantisce una assoluta silenziosità di funzionamento.

Come funzionano le memorie Flash
La memoria Flash è una memoria riscrivibile divisa in blocchi, in cui è possibile immagazzinare dati in forma binaria e mantenerli anche in assenza di corrente. Dal punto di vista tecnico, questo particolare tipo di circuito lavora come la tecnologia EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory, uno dei primi metodi di memorizzazione dei dati su circuiti elettrici), ma è in grado di scrivere con maggiore precisione, adoperando componenti più piccoli. La memoria Flash è costituita da una serie di righe (denominate anche wordline) e colonne (bitline) che formano così una griglia, alle cui intersezioni sono posizionati due transistor, che insieme formano una cella di memoria; i due elementi sono separati da un sottile strato di ossido. Il primo transistor è chiamato floating gate (strato flottante) e il secondo control gate (letteralmente porta di controllo).

In questa posizione la cella ha un valore di 1 mentre per passare a 0 è necessario un processo denominato tunneling. Con questa fase viene eliminato il contatto tra il control gate e il floating gate attraverso una carica elettrica proveniente dalle colonne (dai 10 ai 13 Volt) in grado di dare carica negativa agli elettroni presenti tra i due transistor, che spingono così via il floating gate. Per tornare allo stato di valore 1, è necessaria una nuova carica inversa. La tecnologia Flash è in grado di mantenere i dati anche in assenza di alimentazione proprio perché ogni cella ha bisogno di una carica elettrica per cambiare di stato; nel caso questa non sia presente, la cella rimane del suo valore originale.
  
I test
Per valutare le performance dei nuovi prodotti basati su memoria flash, il laboratorio di Pc Open ha utilizzato HD Tune che, oltre a simulare una sessione di scrittura e lettura per poter analizzare la velocità di trasferimento dei dati (transfer rate) effettua inoltre un’analisi sul tempo di accesso. Le performance indicano come le periferiche prodotte da memorie flash presentino ancora un transfer rate più basso se paragonato a quello degli Hard disk esterni: il disco da 2,5” ha infatti fatto segnare il valore più alto, con 17 MB/s di velocità media. La totale assenza di parti in movimento consente ai dispositivi prodotti da Transcend e Verbatim di garantire tempi di accesso molto più veloci se paragonati a quelli di un Hard disk esterno. Abbiamo provato l’Express Card di Transcend anche in modalità ReadyBoost, effettuando tre cicli di caricamento immagini in Adobe Photoshop CS2. Nel primo ciclo il sistema immagazzina i dati sulla memoria flash, se presente, oppure sul disco rigido, mentre nei cicli a seguire i tempi sono inferiori. I risultati hanno mostrato come l’Access Unit dell’Express Card, dovendo controllare più banchi di memoria rispetto a un pendrive da 4 GB, faccia segnare tempi di caricamento più alti. L’ultimo scenario ha messo a confronto due hard disk sviluppati con differenti tecnologie: da un lato il prodotto di Apacer e dall’altro un normale disco rigido da tre pollici e mezzo.

Le due soluzioni sono state confrontate nella velocità di avvio del sistema, un elemento molto importante soprattutto in sistemi laptop: durante questa fase, il PC ha bisogno di reperire un alto numero di dati collocati in diverse posizioni della memoria.
I risultati mostrano come, grazie a un response time molto più basso, la soluzione flash riesce a far segnare un tempo di avvio più che dimezzato rispetto a un hard disk normale.

Prestazioni delle soluzioni a confronto

Memoria flash Ready Boost Test

Hard Disk tempo d’avvio di Windows

• Il test dell’Apacer SAFT
• Il test del Transcend Express Card SSD