SSDs, HHDs, ReadyBoost e ReadyDrive

SSDs, HHDs, ReadyBoost e ReadyDrive
Embora as taxas de transferência (na maioria dos modelos) seja comparável à de um HD modesto, os SDDs oferecem tempos de acesso extremamente baixos, o que melhora o desempenho consideravelmente em uma grande gama de aplicativos e reduz bastante o tempo de boot. Os SDDs oferecem também a vantagem de consumirem muito menos eletricidade, serem mais resistentes mecanicamente (por não possuírem partes móveis), além de serem completamente silenciosos.

Em compensação, eles possuem uma desvantagem fatal, que é a questão do custo. Em março de 2007, um SDD de 32 GB da Ridata (um dos modelos mais acessíveis) custava US$ 475, isso se comprado em quantidade, diretamente do fabricante. Naturalmente, os preços devem cair com a passagem do tempo, mas isso será um processo gradual, acompanhando a queda no custo por megabyte da memória flash.

Devido à grande diferença de preço, os SSDs ficarão de início restritos aos notebooks ultraportáteis, onde suas vantagens são melhor aproveitadas. Conforme o custo da memória flash for caindo, é possível que eles passem a concorrer com os discos magnéticos em outras áreas, mas isso ainda demorará alguns anos.
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Um meio termo entre os SSDs e os HDs tradicionais são os HHDs (Hybrid Hard Drives, ou HDs híbridos), que são HDs tradicionais, que incorporam chips de memória flash, usados como um buffer de dados.

Todos os HDs atuais incluem uma pequena quantidade de memória SRAM, usada como cache de disco. O cache é bastante rápido, mas é limitado por dois fatores: é muito pequeno (8 MB na maioria dos HDs atuais, já que a memória SRAM é muito cara) e por perder os dados armazenados quando o micro é desligado.

Num HHD é usada uma quantidade generosa de memória flash (1 GB em muitos modelos), que tem a função de armazenar dados freqüentemente acessados (como arquivos carregados durante o boot), de forma que eles continuem disponíveis depois de desligar o micro e possam ser usados no próximo boot, e também servir como um buffer de dados, permitindo que arquivos sejam salvos na memória flash e copiados para os discos magnéticos quando for mais conveniente. Neste caso não existe problema de perda de dados armazenados no buffer ao desligar o micro no botão, pois os dados ficam retidos na memória flash e são gravados nos discos magnéticos no boot seguinte.

Além dos ganhos de desempenho, sobretudo a potencial redução no tempo de boot, o buffer permite que o HD fique mais tempo em modo de economia de energia, já que não é preciso “acordar” o HD ao salvar arquivos ou quando o sistema precisa atualizar arquivos de log, por exemplo, operações que podem ser realizadas no buffer. Isto acaba tornando a tecnologia bastante interessante para os notebooks, onde o HD chega a representar um quarto do consumo elétrico total.

Naturalmente, a memória flash é muito mais lenta que a memória SRAM tipicamente usada no cache de disco e mais lenta até mesmo que os discos magnéticos em leitura ou gravação de arquivos seqüenciais. Ao salvar um arquivo grande (uma imagem de DVD, por exemplo), a gravação é feita diretamente nos discos magnéticos, sem passar pelo buffer.

Temos também a tecnologia Robson, desenvolvida pela Intel, onde temos um buffer similar, instalado na placa mãe. Os chips de memória flash podem ser incorporados diretamente na placa, ou instalados através de uma placa de expansão (fica a cargo do fabricante):
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Em ambos os casos, o buffer se comunica com o chipset através do barramento PCI Express e ele (chipset), com a ajuda de um driver instalado no sistema operacional, se encarrega de usar o buffer para cachear as operações do HD. O princípio de funcionamento e o resultado prático é o mesmo que usar um HHD, a única grande diferença é que o dinheiro vai para a Intel, ao invés de para o fabricante do HD ;). A tecnologia Robson foi introduzida no chipset i965GM, usado na segunda geração da plataforma Centrino, mas fica a cargo do fabricante usar o buffer ou não.

Tanto no caso dos HHDs, quanto na tecnologia Robson, é necessário que exista suporte por parte do sistema operacional. Toda a idéia de usar memória flash para acelerar o acesso ao HD foi inicialmente proposta pela própria Microsoft, de forma que o Vista já vem com suporte de fábrica, através do ReadyDrive. No caso do Linux é de se esperar que tenhamos um driver incorporado ao Kernel assim que os dispositivos começarem a se tornar populares. A maior dúvida recai sobre o XP e as versões anteriores do Windows.

Continuando, temos ainda o ReadyBoost, oferecido pelo Vista, onde um pendrive é usado para criar uma espécie de cache, acelerando o carregamento dos programas. O ReadyBoost é um recurso que parece aparentemente simples, mas que se revela complexo e até contraditório depois de examinado um pouco mais minuciosamente.
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Desde que você utilize um pendrive de fabricação recente, de 1 GB ou mais, ligado a uma porta USB 2.0, você realmente perceberá diferença no tempo de carregamento dos programas. Muitos jogos e aplicativos maiores podem chegar a carregar em metade do tempo, além da performance geral melhorar um pouco (principalmente em micros com apenas 512 MB de RAM). Mas, se você medir as taxa de transferência do pendrive e do HD, vai perceber que, quase sempre, o HD é mais rápido. Como pode então o pendrive melhorar o desempenho?

A questão central é que o HD é rápido em leitura seqüencial, onde são lidos grandes blocos de dados, situados em setores adjacentes. Um HD moderno pode facilmente superar a marca de 60 MB/s, enquanto o pendrive fornecerá 15, 20, ou, quem sabe, 30 MB/s. Apesar disso, o HD possui um tempo de acesso muito alto e por isso pode oferecer taxas de transferências incrivelmente baixas (muitas vezes 2 MB/s ou menos) ao ler vários arquivos pequenos espalhados. Neste quesito o pendrive leva uma grande vantagem. Para você ter uma idéia da diferença, um HD com tempo de acesso de 13 milessegundos seria capaz de realizar pouco mais de 60 leituras a setores aleatórios por segundo, enquanto mesmo um pendrive de velocidade modesta pode atingir facilmente mais de 4.000.

Outra questão é que o pendrive e o HD são dois dispositivos distintos, ligados a barramentos separados, de forma que o sistema pode ler dados nos dois simultaneamente. O sistema aproveita então para copiar os arquivos pequenos, ou que estão gravados em setores distantes entre si do HD para o pendrive, além de usá-lo para armazenar parte da memória swap (exemplo de aplicação onde a baixa latência do pendrive oferece vantagens), fazendo com que o HD possa se concentrar em ler os arquivos maiores, função na qual é mais rápido.

Como a memória flash não é volátil, os dados continuam lá, prontos para serem usados nos boots subseqüentes, sem que precisem ser novamente transferidos a partir do HD. O principal problema com o ready boost é que a memória flash possui um limite de ciclos de leitura, de forma que o uso intenso pode fazer com que o pendrive apresente defeito depois de um ou dois anos de uso, sobretudo nos pendrives mais baratos, que utilizam chips de mais baixa qualidade.

O risco de defeito prematuro devido ao esgotamento dos ciclos de leitura da memória flash também existe nos HHDs. Neles entretanto, o risco acaba sendo menor, pois os fabricantes se vêem obrigados a usar chips de melhor qualidade e a implementarem sistemas de proteção adicionais. Um dos mais básicos consiste em “rotacionar” os dados, evitando que grande parte das leituras sejam concentradas em alguns poucos setores. Outra possibilidade é implantar um sistema de correção de erros e marcação dos setores defeituosos, algo similar à marcação de badblocks nos discos magnéticos do HD.

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