{"id":53836,"date":"2019-12-11T00:00:00","date_gmt":"2019-12-10T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/vvedenie-v-ssd-chast-1-istoricheskaya"},"modified":"2020-02-18T14:01:46","modified_gmt":"2020-02-18T11:01:46","slug":"vvedenie-v-ssd-chast-1-istoricheskaya","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/administrirovanie\/vvedenie-v-ssd-chast-1-istoricheskaya","title":{"rendered":"Introduzione agli SSD. Parte 1. Storico","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Introduzione
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\nLo studio della storia dei dischi \u00e8 l'inizio di un percorso per comprendere i principi di funzionamento degli storage a stato solido. La prima parte del nostro ciclo di articoli \"Introduzione agli SSD\" offrir\u00e0 un'escursione nella storia e permetter\u00e0 di comprendere visivamente la differenza tra SSD e il suo concorrente pi\u00f9 vicino, l'HDD.<\/p>\n

Nonostante l'abbondanza di diversi dispositivi di archiviazione, la popolarit\u00e0 di HDD e SSD al giorno d'oggi \u00e8 indiscutibile. La differenza tra questi due tipi di unit\u00e0 \u00e8 evidente per l'utente medio: l'SSD \u00e8 pi\u00f9 costoso e veloce, mentre l'HDD \u00e8 pi\u00f9 economico e capiente.<\/p>\n

\u00c8 importante prestare attenzione all'unit\u00e0 di misura della capacit\u00e0 delle unit\u00e0 di archiviazione: storicamente, \u00e8 stato stabilito che i prefissi decimali, come kilo- e mega-, nel contesto delle tecnologie informatiche implicano sia la decima che la ventesima potenza di due. Per evitare confusioni, sono stati introdotti i prefissi binari kibi-, mebi- e altri. La differenza tra questi prefissi diventa evidente man mano che la dimensione cresce: acquistando un disco da 240 gigabyte, \u00e8 possibile salvare su di esso 223,5 gibibyte di informazioni.
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Immersione nella storia<\/h2>\n

\n\"Introduzione<\/a><\/noindex>
\nLo sviluppo del primo disco rigido \u00e8 iniziato nel 1952 da IBM. Il 14 settembre 1956 \u00e8 stato annunciato il risultato finale dei lavori \u2014 IBM 350 Model 1. L'unit\u00e0 conteneva 3,75 mebibyte di dati, con dimensioni piuttosto imponenti: 172 centimetri di altezza, 152 centimetri di lunghezza e 74 centimetri di larghezza. All'interno si trovavano 50 dischi sottili rivestiti in ferro puro dal diametro di 610 mm (24 pollici). Il tempo medio di ricerca dei dati sul disco era di circa 600 ms.<\/p>\n

Il tempo passava e IBM migliorava costantemente la tecnologia. Nel 1961 fu presentato IBM 1301<\/a><\/noindex> con una capacit\u00e0 di 18,75 megabyte e testine di lettura su ciascun piatto. Nel IBM 1311<\/a><\/noindex> furono introdotti i cartridge disco rimovibili, e dal 1970 fu implementato nel IBM 3330 un sistema di rilevamento e correzione degli errori. Dopo tre anni, apparve IBM 3340<\/a><\/noindex> noto con il nome di \"Winchester\".<\/p>\n

Winchester (da Winchester rifle)<\/b> \u00e8 il nome comune per fucili e carabine prodotti dalla Winchester Repeating Arms Company negli Stati Uniti nella seconda met\u00e0 del XIX secolo. Erano alcune delle prime armi a ripetizione, che ottennero un'enorme popolarit\u00e0 tra i compratori. Il loro nome deriva dal fondatore della compagnia, Oliver Fisher Winchester.<\/p>\n

IBM 3340 era composto da due spinte da 30 MiB ciascuna, per cui gli ingegneri chiamavano questo disco \"30-30\".<\/b>. Questo nome ricordava il fucile Winchester Model 1894 con munizioni .30-30 Winchester, il che port\u00f2 Kenneth Haughton, responsabile dello sviluppo dell'IBM 3340, a dire: \u00abSe \u00e8 un 30-30, deve essere un Winchester\u00bb (\u00abIf it’s a 30-30, then it must be a Winchester.\u00bb). Da allora, con 'Winchester' si designano non solo i fucili, ma anche i dischi rigidi.<\/p><\/blockquote>\n

\nDopo tre anni, fu rilasciato l'IBM 3350 \u00abMadrid\u00bb con piatti da 14 pollici e un tempo di accesso di 25 ms.<\/p>\n

\"Introduzione<\/a><\/noindex>
\nIl primo SSD \u00e8 stato creato dall'azienda Dataram nel 1976. L'unit\u00e0 Dataram BulkCore consisteva in un telaio con otto moduli di RAM da 256 KiB ciascuno. Rispetto al primo disco rigido, il BulkCore era minuscolo: 50,8 cm di lunghezza, 48,26 cm di larghezza e 40 cm di altezza. Inoltre, il tempo di accesso ai dati in questo modello era di soli 750 ns, cio\u00e8 30000 volte pi\u00f9 veloce rispetto all'HDD pi\u00f9 moderno di quel periodo.<\/p>\n

Nel 1978 fu fondata l'azienda Shugart Technology, che un anno dopo cambi\u00f2 nome in Seagate Technology per evitare conflitti con Shugart Associates. Due anni dopo, Seagate lanci\u00f2 il ST-506 \u2014 il primo disco rigido per computer personali nel fattore di forma da 5,25 pollici con una capacit\u00e0 di 5 MiB.<\/p>\n

Oltre alla nascita della Shugart Technology, il 1978 \u00e8 ricordato per il rilascio del primo SSD Enterprise da parte di StorageTek. Lo StorageTek STC 4305 poteva contenere 45 MiB di dati. Questo SSD \u00e8 stato progettato per sostituire l'IBM 2305, aveva dimensioni simili e costava incredibili 400.000$.<\/p>\n

\"Introduzione<\/a><\/noindex>
\nNel 1982, gli SSD arrivarono sul mercato dei computer personali. L'azienda Axlon svilupp\u00f2 appositamente per l'Apple II un disco SSD basato su chip RAM chiamato RAMDISK 320. Poich\u00e9 l'unit\u00e0 era realizzata con memoria volatile, veniva fornita insieme a una batteria per mantenere l'integrit\u00e0 delle informazioni. La batteria garantiva 3 ore di funzionamento autonomo in caso di interruzione dell'alimentazione.<\/p>\n

Un anno dopo, l'azienda Rodime lanci\u00f2 il primo disco rigido RO352 da 10 MiB nel fattore di forma familiare da 3,5 pollici. Sebbene fosse il primo disco commerciale in questo formato, Rodime essenzialmente non fece nulla di innovativo.<\/p>\n

Il primo prodotto in questo fattore di forma \u00e8 considerato il floppy disk, presentato dalle aziende Tandon e Shugart Associates. Inoltre, le aziende Seagate e MiniScribe raggiunsero un accordo per adottare lo standard industriale da 3,5 pollici,<\/p>\n

\"Introduzione<\/a><\/noindex>
\nNel 1980, l'ingegnere della Toshiba, il professor Fujio Masuoka, registr\u00f2 un brevetto per un nuovo tipo di memoria, chiamata memoria Flash di tipo NOR. Lo sviluppo dur\u00f2 4 anni.<\/p>\n

La memoria NOR rappresenta una classica matrice 2D di conduttori<\/b>, in cui all'intersezione di righe e colonne \u00e8 installata una cella (analoga alla memoria su nuclei magnetici).<\/p><\/blockquote>\n

\nNel 1984, il professor Masuoka parl\u00f2 della sua invenzione alla conferenza International Electronics Developers Meeting, dove la societ\u00e0 Intel valut\u00f2 rapidamente la potenzialit\u00e0 di questo sviluppo. La Toshiba, dove lavorava il professor Masuoka, non considerava la memoria Flash qualcosa di speciale e, quindi, soddisf\u00f2 la richiesta di Intel di realizzare alcuni prototipi per lo studio.<\/p>\n

L'interesse mostrato dalla Intel per lo sviluppo di Fujio spinse la Toshiba a mettere a disposizione cinque ingegneri in aiuto al professor per risolvere il problema della commercializzazione dell'invenzione. La Intel, a sua volta, mise a disposizione trecento dipendenti per creare una propria versione della memoria Flash.<\/p>\n

Mentre Intel e Toshiba conducevano ricerche nel campo delle unit\u00e0 Flash, nel 1986 si verificarono due eventi importanti. In primo luogo, lo standard SCSI fu ufficialmente standardizzato, un insieme di convenzioni per l'interazione tra computer e dispositivi periferici. In secondo luogo, fu sviluppata l'interfaccia AT Attachment (ATA), nota con il nome di marchio Integrated Drive Electronics (IDE), grazie alla quale il controller del disco si spost\u00f2 all'interno del disco.<\/p>\n

Fujio Masuoka lavor\u00f2 per tre anni al miglioramento della tecnologia di memoria Flash e nel 1987 svilupp\u00f2 la memoria NAND.<\/p>\n

La memoria NAND \u00e8 la stessa della memoria NOR, organizzata in un array tridimensionale<\/b>. La principale differenza fu che l'algoritmo di accesso a ciascuna cella divenne pi\u00f9 complesso, l'area delle celle si ridusse e la capacit\u00e0 totale aument\u00f2 significativamente.<\/p><\/blockquote>\n

\nUn anno dopo, la Intel svilupp\u00f2 la propria memoria Flash di tipo NOR, mentre la societ\u00e0 Digipro cre\u00f2 un'unit\u00e0 chiamata Flashdisk. La prima versione del Flashdisk, nella configurazione massima, conteneva 16 MiB di dati e costava meno di 500$<\/p>\n

\"Introduzione<\/a><\/noindex>
\nAlla fine degli anni '80 e all'inizio degli anni '90, i produttori di hard disk si contendevano la riduzione delle dimensioni dei dischi. Nel 1989, la PrairieTek rilasci\u00f2 il disco PrairieTek 220 da 20 MiB nel fattore di forma da 2.5 pollici. Due anni dopo, la Integral Peripherals cre\u00f2 il disco Integral Peripherals 1820 \"Mustang\" con la stessa capacit\u00e0, ma da 1.8 pollici. Un anno dopo, la Hewlett-Packard ridusse la dimensione del disco a 1.3 pollici.<\/p>\n

L'azienda Seagate ha mantenuto la sua fedelt\u00e0 ai dischi nel formato da 3,5 pollici e ha puntato ad aumentare la velocit\u00e0 di rotazione, lanciando nel 1992 il suo famoso modello Barracuda, il primo disco rigido con una velocit\u00e0 di rotazione del disco di 7200 giri al minuto. Ma Seagate non intendeva fermarsi qui. Nel 1996, i dischi della linea Seagate Cheetah hanno raggiunto una velocit\u00e0 di rotazione di 10000 giri al minuto e, dopo quattro anni, la versione X15 \u00e8 arrivata addirittura a 15000 giri al minuto.<\/p>\n

Nel 2000, l'interfaccia ATA \u00e8 stata ribattezzata PATA. Il motivo \u00e8 stato l'emergere dell'interfaccia Serial ATA (SATA) con cavi pi\u00f9 compatti, supporto per la \"sostituzione a caldo\" e maggiore velocit\u00e0 di trasferimento dati. Anche in questo caso, Seagate ha preso l'iniziativa, lanciando il primo disco rigido con questo tipo di interfaccia nel 2002.<\/p>\n

La produzione di memoria Flash era inizialmente molto costosa, ma all'inizio degli anni 2000 i costi sono diminuiti drasticamente. Questo \u00e8 stato sfruttato dall'azienda Transcend, che nel 2003 ha lanciato dischi SSD con capacit\u00e0 da 16 a 512 MiB. Tre anni dopo, le aziende Samsung e SanDisk si sono unite alla produzione di massa. Nello stesso anno, IBM ha venduto la sua divisione dischi alla Hitachi.<\/p>\n

Gli SSD stavano guadagnando popolarit\u00e0 e si \u00e8 presentato un problema evidente: l'interfaccia SATA era pi\u00f9 lenta rispetto agli SSD stessi. Per risolvere questo problema, il gruppo di lavoro NVM Express ha iniziato a sviluppare NVMe, una specifica per protocolli di accesso agli SSD direttamente attraverso il bus PCIe, bypassando il \"mediatore\" rappresentato dal controller SATA. Questo avrebbe permesso di accedere ai dati alla velocit\u00e0 del bus PCIe. Due anni dopo, la prima versione della specifica era pronta e, un anno dopo, \u00e8 stato introdotto il primo SSD NVMe.<\/p>\n

Differenze tra SSD e HDD moderni<\/h2>\n

\nA livello fisico, la differenza tra SSD e HDD \u00e8 facilmente visibile: gli SSD non hanno elementi meccanici e le informazioni sono memorizzate nelle celle di memoria. L'assenza di componenti mobili consente un accesso rapido ai dati in qualsiasi punto della memoria; tuttavia, esiste un limite al numero di cicli di scrittura. A causa della limitazione dei cicli di scrittura per ogni cella di memoria, c'\u00e8 bisogno di un meccanismo di bilanciamento: l'equilibratura dell'usura delle celle trasferendo i dati tra di esse. Questo compito \u00e8 svolto dal controller del disco.<\/p>\n

Per effettuare il bilanciamento, il controller SSD deve sapere quali celle sono occupate e quali sono libere. La scrittura di dati in una cella \u00e8 qualcosa che il controller pu\u00f2 monitorare autonomamente, ma non vale lo stesso per la cancellazione. Come \u00e8 noto, i sistemi operativi (SO) non cancellano i dati dal disco quando un utente elimina un file, ma contrassegnano le aree di memoria corrispondenti come libere. Questa soluzione evita l'attesa di un'operazione disco durante l'utilizzo di un HDD, ma \u00e8 assolutamente inadeguata per l'uso con un SSD. Il controller del disco SSD lavora con i byte, e non con i filesystem, e pertanto richiede una notifica separata per la cancellazione di un file.<\/p>\n

\u00c8 cos\u00ec che \u00e8 nato il comando TRIM (ingl. \u2014 rifilare), grazie al quale il SO avvisa il controller del disco SSD della liberazione di una specifica area di memoria. Il comando TRIM cancella in modo irreversibile i dati dal disco. Non tutti i sistemi operativi sono a conoscenza della necessit\u00e0 di inviare questo comando agli SSD, e i controller RAID hardware in modalit\u00e0 array di dischi non inviano mai TRIM ai dischi.<\/p>\n

Continua\u2026<\/h2>\n

\nNelle prossime parti parleremo dei fattori di forma, delle interfacce di connessione e dell'organizzazione interna degli SSD.<\/p>\n

Nel nostro laboratorio Selectel Lab<\/a><\/noindex> Puoi testare autonomamente i moderni dischi HDD e SSD e trarre le tue conclusioni.<\/p><\/blockquote>\n

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E tu, cosa ne pensi, gli SSD riusciranno a soppiantare gli HDD?<\/h2>\n