{"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\/pt\/blog\/administrirovanie\/vvedenie-v-ssd-chast-1-istoricheskaya","title":{"rendered":"Introdu\u00e7\u00e3o aos SSDs. Parte 1. Hist\u00f3rico","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Introdu\u00e7\u00e3o
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\nO estudo da hist\u00f3ria dos discos \u00e9 o in\u00edcio do caminho para entender os princ\u00edpios de funcionamento dos dispositivos de armazenamento em estado s\u00f3lido. A primeira parte do nosso ciclo de artigos 'Introdu\u00e7\u00e3o ao SSD' far\u00e1 um passeio pela hist\u00f3ria e permitir\u00e1 entender claramente a diferen\u00e7a entre o SSD e seu concorrente mais pr\u00f3ximo \u2014 o HDD.<\/p>\n

Apesar da abund\u00e2ncia de diferentes dispositivos de armazenamento, a popularidade do HDD e do SSD na atualidade \u00e9 indiscut\u00edvel. A diferen\u00e7a entre esses dois tipos de armazenadores \u00e9 evidente para o consumidor: o SSD \u00e9 mais caro e mais r\u00e1pido, enquanto o HDD \u00e9 mais barato e possui maior capacidade.<\/p>\n

Uma aten\u00e7\u00e3o especial deve ser dada \u00e0 unidade de medida da capacidade dos armazenadores: historicamente, as defini\u00e7\u00f5es decimais, como quilo e mega, no contexto de tecnologia da informa\u00e7\u00e3o, referem-se tanto \u00e0 d\u00e9cima quanto \u00e0 vig\u00e9sima pot\u00eancia de dois. Para evitar confus\u00f5es, foram introduzidos prefixos bin\u00e1rios, como gibi e mebi. A diferen\u00e7a desses prefixos se torna percept\u00edvel \u00e0 medida que o volume aumenta: ao comprar um disco de 240 gigabytes, voc\u00ea pode armazenar nele 223,5 gibibytes de informa\u00e7\u00f5es.
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Mergulhando na hist\u00f3ria<\/h2>\n

\n\"Introdu\u00e7\u00e3o<\/a><\/noindex>
\nO desenvolvimento do primeiro disco r\u00edgido come\u00e7ou em 1952 pela IBM. Em 14 de setembro de 1956, foi anunciado o resultado final das pesquisas \u2014 IBM 350 Model 1. O dispositivo armazenava 3,75 mebibytes de dados em dimens\u00f5es bastante impressionantes: 172 cent\u00edmetros de altura, 152 cent\u00edmetros de comprimento e 74 cent\u00edmetros de largura. Dentro dele estavam 50 discos finos revestidos de ferro puro com di\u00e2metro de 610 mm (24 polegadas). O tempo m\u00e9dio de busca de dados no disco levava cerca de 600 ms.<\/p>\n

O tempo passou, e a IBM melhorou constantemente a tecnologia. Em 1961, foi apresentado o IBM 1301<\/a><\/noindex> com capacidade de 18,75 megabytes, com cabe\u00e7otes de leitura em cada prato. No IBM 1311<\/a><\/noindex> foram introduzidos cartuchos de disco remov\u00edveis, e a partir de 1970, com o IBM 3330, foi implementado um sistema de detec\u00e7\u00e3o e corre\u00e7\u00e3o de erros. Tr\u00eas anos depois, surgiu o IBM 3340<\/a><\/noindex> conhecido como 'Winchester'.<\/p>\n

Winchester (do ingl\u00eas Winchester rifle)<\/b> \u00e9 o nome gen\u00e9rico para rifles e espingardas produzidos pela Winchester Repeating Arms Company nos Estados Unidos na segunda metade do s\u00e9culo XIX. Eram algumas das primeiras espingardas de repeti\u00e7\u00e3o que se tornaram extremamente populares entre os compradores. O nome \u00e9 uma homenagem ao fundador da empresa \u2014 Oliver Fisher Winchester.<\/p>\n

O IBM 3340 consistia em dois spindles de 30 MiB cada, raz\u00e3o pela qual os engenheiros chamavam esse disco de '30-30'.<\/b>. Este nome lembrava o rifle Winchester Model 1894 com cartuchos .30-30 Winchester, o que fez Kenneth Haughton, que liderava o desenvolvimento do IBM 3340, dizer: \"Se \u00e9 30-30, ent\u00e3o deve ser um Winchester\". Desde ent\u00e3o, \"Winchester\" \u00e9 usado para se referir n\u00e3o apenas a rifles, mas tamb\u00e9m a discos r\u00edgidos.<\/p><\/blockquote>\n

\nTr\u00eas anos depois, foi lan\u00e7ado o IBM 3350 \"Madrid\" com discos de 14 polegadas e tempo de acesso de 25 ms.<\/p>\n

\"Introdu\u00e7\u00e3o<\/a><\/noindex>
\nO primeiro SSD foi criado pela Dataram em 1976. O armazenamento Dataram BulkCore consistia em um chassi com oito m\u00f3dulos de RAM de 256 KiB cada. Em compara\u00e7\u00e3o com o primeiro disco r\u00edgido, o BulkCore era min\u00fasculo: 50,8 cm de comprimento, 48,26 cm de largura e 40 cm de altura. O tempo de acesso a dados neste modelo foi de apenas 750 ns, 30.000 vezes mais r\u00e1pido do que o HDD mais avan\u00e7ado da \u00e9poca.<\/p>\n

Em 1978, foi fundada a Shugart Technology, que um ano depois mudaria seu nome para Seagate Technology para evitar conflitos com a Shugart Associates. Dois anos depois, a Seagate lan\u00e7ou o ST-506 \u2014 o primeiro disco r\u00edgido para computadores pessoais no formato de 5,25 polegadas com capacidade de 5 MiB.<\/p>\n

Al\u00e9m do surgimento da Shugart Technology, 1978 foi lembrado pelo lan\u00e7amento do primeiro SSD Enterprise pela StorageTek. O StorageTek STC 4305 suportava 45 MiB de dados. Este SSD foi desenvolvido como substituto do IBM 2305, tinha tamanhos semelhantes e custava incr\u00edveis 400.000 d\u00f3lares.<\/p>\n

\"Introdu\u00e7\u00e3o<\/a><\/noindex>
\nEm 1982, o SSD chegou ao mercado de computadores pessoais. A Axlon desenvolveu um disco SSD baseado em chips de RAM chamado RAMDISK 320, especificamente para o Apple II. Como o armazenamento foi criado com mem\u00f3ria vol\u00e1til, uma bateria era fornecida para manter as informa\u00e7\u00f5es. A capacidade da bateria era suficiente para 3 horas de opera\u00e7\u00e3o cont\u00ednua em caso de perda de energia.<\/p>\n

Um ano depois, a Rodime lan\u00e7ou o primeiro disco r\u00edgido RO352 de 10 MiB no formato de 3,5 polegadas, comum para os usu\u00e1rios modernos. Embora este fosse o primeiro disco comercial nesse formato, a Rodime, na verdade, n\u00e3o fez nada inovador.<\/p>\n

O primeiro produto nesse formato \u00e9 considerado o disquete, apresentado pelas empresas Tandon e Shugart Associates. Al\u00e9m disso, as empresas Seagate e MiniScribe concordaram em adotar o padr\u00e3o industrial de 3,5 polegadas, \"deixando de fora\" a Rodime, que enfrentou o destino de se tornar uma \"troll de patentes\" e a sa\u00edda total da ind\u00fastria de armazenamento.<\/p>\n

\"Introdu\u00e7\u00e3o<\/a><\/noindex>
\nEm 1980, o engenheiro da Toshiba, professor Fujio Masuoka, registrou uma patente para um novo tipo de mem\u00f3ria, chamada de mem\u00f3ria Flash tipo NOR. O desenvolvimento levou 4 anos.<\/p>\n

A mem\u00f3ria NOR representa uma matriz cl\u00e1ssica de condutores 2D<\/b>, onde h\u00e1 uma c\u00e9lula instalada na interse\u00e7\u00e3o de linhas e colunas (semelhante \u00e0 mem\u00f3ria com n\u00facleos magn\u00e9ticos).<\/p><\/blockquote>\n

\nEm 1984, o professor Masuoka apresentou sua inven\u00e7\u00e3o na confer\u00eancia International Electronics Developers Meeting, onde a Intel rapidamente avaliou o potencial dessa tecnologia. A empresa Toshiba, onde o professor Masuoka trabalhava, n\u00e3o considerava a mem\u00f3ria Flash algo especial e, portanto, atendeu ao pedido da Intel para criar alguns prot\u00f3tipos para estudo.<\/p>\n

O interesse demonstrado pela Intel na pesquisa de Fujio incentivou a Toshiba a designar cinco engenheiros para ajudar o professor a resolver o problema da comercializa\u00e7\u00e3o da inven\u00e7\u00e3o. A Intel, por sua vez, alocou trezentos funcion\u00e1rios para criar sua pr\u00f3pria vers\u00e3o da mem\u00f3ria Flash.<\/p>\n

Enquanto a Intel e a Toshiba desenvolviam unidades Flash, em 1986 ocorreram dois eventos importantes. Primeiro, o SCSI foi oficialmente padronizado \u2014 um conjunto de acordos para a intera\u00e7\u00e3o entre computadores e dispositivos perif\u00e9ricos. Em segundo lugar, a interface AT Attachment (ATA) foi desenvolvida, conhecida pela marca Integrated Drive Electronics (IDE), que permitiu que o controlador de disco fosse incorporado ao pr\u00f3prio disco.<\/p>\n

Fujio Masuoka trabalhou durante tr\u00eas anos para melhorar a tecnologia de mem\u00f3ria Flash e, at\u00e9 1987, desenvolveu a mem\u00f3ria NAND.<\/p>\n

A mem\u00f3ria NAND \u00e9 a mesma mem\u00f3ria NOR, organizada em uma matriz tridimensional<\/b>. A principal diferen\u00e7a \u00e9 que o algoritmo de acesso a cada c\u00e9lula se tornou mais complexo, a \u00e1rea das c\u00e9lulas diminuiu e a capacidade total aumentou significativamente.<\/p><\/blockquote>\n

\nUm ano depois, a Intel desenvolveu sua pr\u00f3pria mem\u00f3ria Flash tipo NOR, e a empresa Digipro criou um dispositivo baseado nela chamado Flashdisk. A primeira vers\u00e3o do Flashdisk, em sua configura\u00e7\u00e3o m\u00e1xima, armazenava 16 MiB de dados e custava menos de 500$.<\/p>\n

\"Introdu\u00e7\u00e3o<\/a><\/noindex>
\nNo final dos anos 80 e in\u00edcio dos anos 90, os fabricantes de discos r\u00edgidos competiam para reduzir o tamanho dos discos. Em 1989, a PrairieTek lan\u00e7ou o disco PrairieTek 220 de 20 MiB no formato de 2,5 polegadas. Dois anos depois, a Integral Peripherals criou o disco Integral Peripherals 1820 \"Mustang\" com o mesmo volume, mas j\u00e1 de 1,8 polegadas. Um ano depois, a Hewlett-Packard reduziu o tamanho do disco para 1,3 polegadas.<\/p>\n

A empresa Seagate manteve-se fiel aos discos no formato de 3,5 polegadas e apostou no aumento da velocidade de rota\u00e7\u00e3o, lan\u00e7ando em 1992 seu famoso modelo Barracuda, o primeiro disco r\u00edgido com uma velocidade de rota\u00e7\u00e3o de 7200 rota\u00e7\u00f5es por minuto. Mas a Seagate n\u00e3o pretendia parar por a\u00ed. Em 1996, os discos da linha Seagate Cheetah atingiram uma velocidade de rota\u00e7\u00e3o de 10000 rota\u00e7\u00f5es por minuto, e quatro anos depois, a modifica\u00e7\u00e3o X15 girava a impressionantes 15000 rota\u00e7\u00f5es por minuto.<\/p>\n

Em 2000, a interface ATA passou a ser chamada de PATA. A raz\u00e3o para isso foi o surgimento da interface Serial ATA (SATA), com cabos mais compactos, suporte a 'troca a quente' e maior velocidade de transfer\u00eancia de dados. A Seagate tamb\u00e9m se destacou nesse aspecto, lan\u00e7ando o primeiro disco r\u00edgido com essa interface em 2002.<\/p>\n

A produ\u00e7\u00e3o de mem\u00f3ria Flash era inicialmente muito cara, mas no in\u00edcio dos anos 2000, os pre\u00e7os ca\u00edram abruptamente. A empresa Transcend aproveitou essa oportunidade e, em 2003, lan\u00e7ou discos SSD com capacidades de 16 a 512 MiB. Tr\u00eas anos depois, as empresas Samsung e SanDisk come\u00e7aram a produzir em massa. Nesse mesmo ano, a IBM vendeu sua divis\u00e3o de discos para a Hitachi.<\/p>\n

Os discos de estado s\u00f3lido come\u00e7aram a ganhar popularidade e surgiu um problema \u00f3bvio: a interface SATA era mais lenta do que os pr\u00f3prios SSDs. Para resolver esse problema, o grupo de trabalho NVM Express come\u00e7ou a desenvolver o NVMe \u2014 uma especifica\u00e7\u00e3o para protocolos de acesso a SSDs diretamente pela interface PCIe, contornando o 'intermedi\u00e1rio' que era o controlador SATA. Isso permitiria acessar os dados na velocidade da linha PCIe. Dois anos depois, a primeira vers\u00e3o da especifica\u00e7\u00e3o estava pronta, e um ano depois, o primeiro SSD NVMe foi lan\u00e7ado.<\/p>\n

Diferen\u00e7as entre SSDs e HDDs modernos<\/h2>\n

\nNo n\u00edvel f\u00edsico, a diferen\u00e7a entre SSDs e HDDs \u00e9 facilmente percept\u00edvel: os SSDs n\u00e3o possuem elementos mec\u00e2nicos, e a informa\u00e7\u00e3o \u00e9 armazenada em c\u00e9lulas de mem\u00f3ria. A aus\u00eancia de partes m\u00f3veis resulta em acesso r\u00e1pido aos dados em qualquer parte da mem\u00f3ria; no entanto, existe uma limita\u00e7\u00e3o no n\u00famero de ciclos de grava\u00e7\u00e3o. Devido ao n\u00famero limitado de ciclos de grava\u00e7\u00e3o em cada c\u00e9lula de mem\u00f3ria, h\u00e1 uma necessidade de um mecanismo de balanceamento \u2014 equaliza\u00e7\u00e3o do desgaste das c\u00e9lulas por meio da transfer\u00eancia de dados entre elas. Essa tarefa \u00e9 desempenhada pelo controlador do disco.<\/p>\n

Para que o controlador SSD realize o balanceamento, \u00e9 necess\u00e1rio saber quais c\u00e9lulas est\u00e3o ocupadas e quais est\u00e3o livres. O controlador consegue rastrear a grava\u00e7\u00e3o de dados em uma c\u00e9lula sozinho, mas n\u00e3o pode dizer o mesmo sobre a exclus\u00e3o. Como \u00e9 bem sabido, os sistemas operacionais (SO) n\u00e3o apagam os dados do disco quando um arquivo \u00e9 exclu\u00eddo, mas marcam as \u00e1reas de mem\u00f3ria correspondentes como livres. Essa solu\u00e7\u00e3o elimina a necessidade de esperar pela opera\u00e7\u00e3o do disco ao usar HDD, mas \u00e9 completamente inadequada para o funcionamento do SSD. O controlador do disco SSD trabalha com bytes e n\u00e3o com sistemas de arquivos, e portanto, exige uma notifica\u00e7\u00e3o separada sobre a exclus\u00e3o do arquivo.<\/p>\n

Assim surgiu o comando TRIM, pelo qual o SO informa ao controlador do SSD sobre a libera\u00e7\u00e3o de uma determinada \u00e1rea de mem\u00f3ria. O comando TRIM apaga dados do disco de forma irrevers\u00edvel. Nem todos os sistemas operacionais sabem da necessidade de enviar este comando para os dispositivos de estado s\u00f3lido, e os controladores RAID de hardware em modo de matriz de discos nunca enviam TRIM para os discos.<\/p>\n

Continua\u2026<\/h2>\n

\nNas pr\u00f3ximas partes, vamos falar sobre fatores de forma, interfaces de conex\u00e3o e sobre a organiza\u00e7\u00e3o interna dos dispositivos de estado s\u00f3lido.<\/p>\n

Em nosso laborat\u00f3rio Selectel Lab<\/a><\/noindex> Voc\u00ea pode testar por conta pr\u00f3pria os modernos discos HDD e SSD e formar suas pr\u00f3prias conclus\u00f5es.<\/p><\/blockquote>\n

Apenas usu\u00e1rios registrados podem participar da pesquisa. Entre<\/a><\/noindex>, por favor.<\/p>\n

E o que voc\u00ea acha, o SSD conseguir\u00e1 substituir o HDD?<\/h2>\n