Puede que hayas oído acerca de discos SSD sin memoria DRAM, o DRAMless. Pero, ¿qué es un disco DRAM-less? ¿Para qué necesita memoria DRAM un disco SSD? Vamos a explicar por qué es importante la memoria DRAM en un SSD, como afecta el hecho de tener o no esta memoria y qué discos SSD actuales son DRAM-less.
Índice de contenidos
Como se leen y escriben los datos en un SSD
Para entender por qué necesita memoria DRAM un disco SSD tenemos que entender primero como accede un disco SSD a los datos que tiene almacenados, ya sea para leerlos o para escribirlos. Mencionar que cuando hablamos de la memoria DRAM de un disco SSD, se trata de un chip de memoria que tiene el disco en su interior, en ningún momento se toca la memoria RAM del equipo para nada. La memoria DRAM no es más que un tipo de memoria RAM, y sus siglas significan Dynamic RAM (Random Access Memory, o memoria de acceso aleatorio en español).
- Arranque más rápido; cargue archi vos más rápido; mejore la capacidad de respuesta general del sistema
- Un 300% veces más rápido que un disco duro normal
- Mejora la vida útil de la batería porque es 45 veces más eficiente en términos energéticos que un disco duro...
LBA
Cuando el sistema operativo pide al disco que le entregue datos (por ejemplo, un documento que guardamos ayer), le pide que le traiga los datos que tiene almacenados en una dirección (lógica) determinada. Esta dirección lógica se llama LBA (Large Block Address en inglés), y su origen está en los discos duros tradicionales HDD. El problema es que un disco SSD no guarda ni administra los datos almacenados de la misma manera que un disco HDD.
Un SSD guarda bloques de 4 KiloBytes de datos, y solo puede leer o escribir bloques completos. Así que, si guardamos un archivo que ocupa 10 bytes en el SSD, este tendrá que escribir (y utilizar) un bloque de 4 KB para almacenar ese archivo de tan solo 10 bytes. Si editamos ese archivo de 10 bytes y eliminamos 1 byte, quedando un archivo de 9 bytes, el SSD no puede eliminar solamente ese byte que hemos eliminado. En vez de eso, tiene que leer el bloque de 4 KB y escribirlo de nuevo en otro bloque libre, esta vez escribiendo solo los 9 bytes que hemos guardado. Esto, como se puede apreciar, genera muchas escrituras redundantes a las celdas de memoria del SSD, que recordemos, se desgasta con cada escritura.
Wear leveling (balanceo de desgaste)
Tenemos que tener en cuenta que los discos SSD se desgastan con las escrituras, es por ello que el controlador del SSD tiene que llevar a cabo una tarea, llamada wear leveling, o balanceo del desgaste si lo tradujéramos al castellano. Lo que este proceso hace es mover los datos de unas celdas a otras a menudo, para que no sean siempre las mismas celdas (en las que están los datos que tenemos guardados en el disco) las que se desgastan, mientras el resto de celdas (espacio libre) no se usan nunca. Esto significa que los datos se mueven dentro del SSD de unas celdas a otras. Pero el SSD no informa de estos cambios de las posiciones donde están los datos al sistema operativo, que seguirá pidiendo las direcciones LBA al SSD.
Flash Translation Layer o FTL (traducción de direcciones en la memoria flash)
Es fácil entender entonces, que la controladora del disco SSD necesita traducir las direcciones lógicas LBA que le pide el sistema operativo, a las posiciones físicas de memoria donde se encuentran esos datos concretos actualmente (después de que el proceso de wear leveling los haya movido de unas celdas a otras). Esto se llama Flash Translation Layer (FTL). Para poder hacer esto, la controladora del SSD debe mantener actualizada una tabla, similar a una hoja de calculo gigante, donde guarda el número de celda dentro de la memoria del SSD en donde se encuentra cada dirección LBA. De esta forma puede encontrar los datos que le pide el sistema operativo mediante direcciones LBA.
Así pues, podemos decir que el sistema operativo tiene un mapa lógico de donde están los datos, mientras que el SSD tiene un mapa físico de donde están esos datos. Hay que traducirlos entre si para que el disco le pueda ofrecer al sistema operativo los datos que ha pedido y no otros.
Memoria DRAM en un disco SSD
La memoria DRAM es mucho más rápida que las memorias flash o NAND de un disco duro SSD. Pero ¿para qué necesita memoria DRAM un disco SSD? Pues para guardar la tabla de traducciones (FTL) de la que hablábamos en la sección anterior. Esta hoja de cálculo gigante que le permite a la controladora traducir una dirección LBA que le manda el sistema operativo a una celda o posición concreta dentro del SSD donde se encuentran los datos que se le han pedido al disco.
Memoria DRAM vs caché de escritura SLC
No debemos confundir la memoria DRAM con la caché de escritura SLC. En esta última, que suele ser RAM DDR o chips SLC, se almacenan temporalmente los datos que el usuario escribe al disco, para transferirlos luego tranquilamente a la NAND, más lenta. El problema es que, cuando se llena la caché (que suele tener un tamaño de entre 4GB y 150GB, según la capacidad del disco), las velocidades de transferencia bajan muy notablemente.
Hay que tener cuidado porque algunos fabricantes especifican que los chips de memoria de su disco SSD son SLC, cuando en realidad se están refiriendo a los chips de la caché y no las memorias principales del disco, que son 3D-QLC, 3D-TLC o TLC a secas. Es muy raro a estas alturas encontrar discos SSD con memorias SLC que no sean la caché.
Beneficios de un SSD con DRAM
- Capacidad de 240 GB, durabilidad de 60 TB
- Velocidad de lectura/escritura secuencial de hasta 555/540 MB/s
- Memoria TLC 3D BiCS de 64-layers
Rendimiento
Si un disco SSD no tiene memoria DRAM (se trata de un disco DRAM-less), esta tabla se tiene que almacenar en una parte de las celdas de memoria flash o NAND del SSD. Como la memoria DRAM es más rápida, el acceso y modificación de esta tabla por parte de la controladora se hará en un tiempo menor que si la tabla estuviera en la memoria flash o NAND. Por lo tanto, al tener esta tabla guardada en la memoria DRAM del disco SSD, las traducciones se harán de forma más rápida y los datos estarán disponibles antes, haciendo que el rendimiento del disco sea más elevado.
Desgaste
Pero la mejora de rendimiento no es la única ni la mayor ventaja de un disco con memoria DRAM. Si esta tabla FTL, que tiene millones de entradas y se está actualizando constantemente, está almacenada en la memoria flash o NAND del disco, que recordemos, se desgasta con las escrituras, lo que estamos haciendo es desgastar las celdas del disco mucho más rápidamente que si la tabla se mantiene en la memoria DRAM. En este último caso, la tabla se escribe a la memoria flash o NAND cada cierto tiempo, para tener una copia actualizada cuando se apaga el equipo, pero el desgaste es mucho menor que si estamos constantemente actualizándola.
Garantía/TBW
Al no tener memoria RAM, la controladora de un disco DRAM-less es más sencilla, y estas no son tan eficientes en la corrección de errores (ECC), lo que significa que un disco DRAM-less va a durar menos, pues es más fácil que fallen celdas y que la controladora no pueda recuperar los datos. Es por esto que los fabricantes ofrecen cifras de TBW y periodos de garantía más cortos para los discos SSD DRAM-less. Algunos SSD DRAM-less alcanzan la cifra de TBW especificada por el fabricante en tan solo 1 año.
Ventajas de un disco DRAM-less
Evidentemente, un disco sin memoria DRAM tiene menos componentes y usa una controladora más sencilla. Esto se traduce en que el precio de un disco DRAM-less sea menor.
- Hasta 20 veces más rápida que un disco duro estándar
- Arranque, apagado, carga de aplicaciones y respuesta más rápidos
- 240 GB: velocidades de lectura/escritura de hasta 535 MB/s/445 MB/s
También el consumo será algo inferior al tener menos chips que alimentar. De todas formas, el consumo de un disco SSD es muy bajo y la diferencia de consumo entre un disco DRAM-less con respecto a un SSD con memoria DRAM es baja.
Por último, como la memoria RAM pierde su contenido si se va la alimentación, un disco duro con memoria DRAM puede ocasionar la pérdida de los últimos cambios hechos a la tabla de traducción de direcciones si se va la luz de forma repentina, ocasionando corrupción o pérdida de datos. Esto es bastante inusual, aunque puede ocurrir. De todas formas, los discos suelen tener unos capacitores que almacenan energía suficiente para poder escribir los datos que haya pendientes en la DRAM si se les corta la alimentación de golpe.
¿Por qué se hacen discos SSD DRAM-less?
Solamente Samsung, Sk Hynix y Micron (Crucial) fabrican tanto memorias NAND como DRAM. Esto significa que, si otro fabricante (que tiene fábricas de memorias NAND, pero no de DRAM) quiere fabricar un disco SSD con memoria DRAM, tendrá que comprar los chips de DRAM a uno de esos 3 fabricantes, que también venden discos SSD. La memoria DRAM tiene grandes fluctuaciones de precio dependiendo de la demanda y de la capacidad de suministrarla que exista en cada momento. Además, es un componente crítico para muchos otros sistemas, de ahí que los fabricantes de DRAM incrementen su precio, más cuando se la tienen que vender a un competidor.
- Unidad de estado solido de 128 GB de 2.5"
- Incluye caché SLC inteligente y un búfer con caché DRAM para aumentar aún más el rendimiento de lectura y escritura
- Incorpora la tecnología LDPC (Low Density Parity Check) para corregir errores de código
Así que el principal motivo para producir discos SSD DRAM-less es el precio y la dificultad de las empresas que no fabrican su propia DRAM de obtenerla cuando la necesitan y en las cantidades que necesitan.
¿Merece la pena un disco SSD DRAM-less?
Aunque no sean los más rápidos y tengan un desgaste más rápido que los SSD con memoria DRAM, esto no significa que los discos SSD DRAM-less no sean útiles. Tanto las memorias como las controladoras de los discos SSD han mejorado mucho en los últimos años, haciendo que tengan mayor durabilidad y rendimiento. Hay situaciones en las que pueden ser una opción válida, como es el caso de tener un presupuesto ajustado y necesitar un SSD barato. Por ejemplo, si queremos un disco SSD solamente para almacenar juegos en él, o para un equipo que usamos esporádicamente y no guardamos datos importantes en él, más allá del sistema operativo. Siempre será más rápido un SSD DRAM-less que un disco duro HDD. Eso si, siempre sabiendo que su garantía es más reducida y teniendo en cuenta que su vida útil probablemente también lo será.
Modelos de SSD DRAM-less actuales
Hasta hace poco, si cogíamos la tabla de los SSD más recomendables y analizábamos cuales eran DRAM-less y cuales incorporan memoria DRAM, veíamos claramente que los modelos sin DRAM quedaban en la parte baja de la tabla. Esto era debido a su inferior rendimiento. También podíamos apreciar como su durabilidad es más baja que los discos con DRAM.
Pero recientemente las cosas han empezado a cambiar. Y es que cada vez más modelos salen al mecado sin esta memoria DRAM. Es cierto que no son modelos de gama alta, pero tampoco son de gama baja como hasta ahora. Se han convertido en los reyes de la gama media. Y es que han conseguido unas velocidades competitivas, una durabilidad comparable a los modelos con memoria DRAM, y claro, un menor precio al no incorporar dicha memoria. Es cierto que un SSD sin DRAM siempre será peor que uno con DRAM, pero cada vez las diferencias son menores.
- Rapidez en el arranque, la carga y la transferencia de archivos
- Más fiable y resistente que un disco duro
- Diversas capacidades, con suficiente espacio para aplicaciones o para sustituir un disco duro
Los discos SSD DRAM-less que existen actualmente en el mercado son por ejemplo el Samsung 980, el WD SN350, WD SN500, WD SN550, WD SN570, WD SN750 SE (el modelo normal, no-SE, sí tiene DRAM), WD SN770, Crucial BX500, Crucial P2 o el Kioxia Exceria (SATA).
Evidentemente, los modelos de gama más baja, como el SanDisk SSD Plus, Kingston A400 y compañía, tampoco tienen DRAM, igual que los modelos de marcas chinas.
Tecnología HMB
HMB son las siglas de Host Memory Buffer. Se trata de una tecnología introducida en el estándar NVMe 1.2 y que básicamente utiliza la memoria del sistema para mantener la tabla de traducciones de los discos SSD DRAM-less. Esta tecnología solo existe en los discos SSD DRAM-less en formato NVMe, no SATA, y la tiene que incorporar la controladora del propio disco. La cantidad de memoria utilizada por esta tecnología es mínima, siendo siempre inferior a los 100MB.
Aunque la tecnología HMB mejora el rendimiento en los discos SSD DRAM-less, no alcanza el rendimiento de un disco con memoria DRAM integrada. Y es que la velocidad de acceso a la memoria del sistema por parte del disco siempre será más lenta que acceder a su propia memoria, situada en la misma controladora. Tampoco es garantía de que el rendimiento vaya a mejorar en todos los casos, pues dependiendo del tipo de operación (lectura/escritura) y del tipo y tamaño de los datos con los que trabajemos, el rendimiento puede incluso verse reducido ligeramente.
Discos SSD con tecnología HMB
Los discos SSD que incorporan la tecnología HMB no son los de gama alta. Más bien están en la zona alta dentro de los discos de gama baja baratos. Ejemplos de discos SSD NVMe con tecnología HMB son:
- ADATA SX6000 Lite
- Corsair MP400
- Crucial P2
- Gigabyte NVMe
- HP EX900, P700, P800
- MyDigitalSSD SBXe
- Patriot P300
- Sabrent Rocket Nano
- Transcend SSD 110S
- Verbatim Vi3000
