Unidad de disco duro (HDD) vs. unidad de estado sólido (SSD): ¿Cuál es la diferencia?

Un disco duro o unidad de disco duro (HDD) es un tipo de dispositivo de almacenamiento de datos que se utiliza en ordenadores portátiles y de sobremesa. Una HDD es una unidad de almacenamiento "no volátil", lo que significa que puede conservar los datos almacenados incluso cuando no se suministra energía al dispositivo. Los sistemas operativos (SO) indican a la HDD que lea y escriba datos según lo necesiten los programas. La velocidad a la que la unidad lee y escribe estos datos depende exclusivamente de la propia unidad.

Los discos duros comenzaron como dispositivos masivos que llenaban la habitación con una capacidad de aproximadamente 3,75 megabytes. Hoy en día, en comparación, una HDD que cabe fácilmente en un ordenador de sobremesa puede tener más de 18 terabytes de almacenamiento.

Una HDD tiene objetos en forma de disco que se denominan "platos". Los platos son donde se almacenan los datos mediante una carga eléctrica. Esta carga eléctrica proviene del brazo actuador o "cabezal de lectura/escritura". Los cabezales de lectura/escritura reciben instrucciones de dónde moverse en los platos mediante el software de la CPU y la placa del sistema.

Cada plato tiene un brazo con cabezales magnéticos, y cada plato gira y se divide en sectores. Estos sectores tienen miles de subdivisiones (llamadas bits) que pueden aceptar una carga eléctrica. Los bits del sector y sus cargas correspondientes son leídos por el cabezal de lectura/escritura y pueden traducirse a binario como 1 o 0.

A lo largo de los años de desarrollo de HDD, ha habido un cambio en el diseño del sector en el plato. El diseño original de los discos duros incluía una grabación longitudinal que alineaba los sectores horizontalmente con el plato giratorio de la unidad. Esta alineación horizontal se convirtió en un problema al aumentar la capacidad de HDD reduciendo los sectores. A una escala tan pequeña, los bits cambiarían su carga aleatoriamente dependiendo de la temperatura, lo que causaría corrupción en los datos.

La "grabación perpendicular" es un método creado para combatir los problemas que se encuentran en la grabación longitudinal. Este método apila los sectores en sus extremos y crea más del triple de la capacidad de almacenamiento de la grabación longitudinal. Sin embargo, la compensación es la mayor sensibilidad a los campos magnéticos, lo que requirió el diseño de brazos de lectura/escritura más precisos.

Cuando una CPU escribe datos en la HDD, utiliza una parte de un sector o sectores, según el tamaño del archivo. Cuando se produce una actualización de los datos, la CPU indica a la HDD que los escriba en el siguiente sector disponible. La distancia desde el primer sector hasta este nuevo sector agrega tiempo a la rapidez con la que se pueden leer los datos. Aunque el tiempo se mide en milisegundos, un mayor número de instancias de separación de datos puede provocar una ralentización significativa. Esta separación de datos se denomina "fragmentación de disco" y la mayoría de los sistemas operativos tienen un programa incorporado que desfragmenta el disco, reorganizando los datos para que la información de un programa esté en un solo lugar.

Las unidades de disco duro tradicionales (HDD) son conocidas como una tecnología heredada que ha existido durante más tiempo que las SSD. Sin embargo, la edad tiene sus ventajas, ya que ofrece amplias oportunidades para avanzar en todos los aspectos de la tecnología.

El propósito de una HDD es la lectura, la escritura y el almacenamiento de datos. Son dispositivos fiables para realizar copias de seguridad así como para realizar procesos informáticos normales. La tecnología HDD se ha perfeccionado significativamente, reduciendo su coste y aumentando su capacidad general.

Las HDD han crecido en capacidad a lo largo de los años y ahora se comercializan con 20 terabytes de almacenamiento. Muchos de los ordenadores portátiles y de sobremesa actuales vienen de serie con 250 GB de almacenamiento.

El rendimiento generalmente se mide en la velocidad y fiabilidad del dispositivo. La velocidad a la que las HDD procesan datos ha crecido significativamente a lo largo de los años y se ajusta bien a su propósito.

Sin embargo, los componentes físicos de las HDD crean más limitaciones que otros dispositivos de almacenamiento. Un brazo preciso pierde precisión si el disco se mueve demasiado rápido, y un disco solo puede girar hasta cierto punto antes de empezar a deformarse o incluso romperse. Acelerar el plato para alcanzar la velocidad óptima lleva tiempo y resultados en un tiempo de arranque más lento.

Las HDD son fiables para almacenar datos durante largos periodos de tiempo sin que se les suministre energía y son un método preferido de almacenamiento para copias de seguridad. La longevidad bajo uso constante de un disco duro interno es de tres a cinco años. La vida útil puede ser más larga si el dispositivo es una unidad de disco duro externa y se almacena en un espacio controlado. El desgaste habitual del dispositivo es habitual, especialmente debido a la escritura y reescritura de datos en los mismos sectores de un plato. El almacenamiento a largo plazo para varias unidades puede ser tan fácil como utilizar un disco duro externo. Otra forma de acceder a estos archivos de copia de seguridad desde cualquier lugar es utilizar un sistema de almacenamiento adjunto de red (NAS). Un NAS es una ubicación de almacenamiento centralizada que permite el almacenamiento y la recuperación de datos para los usuarios autorizados de la red.

Los discos duros portátiles externos realizan las mismas funciones básicas de una HDD interna y se pueden utilizar con ordenadores portátiles o de escritorio. Las unidades externas se venden con sus propias fuentes de alimentación externas. Los discos duros internos de los ordenadores son “portátiles”, lo que significa que se pueden mover de un dispositivo a otro fácilmente. Pero son menos compatibles con todos los dispositivos y requieren más esfuerzo para moverlos.

Los discos duros son el tipo de almacenamiento más asequible porque tienen el coste por gigabyte más eficiente. A medida que aumenta la capacidad de almacenamiento, el precio de las HDD más pequeñas disminuye. Por ejemplo, las HDD con capacidades de 500 gigabytes se venden por menos de 40 USD.

Un componente fundamental de los ordenadores, las unidades de estado solido cuentan con tiempos de lectura, escritura y arranque rápidos en las máquinas modernas que no tienen parangón con los discos duros tradicionales.

Una unidad de estado sólido es un hardware informático de memoria no volátil (NVM) que almacena datos sin piezas móviles. Mientras que las unidades de disco duro (HDD) utilizan un disco magnético giratorio y un cabezal de escritura mecánico para manipular los datos, las SSD utilizan la carga en semiconductores.

Las unidades SSD internas se instalan en los ordenadores, mientras que las unidades SSD externas se conectan como HDD externas (con frecuencia a puertos USB 3.0) y sirven para fines similares. Una SSD es un dispositivo de almacenamiento de memoria que implementa circuitos integrados en lugar de componentes mecánicos para el almacenamiento. Los circuitos integrados reducen su tamaño total y los vuelven silenciosos cuando están en funcionamiento. Por ejemplo, un producto de Apple como un MacBook tiene una SSD como disco duro, lo que le otorga al Mac un perfil delgado.

La memoria no volátil express (NVMe) es un protocolo de interfaz de dispositivo lógico para acceder a los medios de almacenamiento no volátil de un ordenador. NVMe es una especificación estándar que se utiliza en unidades SSD para que cada fabricante no tenga un controlador de dispositivo único. Las SSD NVMe utilizan la interconexión express de componentes periféricos (PCIe o PCI express), que puede gestionar las múltiples solicitudes de ida y vuelta del sistema operativo a la SSD. PCIe es una interfaz de conexión de alta velocidad común en la placa del sistema.

Las unidades de estado solido funcionan mediante circuitos electrónicos para almacenar y recuperar datos. Los datos se almacenan en "bloques" y estos bloques solo se pueden escribir completos una vez. Para mantener juntos los datos secuenciales y bajos los tiempos de respuesta, el bloque debe borrarse por completo y reescribirse en un bloque diferente. Desafortunadamente, los bloques no son duraderos y se dañan en el proceso de borrado. La escritura y el borrado es la forma en que se desgasta una SSD y es por eso que la mayoría de los SSD vienen con una tecnología integrada de "nivelación de desgaste", que distribuye el desgaste de manera uniforme y prolonga la vida útil del dispositivo.

Algunos de los circuitos electrónicos de una SSD son memoria flash NAND (puerta lógica "no AND") que consta de transistores NAND no volátiles. Los transistores NAND no volátiles almacenan datos como una carga en semiconductores en chips de memoria de silicio dispuestos y, a veces, apilados en placas de circuitos. Las pilas se denominan 3D NAND y cuentan con capacidades de almacenamiento mucho mayores porque las celdas de memoria se apilan una encima de la otra. Las celdas de un solo nivel (SLC) son la variedad más cara, pero más duradera, de la tecnología SSD. En consecuencia, añadir un bit adicional de espacio de almacenamiento por celda reduce los costes y cada bit adicional almacenado se denota de forma diferente. Por último, empezando por las celdas multinivel (MLC), las celdas de triple nivel (TLC) y las celdas de cuatro niveles (QLC).

Los controladores gestionan todas las celdas de memoria flash indicándoles a qué memoria deben acceder o manipular. Además, son responsables de la distribución uniforme de los datos y de la gestión de la recogida de basura.

Las prácticas habituales dependientes del factor de forma consisten en que las unidades SSD almacenen en caché los datos solicitados con tiempos de respuesta más rápidos, de forma similar a los módulos RAM. El tiempo de respuesta más rápido es más deseable si se compara con el almacenamiento en caché de solicitudes en caliente de HDD que, de otro modo, tendrían tiempos de respuesta bajos.

Las SSD tienen menos requisitos de consumo de energía que las HDD porque no tienen componentes móviles. Las SSD también dependen de la potencia constante del dispositivo operativo para funcionar. Aunque las SSD sin alimentación pierden datos cuando no están alimentados, la mayoría de las SSD vienen con una batería incorporada, lo que permite que el dispositivo esté inactivo y mantenga la integridad de los datos.

Cada tipo de almacenamiento tiene beneficios e inconvenientes. Por lo tanto, es necesaria una comparación entre las unidades de disco duro (HDD) y las unidades de estado sólido (SSD) para determinar cuál es la mejor opción para una carga de trabajo.

Una diferencia clave en el espacio de almacenamiento es que las SSD utilizan memoria flash en lugar de platos magnéticos. Las SSD más nuevos tienen capacidades de uso común como 128 GB, 256 GB, 512 GB, 1 TB y 2 TB. Los circuitos integrados que reducen el tamaño del dispositivo también aumentan la densidad de almacenamiento.

Para el consumidor medio, la SSD más grande que se encuentra es de unos ocho terabytes. En 2018, Samsung y Toshiba lanzaron al mercado SSD de 30,72 TB con el mismo factor de forma de 2,5 pulgadas pero con un grosor de unidad de 3,5 pulgadas utilizando una interfaz SAS. Para mostrar las capacidades de las SSD, Nimbus Data anunció y envió unidades de alta capacidad de 100 TB utilizando una interfaz SATA. La tecnología SSD se amplía y refina constantemente, dejando posibilidades aparentemente infinitas.

Las HDD han existido durante más tiempo, lo que les ha permitido crecer significativamente en capacidad a lo largo de los años y ahora se comercializan con 20 terabytes de almacenamiento. Muchos de los ordenadores portátiles y de sobremesa actuales vienen de serie con 250 GB de almacenamiento.

La velocidad a la que una SSD accede a los datos es mayor que la velocidad de un HDD. Mientras que un disco duro puede procesar 500 MB/s, la mayoría de las SSD pueden procesar a 7000 MB/s. Estas velocidades más rápidas permiten un inicio instantáneo y menos latencia cuando se inicia sesión en un dispositivo o tiempos de carga en aplicaciones. Además, la transferencia y copia de archivos son más rápidas en una SSD. Debido a la duración de la batería, el consumo de energía es entre un cuarto y un tercio inferior al de un disco duro.

Las HDD son un mejor dispositivo de almacenamiento a largo plazo. Las SDD tienden a ser menos fiables para el almacenamiento a largo plazo por las fugas de datos que comienzan después de un año sin alimentación. Además, a medida que se acercan a su máximo de terabytes escritos (TBW), su eficacia disminuye constantemente hasta que alcanzan un estado inutilizable. El TBW de una SSD es la cantidad total de datos que se pueden almacenar y borrar del dispositivo

Surgen similitudes entre SSD y HDD en lo que respecta a la portabilidad. Una versión externa de una SSD es una SSD más portátil que su homólogo interno estacionario. Las SSD son especialmente útiles en centros de datos donde es necesario transferir grandes cantidades de datos de un sistema a otro rápidamente. Una HDD externa es más portátil que su homólogo interno, pero se utiliza más para el almacenamiento a largo plazo que para la transferencia rápida de datos.

Para unidades de menor capacidad junto con datos de uso frecuente, las SSD ofrecen el mejor rendimiento por su precio. Cuanto mayor sea la capacidad, más beneficiosos serán los discos duros. Los precios de las SSD van camino de algún día ser tan rentables por gigabyte como los de cualquier HDD. Actualmente, una SSD de 500 Gigabytes se vende por unos 55 USD, mientras que una HDD de 500 Gigabytes cuesta aproximadamente 24 USD (al momento de escribir este artículo).

Las SSD se utilizan principalmente para recuperación de datos rápidos y para su uso constante en un ordenador portátil o un ordenador de sobremesa debido a su bajo consumo de energía y tamaño. Se utilizan para los procesos diarios y no deberían usarse para un almacenamiento prolongado como los discos duros. Las SSD son el dispositivo preferido cuando se trata de mover archivos grandes de forma rápida y sencilla.