Unidad de disco duro (HDD) frente a 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 emplea en computadoras portátiles y de escritorio. Un HDD es una unidad de almacenamiento no volátil, lo que significa que puede retener los datos almacenados incluso cuando no se suministra energía al dispositivo. Los sistemas operativos (SO) le dicen al disco duro que lea y escriba datos según lo necesiten los programas. La velocidad a la que la unidad lee y escribe estos datos depende únicamente de la propia unidad.

Los HDD comenzaron como dispositivos masivos que llenaban la habitación con una capacidad de aproximadamente 3.75 megabytes. Hoy en día, en comparación, un disco duro que cabe fácilmente en una computadora de escritorio puede tener más de 18 terabytes de almacenamiento.

Un disco duro 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 del actuador o "cabezal de lectura/escritura". Los cabezales de lectura/escritura reciben instrucciones de dónde moverse en los platos mediante el software en la CPU y la placa del sistema.

Cada plato tiene un brazo con cabezas magnéticas, 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 los discos duros, se produjo un cambio en la disposición de los sectores 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 del disco duro 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 de tres veces la capacidad de almacenamiento de la grabación longitudinal. Sin embargo, la contrapartida 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 el 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 al 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. Si bien el tiempo se mide en milisegundos, más instancias de separación de datos pueden causar una desaceleración significativa. Esta separación de datos se denomina "fragmentación del 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 (HDD) tradicionales se conocen como una tecnología heredada que existe desde hace más tiempo que las SSD. Sin embargo, la edad viene con sus ventajas, lo que brinda 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 envían comercialmente con 20 terabytes de almacenamiento. Muchas de las computadoras portátiles y de escritorio actuales vienen de serie con 250 GB de almacenamiento.

El rendimiento suele medirse en función de la velocidad y la fiabilidad del dispositivo. La velocidad a la que las HDD procesan los 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 tan rápido antes de comenzar a deformarse o incluso romperse. Acelerar el plato para lograr la velocidad óptima lleva tiempo y da como resultado 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 computadoras portátiles o de escritorio. Las unidades externas se venden con sus propias fuentes de alimentación externas. Los discos duros internos de las computadoras 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 central de las computadoras, las unidades de estado sólido (SSD) característica tiempos rápidos de lectura, escritura y arranque en máquinas modernas que no tienen paralelo 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 datos, los SSD utilizan carga en semiconductores.

Los SSD internos se instalan dentro de las computadoras, mientras que los SSD externos se conectan como HDD externos, con frecuencia a puertos USB 3.0, y tienen propósitos 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 hacen silenciosos cuando funcionan. Por ejemplo, un producto Apple como una MacBook tiene una SSD para un disco duro, lo que le da a la Mac un perfil delgado.

La memoria no volátil exprés (NVMe) es un protocolo de interfaz de dispositivo lógico para acceder a los medios de almacenamiento no volátiles de un equipo. NVMe es una especificación estándar que se emplea en unidades SSD para que cada fabricante no tenga un controlador de dispositivo único. Las SSD NVMe emplean la interconexión exprés de componentes periféricos (PCIe o PCI express), que puede manejar 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 sólido funcionan mediante el uso de circuitos electrónicos para almacenar y recuperar datos. Los datos se almacenan en "bloques", y estos bloques solo se pueden escribir completamente una vez. Para mantener los datos secuenciales juntos y los tiempos de respuesta bajos, 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/borrado es la forma en que se produce el desgaste en una SSD y es la razón por la que la mayoría de las SSD vienen con tecnología integrada de "nivelación de desgaste", que distribuye uniformemente el desgaste y prolonga la vida útil del dispositivo.

Algunos de los circuitos electrónicos en un 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 de tecnología SSD más cara, pero más duradera. En consecuencia, agregar un bit adicional de espacio de almacenamiento por celda reduce los costos y cada bit adicional almacenado se denota de manera diferente. Finalmente, comenzando con celdas multinivel (MLC), celdas de triple nivel (TLC) y celdas de cuatro niveles (QLC).

Los controladores gestionan todas las celdas de memoria flash diciéndoles a qué memoria acceder o manipular. Además, son responsables de la distribución uniforme de los datos y del manejo de la recolección de basura.

Las prácticas comunes dependientes del factor de forma son que las SSD almacenen en caché los datos solicitados con tiempos de respuesta más rápidos, similares a los módulos RAM. El tiempo de respuesta más rápido es más deseable en comparación con el almacenamiento en caché de solicitudes activas 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 energía constante del dispositivo operativo para funcionar. Si bien las SSD sin alimentación pierden datos cuando no están alimentadas, 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 y desventajas. Por lo tanto, se necesita una comparación de unidades de disco duro (HDD) y unidades de estado sólido (SSD) para determinar 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 nuevas 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 promedio, el SSD más grande que se encuentra es de alrededor de 8 terabytes. En 2018, Samsung y Toshiba introdujeron en el 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 mediante una interfaz SAS. Para mostrar las capacidades de los SSD, Nimbus Data anunció y envió unidades de 100 TB de alta capacidad utilizando una interfaz SATA. La tecnología SSD se amplía y refina constantemente, dejando posibilidades aparentemente infinitas.

Las HDD han existido por más tiempo, lo que les permite crecer significativamente en capacidad a lo largo de los años y ahora se comercializan con 20 terabytes de almacenamiento de información. Muchas de las computadoras portátiles y de escritorio 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 una computadora portátil o una computadora de escritorio 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.