SSD e HDD: le dif­fe­ren­ze prin­ci­pa­li

L’aumento esor­bi­tan­te e in costante crescita del volume di dati in ambito in­for­ma­ti­co richiede co­stan­te­men­te nuove soluzioni per la me­mo­riz­za­zio­ne. Già nel 1956, IBM presentò il primo disco rigido (in inglese hard disk drive, ab­bre­via­to HDD) basato su memoria magnetica. All’epoca, la sua capacità di me­mo­riz­za­zio­ne di 5 MB ri­chie­de­va ben 500 chili di com­po­nen­ti meccanici! Nel 1980, Seagate lanciò un HDD da 6 MB da 5,25 pollici, al prezzo di ben 1.000 dollari. Solo dopo 11 anni sono comparsi i primi dischi rigidi da 2,5 pollici con 100 MB di memoria. Nello stesso periodo vennero svi­lup­pa­ti anche i primi Solid State Drive (SSD) con memoria flash. Oggi gli SSD hanno sop­pian­ta­to gli HDD in molti settori. Ma il disco rigido classico non è morto. Scopriamo per quali usi un HDD risulta ancora oggi più adatto e in che modo questa tec­no­lo­gia di me­mo­riz­za­zio­ne si dif­fe­ren­zia dal più moderno SSD.

Un HDD, a dif­fe­ren­za di un SSD, è formato da dischi rotanti, detti piatti, caricati ma­gne­ti­ca­men­te e suddivisi in tracce e settori. Un’unità HDD possiede una testina di lettura/scrittura che si muove sul piatto magnetico rotante. L’in­for­ma­zio­ne da me­mo­riz­za­re viene quindi scritta sul disco ma­gne­tiz­zan­do­lo. Le sezioni ma­gne­tiz­za­te vengono lette sempre at­tra­ver­so la testina di lettura/scrittura.

Sem­pli­fi­can­do un po’, il processo di lettura può essere pa­ra­go­na­to alla ri­pro­du­zio­ne di un vecchio disco in vinile: una volta se­le­zio­na­to un titolo sull’indice (la copertina del disco), la testina di lettura (la puntina del gi­ra­di­schi) si posiziona sul disco nello spazio di­stin­gui­bi­le tra due titoli (tracce di dati) e ne legge i dati (in questo caso, la musica). Se si desidera ascoltare un titolo diverso, basta sem­pli­ce­men­te ripetere la procedura. In un HDD, sono l’in­ter­fac­cia e i con­net­to­ri stan­dar­diz­za­ti ad as­si­cu­ra­re la co­mu­ni­ca­zio­ne con il computer. Il controllo interno dell’HDD muove la testina di lettura/scrittura verso le sezioni in­te­res­sa­te sul disco di memoria ma­gne­tiz­za­to. I dati vengono con­ser­va­ti sul disco magnetico dell’HDD anche in assenza di ali­men­ta­zio­ne.

A dif­fe­ren­za di un SSD, la co­stru­zio­ne di un HDD è ca­rat­te­riz­za­ta da una meccanica di alta pre­ci­sio­ne. Il disco di me­mo­riz­za­zio­ne magnetica è po­si­zio­na­to tra cu­sci­net­ti di pre­ci­sio­ne ed è impostato at­tra­ver­so un motore elettrico su un numero di giri definito che va da 5.400 a 15.000 giri al minuto, in base alle pre­sta­zio­ni richieste dai ri­spet­ti­vi server o computer. La testina di lettura/scrittura è orientata nelle posizioni richieste at­tra­ver­so un’unità separata. Questo processo richiede una pre­ci­sio­ne estrema, poiché una traccia di dati sul piatto magnetico è larga solo circa 75 nanometri. La testina “galleggia” grazie al flusso d’aria generato dalla rotazione a 25 nanometri sopra il disco magnetico. Per fare un confronto, un capello umano ha un diametro di 300 nanometri. Se la testina di lettura/scrittura e il disco magnetico si toccano, si verifica il fa­mi­ge­ra­to crash della testina, che comporta una perdita di dati.

La dif­fe­ren­za tra un SSD e un HDD è ab­ba­stan­za con­si­de­re­vo­le. In un SSD non ci sono parti mec­ca­ni­che in movimento, nessun piatto magnetico rotante, nessuna testina di lettura/scrittura. I dati vengono im­ma­gaz­zi­na­ti in celle di se­mi­con­dut­to­ri. A questo scopo, si sfrutta la proprietà di un se­mi­con­dut­to­re (solid state) di poter con­ser­va­re, o meglio salvare, uno stato di carica una volta che è stato assunto. La di­stri­bu­zio­ne delle in­for­ma­zio­ni da im­ma­gaz­zi­na­re tra i molti milioni di celle di se­mi­con­dut­to­ri è gestita da un con­trol­ler, che “stra­ti­fi­ca” i dati secondo i requisiti e li rior­ga­niz­za quando ne­ces­sa­rio, ad esempio se c’è una minaccia di guasto delle celle di memoria. Grazie alla mancanza di parti azionate elet­tri­ca­men­te, le unità SSD possono vantare pre­sta­zio­ni migliori degli HDD in termini di consumo ener­ge­ti­co, oltre che peso e di­men­sio­ni inferiori.

Con così tante dif­fe­ren­ze tecniche tra HDD e SSD, vale anche la pena dare un’occhiata alla ri­spet­ti­va durata di queste tec­no­lo­gie di me­mo­riz­za­zio­ne. Le soluzioni mec­ca­ni­che sono oggi molto so­fi­sti­ca­te, ma sono soggette a un’usura naturale, dovuta prin­ci­pal­men­te all’attrito. Per questo motivo, la vita media di un disco rigido va ap­pros­si­ma­ti­va­men­te dai cinque ai dieci anni, a seconda del carico termico e meccanico del di­spo­si­ti­vo di ar­chi­via­zio­ne, anche se alcuni pro­dut­to­ri ga­ran­ti­sco­no una durata di vita per un HDD fino a un milione di ore (ovvero circa 114 anni). Esistono diversi programmi di dia­gno­sti­ca che possono leggere lo “stato di salute” di un disco rigido. Una misura im­por­tan­te per pro­lun­ga­re la vita di un disco rigido è ef­fet­tua­re de­fram­men­ta­zio­ni regolari.

A dif­fe­ren­za dell’HDD, la durata di un SSD è spesso indicata at­tra­ver­so il massimo volume di dati totali ese­gui­bi­li. Il termine inglese per questo è “Total Bytes Written” (ab­bre­via­zio­ne: TBW). Un esempio: un SSD com­mer­cia­le con una memoria da 240 gigabyte è venduto dal pro­dut­to­re con una garanzia di tre anni per un volume totale di dati di 72 terabyte, ovvero circa 65 gigabyte al giorno. Un PC scrive in media da 20 a 30 gigabyte al giorno. Secondo questo esempio, l’unità SSD dovrebbe quindi durare circa dieci anni. Lavorando con file video o immagini di grandi di­men­sio­ni il volume totale dei dati pro­ba­bil­men­te però sarà raggiunto più ve­lo­ce­men­te.

Gli SSD di qualità in­du­stria­le rag­giun­go­no at­tual­men­te fino a cinque milioni di cicli di scrittura, anche se la tec­no­lo­gia è in continuo mi­glio­ra­men­to. Per questo motivo, i server basati su memoria SSD sono con­si­de­ra­ti il futuro delle tec­no­lo­gie di me­mo­riz­za­zio­ne, anche perché con­sen­to­no di ridurre si­gni­fi­ca­ti­va­men­te il fab­bi­so­gno ener­ge­ti­co di una server farm e quindi il suo impatto am­bien­ta­le.

Sono di­spo­ni­bi­li anche programmi di mo­ni­to­rag­gio per gli SSD, con i quali è possibile tenere sotto controllo lo stato dell’unità. Inoltre, il firmware di un SSD consente di ef­fet­tua­re ag­gior­na­men­ti regolari in grado di mi­glio­ra­re la gestione dei dati.

Il rischio maggiore per un HDD è che la testina di lettura/scrittura si rompa a causa di fattori meccanici, il che pro­vo­che­reb­be una perdita totale dei dati. Più frequenti, tuttavia, sono le perdite di dati causate dall’usura, che si pre­an­nun­cia­no so­li­ta­men­te at­tra­ver­so errori sempre più frequenti. È comunque raro che in questo modo i dati vengano persi com­ple­ta­men­te.

Gli SSD (sia quelli in­du­stria­li che quelli com­mer­cia­li) vantano og­gi­gior­no ec­cel­len­ti valori in termini di sicurezza dei dati. Ma in caso di SSD difettoso, persino i pro­fes­sio­ni­sti possono fare poco per re­cu­pe­ra­re i dati perduti.

Rias­su­men­do bre­ve­men­te, con­fron­tia­mo i dati più im­por­tan­ti relativi alle pre­sta­zio­ni di SDD e HDD. È bene tenere presente che, grazie al rapido sviluppo tec­no­lo­gi­co, è probabile che i dati sulle pre­sta­zio­ni degli SSD possano mi­glio­ra­re ul­te­rior­men­te in breve tempo. Pertanto, i valori della tabella devono essere con­si­de­ra­ti come valori ap­pros­si­ma­ti­vi per i modelli com­mer­cia­li.

Come di consueto con l’hardware, anche per le unità di memoria SSD e HDD i prezzi sono soggetti a un calo costante, dopo che i prodotti sono presenti sul mercato da un po’ di tempo. Al momento della stesura di questo articolo, nell’ottobre 2020, i prezzi degli SSD erano di circa 120 euro per terabyte. Così, per 4 terabyte di spazio di ar­chi­via­zio­ne su un SSD si arriva ra­pi­da­men­te alla somma di 500 euro, con qualche va­ria­zio­ne a seconda degli extra con cui l’unità viene fornita. Una netta dif­fe­ren­za rispetto agli HDD, che costano solo circa 40 euro per terabyte. Con capacità di ar­chi­via­zio­ne più grandi gli HDD risultano ancora più economici, spesso ben al di sotto dei 30 euro per terabyte.

Se possibile, sarebbe meglio che il sistema operativo di un computer girasse su SSD: i programmi di grandi di­men­sio­ni si avviano infatti più ve­lo­ce­men­te dalla memoria a stato solido e rendono il lavoro più fluido. Per quanto riguarda i dati di lavoro, invece, si può scegliere li­be­ra­men­te tra SDD e HDD.

Gli archivi di dati più grandi, come foto, video e musica e i file di pro­get­ta­zio­ne elaborati, do­vreb­be­ro essere me­mo­riz­za­ti su un HDD, pre­fe­ri­bil­men­te in duplice copia, su dischi rigidi distinti.

Per quanto riguarda i vi­deo­gio­chi, ogni gamer che si rispetti dovrebbe sapere che il gioco viene caricato più ra­pi­da­men­te quando gira su un SSD, ma questo non influisce comunque sulla sua fluidità. In questo il ruolo maggiore lo giocano infatti la RAM, il pro­ces­so­re e la scheda grafica del computer.