Introduzione

Nel nostro primo articolo in cui abbiamo parlato di come creare un PC Bilanciato, abbiamo elencato tutti i componenti di una Build. Non poteva mancare, quindi, un approfondimento sulle diverse tecnologie di Archiviazione (o Storage) dei dati, quali sono i loro pregi, difetti e cosa consiglia Assemblo Computer.

Concetto di Archiviazione

L’Archiviazione dei dati nacque dalla necessità, già sentita dagli albori dell’era informatica, di dover conservare in memoria le grandi quantità di dati che venivano, inizialmente, inserite a mano nei Computer, cosa percepita fin da subito come proibitiva.

Vari tentativi furono fatti per compensare tale necessità, come l’introduzione della RAM e della ROM (Read Only Memory), le quali avevano, però, limitate capacità di archiviazione. Infatti, la RAM, allo spegnimento della macchina, svuota il suo contenuto, mentre nella ROM c’è solo la possibilità di poter leggere i dati contenuti all’interno dei suoi chip di memoria, cosa magari utile per controllare le funzionalità base di un Computer (come il BIOS delle Mobo), ma non ai fini dell’archiviazione di grandi quantità di dati.

Sabrent Rocket 4 PLUS-G NVME 1TB

Quindi qual è la soluzione a questo problema? L’utilizzo delle tecnologie di Storage. Con uno Storage, è possibile salvare i dati in modo da non perderli dopo lo spegnimento della macchina e, di conseguenza, conservarli. Gli utenti, in questo modo, potranno utilizzare come input i dati presenti nell’unità di archiviazione in uso e salvare gli output sulle stesse.

Al giorno d’oggi le soluzioni di Storage sono innumerevoli e possono comprendere unità singole dalla grande capacità di archiviazione, anche di decine di Terabyte!

Come si misura la capacità di memoria?

L’unità di misura base che viene utilizzata è il Byte, che comprende 8 Bit di informazioni, ovvero, per semplificare, i vari 0 e 1 che compongono i dati dei file all’interno di un Sistema Informatico.

HDD Western Digital Purple 4TB

Seguendo un moltiplicatore a base 1000 avremo, di conseguenza, 1 Kilobyte, o KB, (1.000 Byte), 1 Megabyte, o MB, (1.000.000 Byte), 1 Gigabyte, o GB, (1.000.000.000 Byte) e 1 Terabyte, o TB, (1.000.000.000.000 Byte) di capacità di memoria.

Per renderci conto dei valori in gioco, una foto ad alta risoluzione può occupare dai 5 ai 20MB di spazio di archiviazione, mentre l’installazione di un Sistema Operativo, come Windows 10, anche più di 20GB.

Le attuali Tecnologia di Storage

Iniziamo dalla differenziazione di macro-aree ben definite, che comprendono le tre principali tecnologie di Storage attualmente in commercio, ovvero Hard Disk, SSD ed NVMe.

Hard Disk

HDD Western Digital Blue 1TB, un modello tra i più popolari

Chiamati anche “Dischi Fissi” o “HDD” (dall’inglese Hard Disk Drives), e presenti sul mercato fin dagli anni ’50 su invenzione della IBM grazie all’introduzione del 350 Disk Storage Unit, sono dei dispositivi di tipo magnetico che sono in grado di archiviare dati su uno o più dischi magnetizzati. Il primo modello prodotto per il mercato PC venne introdotto della Seagate all’inizio degli anni ’80 con il modello ST-506, il quale aveva un diametro di 5,25 pollici e una capacità di 5MB.

Il primo Hard Disk per PC, il Seagate ST-506

Oggi, invece, abbiamo modelli da 3,5 pollici con capacità di archiviazione che partono da poche centinaia di GB fino a capacità di 20TB come alcune varianti dei Western Digital Gold o dei Seagate Skyhawk AI!

I loro punti forti sono sicuramente un ottimo rapporto prezzo/GB, che ad oggi (Novembre 2022), si assesta intorno ai 0,04€ per GB a salire, e un’ottima longevità, oltre ad essere molto densi. La loro velocità è limitata dal tipo di connessione che adottano, ovvero il SATA3, che non permette di superare i 600MB/s teorici.

Un HDD medio da 7200rpm (ovvero la velocità dei dischi, in rotazioni per minuto), in ogni caso, non arriva nemmeno a 1/3 di quel valore e solo pochi, come alcuni modelli da 10000rpm o il Mach.2 di Seagate, lo superano, non andando mai a saturarne la banda (del Sata3, ndr).

Queste caratteristiche li rendono ottimi per l’archiviazione pura dei dati e come soluzioni di backup. Per intenderci, la vostra libreria di film, giochi e backup personali troveranno la casa perfetta in un HDD.

SSD

SSD Crucial MX500

Gli SSD, a differenza degli HDD, non hanno parti in movimento, dischi e testine, quindi non emettono nessun rumore. L’acronimo sta per Solid State Drive (o, in italiano, Memoria a Stato Solido) e funzionano su un paradigma completamente differente. Al posto dei dischi magnetici, l’SSD archivia le informazioni direttamente su una memoria flash di tipo NAND, sfruttando un fenomeno chiamato “effetto tunnel” per cambiare lo stato elettronico delle celle di transistor all’interno della memoria.

Questo comporta un notevole vantaggio in termini di miniaturizzazione e riduzione dei consumi. Infatti gli SSD hanno dimensioni di 2,5 pollici, rispetto ai 3,5 degli HDD, e consumano poche unità di Watt sia in IDLE che a pieno carico.

Uno dei vantaggi più grandi degli SSD rispetto agli HDD è la velocità. Anche un SSD di fascia media può quasi arrivare a saturare la banda del SATA3 (l’SSD condivide lo stesso connettore con gli HDD, ndr), con i migliori che toccano punte di 550 e oltre MB/s in lettura e in scrittura dati, come i Crucial MX500 e i Samsung Serie 860/870.

Questi vantaggi si traducono in un rapporto prezzo/GB meno conveniente rispetto agli HDD e una longevità leggermente minore, anche se, recentemente, sono stati fatti grandi progressi in tal senso (a breve troverete un approfondimento dedicato, ndr). La densità, invece, è stata quasi del tutto allineata con quella degli HDD, perché è facile trovare sul mercato SSD di svariati TB anche a prezzi ormai non più proibitivi come una decina di anni fa, e questo rende gli SSD estremamente competitivi anche per l’archiviazione pura.

Sono perfetti per essere usati come dischi principali del sistema operativo in build di fascia bassa e medio bassa, e anche per archiviazione veloce in build di tutti i tipi: ad esempio, un programma o un gioco usato spesso è molto comodo averlo su un SSD, perché verrebbe caricato in memoria prima rispetto che tenerlo in un HDD.

NVMe

Samsung 980 Pro 1TB M.2 NVMe SSD PCIe 4.0 1TB, uno degli SSD NVMe più veloci sul mercato Consumer

Si tratta di un dispositivo di archiviazione che utilizza, rispetto al SATA3 degli SSD, un diverso protocollo di trasferimento ideato per le memorie a stato solido, ovvero l’NVME, che sta per non-Volatile Memory Express. La velocità con la quale viene trasferito un dato via NVMe non è paragonabile con quello fatto via SATA, il che rende questo tipo di dispositivi ciò che diventerà il nuovo standard in tutto e per tutto: lettura e scrittura dati nell’ordine dei GB/s e tempi di latenza misurabili in poche centinaia di microsecondi!

SLOT M.2 di una ASUS-PRIME-H610M-A-WIFI-D4

Il connettore fisico che viene usato è l’M.2, che prevede l’installazione di SSD NVMe di vari formati, differenziati dalla lunghezza: 22mm × 30mm, 22mm × 42mm, 22mm × 60mm, 22mm × 80mm e 22mm × 110mm. Gli SSD NVME più popolari sono quelli da 22mm x 80mm, ecco perché, solitamente, si legge la sigla M.2 2280.

Esistono, però, vari tipi di NVMe: quelli che utilizzano soltanto lo slot M.2 ma girano su velocità da SATA3 e quelli che vanno in modalità PCIe, utilizzando fisicamente le linee del PCIe della Mobo presenti sul connettore M.2

In questo caso, possiamo differenziare ulteriormente gli SSD NVMe PCIe in altre sottocategorie: PCIe Gen3, che utilizza una linea PCIe da 1GB/s (come i PCIe 3.0), e Gen4, che utilizza una linea PCIe da 2GB/s (come, appunto, il PCIe 4.0). A seconda del tipo di connettore, avremo il totale della banda dati passante su quello slot.

Per farvi rendere conto di quello che sto dicendo, ad esempio, su una Mobo ASUS Prime B660-Plus D4 sono presenti 2 slot M.2 PCIe 4.0 in modalità 4x (ovvero, che utilizza 4 linee PCIe 4.0, come indicato sul manuale d’uso che potete leggere qui). Questo significa che su uno di quegli slot c’è una banda dati passante massima di 8GB/s, cosa che va a coprire tranquillamente anche i migliori NVMe PCIe 4.0, che riescono a superare agilmente i 7GB/s in lettura dati.

DRAM e DRAM-LESS

Prima di capire la terminologia, dobbiamo analizzare un attimo la tecnologia che si trova dietro gli SSD. Nonostante non abbiano dischi fisici che girano e che tendono ad una naturale usura, anche le loro celle di memoria hanno una vita. Per non farle deperire, gli SSD muovono costantemente i loro dati in diverse celle, e questo processo viene effettuato su un chip di memoria separato all’interno degli stessi, che fornisce i dati attraverso una memoria a breve termine.

Confronto SSD DRAM e DRAM-Less

Gli SSD con DRAM utilizzano quest’ultima per l’operazione di movimentazione dei dati e tiene traccia, nella stessa, anche della tabella di mapping del disco. Il risultato è che usando un chip DRAM, questa operazione viene effettuata molto velocemente e non utilizza parti delle celle di memoria per farlo, cosa invece che accade negli SSD senza DRAM. Ne consegue che gli SSD con DRAM risulteranno generalmente più veloci e più longevi, mentre gli SSD senza DRAM avranno il solo vantaggio di essere più economici.

Tipologie di Memorie Flash NAND

Ma com’è fatta una Memoria Flash NAND di un SSD? Il chip di memoria flash è ciò che ospita le Celle di Memoria, che a loro volta contengono i bit di informazioni dei nostri dati. Le Celle di Memoria possono ospitare differenti quantità di dati e, di conseguenza, di bit. Al momento sul mercato Consumer abbiamo memorie flash che possono contenere da 1 a 4 bit per cella. Si differenziano in prestazioni, velocità e durabilità, calcolata in cicli P/E (Program/Erase) della cella stessa. I 4 tipi attualmente presenti sul mercato consumer sono SLC, MLC, TLC e QLC.

SLC (Single Level Cell)

SSD M.2 Intel Optane H20 SLC

In questo tipo di memoria flash abbiamo la possibilità di ospitare un singolo bit per cella di memoria. È meno densa rispetto ai tipi successivi, ma è il tipo di memoria flash più veloce e duratura (con circa 100k cicli di P/E), e anche più costosa da produrre. Le memorie Intel Optane sono un buon esempio di SSD SLC in commercio.

MLC (Multi Level Cell)

Sandisk SSD Plus MLC

Qui c’è la possibilità di salvare 2 bit di informazioni per cella di memoria. Sono più lente e meno durature delle SLC (circa 10k cicli di P/E), ma più economiche da produrre e più dense. Esistono in commercio svariati SSD MLC, come i SanDisk SSD PLUS e alcuni modelli della Transcend e della Kingston.

TLC (Triple Level Cell)

Samsung 860 Evo TLC SSD

Più recenti dei sopra citati, permettono di salvare ben 3 bit di informazioni per cella di memoria. Sono leggermente più lenti e meno duraturi degli SSD MLC (circa 3k cicli di P/E), ma più economici e densi. È la tipologia più comune di SSD e ne è pieno il mercato: basti pensare ad un classico Crucial MX500 o ad un Samsung 860 Evo. Per i TLC, però, c’è da considerare un aspetto fondamentale. Essendo molto più comuni e usati, la tecnologia è così matura che il gap con gli MLC è quasi trascurabile. Infatti, per alcuni modelli dei top-vendor, proprio come Crucial e Samsung, ci sono addirittura migliorie prestazionali su tutti i fronti (chip migliori, algoritmi interni di qualità superiore, efficienza perfezionata, ecc…)

QLC (Quad Level Cell)

Samsung 870 QVO QLC SSD

La successiva evoluzione delle memorie Flash per aumentare ulteriormente la densità porta a 4 il numero di bit memorizzabili per cella di memoria. Sono leggermente più lenti e meno duraturi degli SSD TLC (circa 1k cicli di P/E), ma hanno un costo per bit ancora più basso e sono il 33% più densi. La serie QVO della Samsung è un buon esempio di SSD QLC attualmente in commercio, come anche la serie 660p di Intel. Possiamo considerare, quindi, gli SSD QLC come gli SSD per l’archiviazione.

Assemblo consiglia!

Ma quale HDD e SSD comprare? Siamo arrivati alla fatidica domanda. Qui sotto troverete delle tabelle comparative con i modelli che il Team di Assemblo consiglia a voi utenti, divisi per capacità di memoria, prezzo e target di utilizzo.

HDD

SSD

NVMe PCIe 3.0

NVMe PCIe 4.0

E gli altri? Sono stati omessi alcuni modelli e marchi, chiaramente, per non dilungarci troppo, tenendo bene in mente i top vendor e i modelli più usati e affidabili sul mercato. Per guardarvi intorno nel mercato molto più segmentato di così, potete dare sicuramente uno sguardo ai prodotti di ADATA, G.Skill, Micron, OCZ, Patriot, Sandisk e Verbatim. Ci sono anche altri marchi di Tier appena inferiori che possono essere presi in considerazione, come Mushkin o Drevo, ma per esserne sicuri potete commentare qui sotto e il Team di Assemblo vi aiuterà a trovare il disco che fa al caso vostro.

Come avete avuto modo di vedere, all’aumentare della capacità c’è un chiaro aumento di prezzo, cosa che accade anche, come nel caso degli NVMe, nel cambio di protocollo di comunicazione: i PCIe 4.0 costano di più, ma vanno anche molto più forte!