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.