SD Card vs. SSD: Qual é a Real Diferença?

O disco de estado sólido nos proporcionou um avanço na capacidade de abrir aplicativos e ler arquivos rapidamente. Seu mecanismo de armazenamento opera sob os mesmos princípios que outros meios de armazenamento flash utilizam, a saber, memória não volátil, que impede que a memória desapareça devido à perda de energia, como acontece na RAM. Uma vez que tanto os cartões SD quanto os SSDs utilizam armazenamento de estado sólido e não possuem partes móveis, há alguma diferença notável entre os dois tipos de memória? Não deveria um cartão SD de capacidade massiva ser quase a mesma coisa que um pequeno SSD?

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Explicando a NAND Flash

Quase toda a memória que você utiliza armazenada em um chip que não seja a RAM do seu computador usa uma tecnologia conhecida como NAND flash.

A memória NAND flash depende de outro hardware instalado no dispositivo ou embutido nos chips. Uma célula NAND é uma série de semicondutores que armazenam dados dentro delas. A velocidade com que essas células leem e escrevem informações depende quase inteiramente de como estão dispostas e de como os controladores que capturam e enviam os dados coordenam o processo.

Além disso, embora existam diferentes tipos de memória NAND flash, cada uma com suas desvantagens e vantagens, você poderia teoricamente mover transistores NAND de um SSD (como o 3D TLC NAND encontrado no Samsung SSD 850 EVO) para um cartão SD. Para o formato SD funcionar, ele só precisa ser capaz de se comunicar com os dispositivos que o leem.

Isso é importante porque as diferenças na NAND flash dependem quase inteiramente de como são agrupadas em células:

• Célula de camada única (SLC) – armazena um bit por célula. Esta é, de longe, a opção mais cara. Em produtos de consumo normais, é usada apenas para cache em SSDs e alguns cartões SD de alto padrão (embora alguns SSDs como os drives NVMe tendam a usar chips de RAM para cache). Cada bloco pode ser escrito 100.000 vezes, tornando-se a opção mais durável.
• Célula de múltiplos níveis (MLC) – armazena dois ou mais bits, mas mais frequentemente armazena dois bits. Este tipo de agrupamento de armazenamento não é comum, mas é significativamente mais barato do que a tecnologia SLC. Blocos podem ser escritos cerca de 40.000 vezes em média.
• Célula de três níveis (TLC) – é uma célula que armazena três bits. Este é, na verdade, o tipo mais comum de célula encontrado em SSDs. Embora a resistência do bloco seja significativamente menor do que nas outras variantes descritas acima (cerca de 3.000 ciclos de gravação em média), é mais do que suficiente para uso típico em casa.
• Célula de quatro níveis (QLC) – armazena quatro bits, como você pode ter adivinhado. Alguns drives de alta capacidade optam por isso, pois oferece armazenamento muito mais barato para arquivamento, mas a classificação de resistência do bloco de 1.000 ciclos de gravação pode ser punitiva em computadores que utilizam o drive para cache ou arquivos de troca/página.

Cartões SD Express vs. SSDs

Teoricamente, você poderia acabar com um cartão SD que grava e lê tão rapidamente quanto um SSD. Na maioria das vezes, um cartão médio disponível no mercado não será tão rápido. No entanto, alguns fabricantes estão apresentando chips com uma nova tecnologia conhecida como SD Express, que inclui uma versão reduzida de um controlador de SSD NVMe que pode superar as velocidades dos SSDs convencionais!

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Embora seja impressionante, isso ainda não pode servir como um substituto intercambiável para SSDs por uma razão simples: o espaço disponível ainda não oferece aos fabricantes a capacidade de criar caches grandes e rápidos. Mesmo que isso fosse possível, você teria que lidar com o calor que tal cache geraria. Com a densidade de transistores exigida, um cartão SD com um controlador e cache de SSD em miniatura geraria calor que não conseguiria dissipar em sua estrutura plástica.

Na teoria, sim, esses novos cartões SD Express têm velocidades de transferência incríveis que rivalizam com os modernos drives NVMe que entusiastas de computadores como eu adoram. No entanto, na prática, operações de leitura/gravação não sequenciais ainda apresentarão falta de velocidade devido ao espaço de cache limitado.

Resumindo, o SD Express desempenha uma função valiosa como plataforma para gravação de vídeo e áudio em altíssima definição, que é uma atividade que requer a maior velocidade de leitura/gravação sequencial possível. Mas ainda não seria totalmente preciso comparar cartões SD Express com SSDs.

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Vamos Focar nas Diferenças um Pouco

Uma vez que os cartões SD têm uma quantidade limitada de espaço, o microcontrolador que busca armazenamento e grava nele geralmente é empurrado para a borda do cartão, como na imagem a seguir.

Existem apenas tantas instruções que podem ser programadas em um microcontrolador desse tamanho, e com uma infraestrutura tão pequena, a forma como um cartão SD lida com dados é bastante rudimentar. Ele tende a armazenar dados onde quer que haja espaço livre e ler as coisas da maneira mais ordenada possível.

Isso não é verdade para os SSDs, que têm o luxo de caber toda sua memória e sua infraestrutura inteira em um espaço que se encaixa no compartimento de disco médio de um computador. O controlador é destacado na imagem abaixo.

Mesmo em drives NVMe, que são muito menores e possuem algumas velocidades de leitura/escrita impressionantes no geral, a quantidade de espaço disponível para o controlador é aproximadamente a mesma que a de um SSD, com os fabricantes optando por usar chips de armazenamento mais caros que têm maior densidade de transistores para economizar espaço.

Toda a infraestrutura do SSD é construída para garantir que nenhuma célula específica seja utilizada mais do que as outras, mantendo cada operação de arquivo o mais equilibrada possível. Isso é exatamente o que você esperaria de um drive que realiza muitas operações de leitura/gravação em uma plataforma onde a vida útil de cada célula é limitada pelo número de vezes que você grava nela.

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A maior quantidade de espaço também permite que os fabricantes insiram chips que armazenam dados em cache, o que é crucial para gerenciar operações pesadas e repetitivas rapidamente. Nenhum tempo é desperdiçado e tudo se transfere de forma fluida.

Além disso, o volume adicional do drive permite que ele dissipe mais calor. Isso o torna capaz de ter controladores que consomem mais energia, o que seria inviável em um formato SD (porque consome mais energia do que dispositivos portáteis pequenos poderiam fornecer e aquece significativamente).

No geral, cada plataforma foi projetada para funcionar em ambientes específicos. Os cartões SD são melhores usados para armazenar arquivos e reproduzi-los, enquanto os SSDs são otimizados para executar a partição do sistema operacional de um computador. Um tem um papel mais simples enquanto o outro precisa ser mais inteligente e mais adaptável. Aqui não se trata apenas de velocidade, mas também de fluxo de trabalho e versatilidade.

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Perguntas Frequentes

1. O que significa “N-bit MLC”?

Uma vez que a célula de múltiplos níveis (MLC) significa “dois ou mais bits por célula”, algumas empresas não usarão os termos TLC ou QLC para descrever seus drives. Se você estiver olhando as especificações de um SSD e ele disser algo como “MLC de 3 bits”, isso apenas significa que é um drive de célula de três níveis (TLC).

2. Por que o cache é tão importante?

Quando os dados são gravados no seu SSD, o controlador precisa encontrar um local para escrevê-los. Por causa do nivelamento de desgaste e outras tecnologias que ajudam a equilibrar o drive, pode ser necessário que ele “pense” por um tempo antes de decidir um local onde pode colocar seus novos dados. Se você estiver fazendo isso intensamente de forma regular, esse período de “pensamento” será perceptível, a menos que o drive tenha um lugar para armazenar o acúmulo. O cache atua como um recipiente temporário para esse acúmulo.

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3. Para que servem as classes de velocidade nos cartões SD?

A classe de velocidade em um cartão SD é usada para determinar que tipo de vídeo você pode gravar ao vivo diretamente no armazenamento. Um cartão da classe 2 pode gravar vídeo comprimido, enquanto a classe 10 pode fazer HD completo (resolução 1920×1080).