• 17 marzo, 2010 Informe Técnico - Unidades de almacenamiento de estado solido (SSD) Informe sobre las nuevas unidades de almacenamiento y su rendimiento en aplicaciones de audio profesional.

Unidades de almacenamiento de estado solido (SSD)

1. Introducción

CitriQ Sonomática empieza a montar unidades de estado sólido (SSD., Solid State Drive) como opción en sus ordenadores para audio.

Desde hace unos meses están disponibles las nuevas unidades de estado sólido (S.S.D., Solid State Drive), y ahora los ordenadores CitriQ se pueden configurar con estos nuevos “discos duros” ya que representan una mejora a tener en cuenta en varios campos relacionados con la creación multimedia y, como no, en el de la producción de audio digital. Los SSD, son dispositivos de almacenamiento que utilizan memorias de estado sólido para almacenar datos. Se trata, por tanto, de un sistema de almacenamiento muy distinto de los discos duros convencionales basados en platos o discos giratorios en los cuales la información se graba magnéticamente con cabezales.

Las ventajas de las unidades SSD, con respecto a los discos duros tradicionales, si trabajamos con audio en un ordenador son muchas. En primer lugar, el tiempo de acceso a datos es mucho más rápido que los discos duros convencionales. Al no tener partes mecánicas móviles, hay menor probabilidad de rotura ante caídas o golpes. Por último, no emiten ruidos, una característica muy importante en entornos de trabajo de audio, en los que es necesario tener un ordenador silencioso.

El precio y la capacidad son por ahora los principales inconvenientes de estos nuevos dispositivos con respecto a los discos convencionales. Aunque sin duda alguna, el aumento de rendimiento es considerable para aquellos que requieran mucha velocidad de acceso a datos, como son la lectura simultanea de muchas pistas o el uso de librerías de muestras, como algunas orquestales, cuyo tamaño supera al de la memoria RAM del equipo, siendo necesario un continuo intercambio de información con el disco duro.1.1 Diferentes modelos.

Existen diferentes tipos de unidades de estado sólido y su rendimiento, consumo energético, durabilidad y precio, varían notablemente en función del tipo de dispositivo utilizado. Las diferencias radican en el tipo de memoria empleada y la cantidad de datos que almacenan en cada celda. A modo de ejemplo, puede apreciarse una comparativa en la siguiente tabla:

Para la elaboración de las pruebas y el resto del informe se han utilizado únicamente unidades de la serie X25-M, pues consideramos que son, a día de hoy, los más interesantes dada su relación prestaciones/precio.

1.2 ¿Qué mejoras introducen?

Las principales mejoras que presentan las unidades de estado sólido de almacenamiento son el tiempo de acceso, la tasa de transferencia de lectura, el rendimiento constante y el consumo energético. Tienen un tiempo de acceso de 0,1 ms, es decir, acceden a la información 140 veces más rápido que un disco duro Seagate de 7200 r.p.m. Una aplicación directa en el mundo del audio es que permite trabajar con una ingente cantidad de pistas de audio simultáneamente. En resumen:

• Tiempo de acceso, mucho menor que los discos convencionales.
• Tasa de lectura muy elevada.
• No producen ruido.
• No tienen partes móviles. Menor probabilidad de rotura ante caídas o golpes.
• Soportan un mayor rango de temperaturas (0 a 70º C).

1.2.1 Tiempo de acceso

El tiempo de acceso es significativamente mejor que el que podemos encontrar en cualquier disco duro como demuestra la siguiente comparativa:

1.2.2 Ancho de banda

En cuanto a su ancho de banda, son capaces de leer a 250 MB/s según el fabricante. En nuestros tests de rendimiento hemos obtenido resultados que oscilan entre los 230 – 250 MB/s dependiendo de la herramienta utilizada para medir la tasa de transferencia.

1.2.3 Rendimiento constante

Los discos duros convencionales almacenan la información en platos giratorios con superficies magnéticas. Tanto para escribir datos como para leerlos es necesario que el cabezal se sitúe en la posición correcta; pista adecuada, sector adecuado. Por tanto, la velocidad de escritura y lectura estará determinada, entre otros factores, por el tiempo que tarde el cabezal en colocarse en la posición adecuada, la posición de los datos, la velocidad de giro, el número de saltos, o bien, la proximidad de los datos entre sí, etc. Esta serie de factores dificulta y, prácticamente, imposibilita que la tasa sea constante, salvo casos excepcionales. Las unidades de estado sólido no tienen partesmóviles, resolviendo este problema, los límites vienen dados por la propia circuitería.

1.3 ¿Algún pero?

Sí, no todo son ventajas. Destacamos dos inconvenientes de las unidades de estado sólido probadas y  presentadas hasta la fecha: su tasa de escritura con una media de 80,5 MB/s frente a los 101 MB/s que obtenemos con un Seagate de 7200 r.p.m. y su capacidad de almacenamiento en relación con el coste.
2. Datos del test

2. Datos del test

2.1 Tasas de lectura y tiempo de acceso – HDTune

En los siguientes gráficos se puede ver claramente las diferencias en cuanto a tasa de lectura y tiempo de acceso de las unidades de almacenamiento utilizadas para las pruebas de rendimiento, comprobando toda la teoría expuesta hasta el momento. Las especificaciones completas de los discos duros son las siguientes:
 

 A vista de los resultados, podemos afirmar que las unidades de estado sólido acceden a los datos mucho más rápidamente que el resto ya que el tiempo de acceso es de tan solo 0,1 ms. En cuanto a la tasa de transferencia de lectura es prácticamente el doble que la de los discos duros electromecánicos utilizados en la comparativa. Sobre el rendimiento variable de los discos duros basados en discos giratorios con superficies magnéticas puede verificarse la teoría, expuesta en el apartado “Rendimiento constante”. Dependiendo de la posición en la que estén almacenados los datos se consigue un mayor o menor rendimiento. En el caso del disco Seagate de 7200 r.p.m existe una diferencia de 60 MB/s entre el valor máximo y el mínimo. Este dato contrasta totalmente con la diferencia obtenida con la unidad de estado sólido de tan sólo 10,4 MB/S entre valores extremos.

2.2 Test de rendimiento.

Para comprobar en qué medida afectan las mejoras de las unidades de estado sólido se han probado diferentes configuraciones de discos duros sobre un CitriQ ProDAWQ. A continuación, detallamos los datos del test.

Los discos duros Seagate utilizados son discos Barracuda 7200.12 de 500 GB. Las unidades de almacenamiento de estado sólido tienen una capacidad de 80 GB.

2.3 Tasas de lectura.

Existe una diferencia notoria a simple vista entre la unidad de almacenamiento SSD Intel X25-M y el resto de participantes en la comparativa. Hemos añadido como referencia dos dispositivos externos conectados vía USB: una llave SanDisk Cruzer Micro 4 GB, y un disco duro Seagate 7200 r.p.m. conectado a través de un adaptador/caja USB. Con configuraciones en RAID ocurre exactamente lo mismo, la tasa de lectura conseguida con dos unidades de estado sólido se dispara en torno a los 500 MB/s según SisSoftware Sandra, herramienta utilizada en este test para medir el rendimiento.
 

2.4 Tasas de escritura

A pesar de que la velocidad de escritura no es el punto fuerte del modelo Intel X25-M (existen modelos de unidades SSD con transferecias mayores), en la gráfica podemos contemplar el rendimiento constante en escritura que presenta el dispositivo frente a los discos duros electromecánicos que dependiendo de la posición en la que estén guardando los datos presentan un rendimiento superior o inferior al SSD.

3. Test en una aplicación de audio profesional

3.1 SSD y Cubase.

¿Qué aplicaciones tienen las unidades de estado sólido en el mundo del audio?. Básicamente, gracias a su gran velocidad de acceso a la información, permiten trabajar con cantidades ingentes de pistas simultáneas. En general resultan especialmente útiles cuando hay que acceder a los datos con gran rapidez. Por ejemplo, cuando estamos trabajando con archivos, ya sea con muestras de instrumentos virtuales o pistas, si la información no está alojada en la RAM el equipo debe buscarla en el disco duro. Si disponemos de una unidad de almacenamiento de estado sólido nos aseguramos de que el tiempo necesario para acceder a esos datos es ínfimo.

Para poner a prueba estas unidades en comparación con los discos duros convencionales hemos preparado un test de rendimiento sobre Cubase. La prueba consiste en generar 500 pistas de audio diferentes y las copiamos en cada disco duro adicional de las configuraciones anteriormente especificadas. Posteriormente, para cada disco duro, creamos un proyecto, importamos las pistas y observamos con cuantas pistas nos deja trabajar Cubase sin saturar el medidor de caché de disco.

3.2 Resultados del test sobre la configuración básica.

3.2.1 Proyecto y pistas en Seagate Barracuda 7200 r.p.m.

Con el proyecto y las pistas de audio situadas en el disco duro adicional Seagate 7200 r.p.m., observamos que con 248 pistas de audio, la caché de disco está trabajando casi al 100% de sus posibilidades. Por tanto, a pesar de que la CPU está explotando únicamente un 14% de su capacidad de procesado, si continuamos cargando más pistas no podremos trabajar con total fluidez. El disco no será capaz leer toda la información a tiempo, limitando nuestro trabajo.

3.2.2 Proyecto y pistas en W.D. Velociraptor 10.000 r.p.m.

Con la unidad Velociraptor el resultado es similar, conseguimos cargar 40 pistas más de audio que en el caso anterior. No obstante,  el procesador  aún soporta mucha más carga, pues apenas está utilizando un 14% de su potencial pero si seguimos cargando pistas se verá colapsada la caché de disco.
 

3.2.3 Proyecto y pistas en SSD Intel X25-M.

Con una unidad SSD Intel X25-M hemos conseguido alcanzar el límite de pistas que tiene Cubase. Esto nos ha permitido cargar la cantidad de 500 pistas de audio con tan solo un 37% de uso del procesador y sin que se vea afectada la cache de disco, con el indicador a cero. Hemos de tener en cuenta que el aumento de CPU es debido a que hemos cargado más pistas que en los casos anteriores.

3.3 Datos del test sobre configuración con RAID 0

3.3.1 Proyecto y pistas en RAID 0 compuesto por 2 x Seagate Barracuda 7200 r.p.m.

Con dos discos duros Seagate 7200 r.p.m. configurados en RAID 0 podemos trabajar hasta con 329 pistas de audio. A partir de este valor, aparecen las marcas rojas en el medidor de la caché de disco. En este punto puede surgir la duda de por qué no es posible cargar el doble de pistas que con sólo un disco duro; la clave está en el tiempo de acceso.

3.3.2 Proyecto y pistas en RAID 0 compuesto por 2 x SSD Intel X25-M

Con la configuración de un solo disco sin RAID ya habíamos alcanzado el máximo número de pistas permitido por Cubase y en la configuración con RAID llegamos al mismo límite. Nos hubiese gustado comprobar el número real de pistas simultaneas con dicha configuración ya que ésta, al posibilitar una mayor transferencia de datos y con tiempos de acceso tan bajos habría generado resultados muy interesantes.

Todo parece indicar que si Cubase permitiese trabajar con infinitas pistas serían otros elementos, como el procesador, los que acabasen por establecer el límite en la reproducción de audio.

4. Conclusión

Sin lugar a duda los dispositivos de almacenamiento de estado sólido permiten cargar más pistas sin alterar lo más mínimo el medidor de caché de disco de Cubase. Los resultados son impresionantes.

De hecho con un único dispositivo de almacenamiento en estado sólido podemos cargar muchísimas más pistas que con un RAID 0 compuesto por dos discos Seagate de 7200 r.p.m. La clave está en el tiempo de acceso de las unidades SSD. Aún considerando que el RAID 0 configurado con dos Seagate tenga una tasa de lectura próxima a la de un solo SSD Intel X25-M el tiempo de acceso de este último es unas 140 veces superior al de los discos electromecánicos Seagate Barracuda 7200 r.p.m., permitiéndole llegar a la información mucho antes, y en el caso que nos ocupa, suministrar muchas más pistas sin colapsos.