IDE Flash Drive -- накопители для экстремальных условий

О том, что такое промышленный ПК, большинство читателей наверняка имеют некоторое представление. Все же, чем он отличается от обычной и привычной "персоналки" на рабочем столе? Прежде всего -- требованиями к повышенной надежности в тяжелых условиях индустриальной эксплуатации. В сущности, этим уже все сказано: продукты для рынка Industrial PC гораздо устойчивее потребительских по отношению к разного рода внешним воздействиям: физическим, химическим, температурным и т. п. При этом обычно немаловажную роль играет общая компактность всего решения, что накладывает ограничения на размеры буквально каждого компонента промышленного ПК. Одними из самых проблематичных составляющих долгое время оставались накопители. Повсеместное распространение на потребительском рынке получили жесткие диски, но сама "винчестерная" технология зачастую была просто неприемлемой в определенных сферах применения, например, для военной техники, авиационной и космической отраслей. Поэтому здесь в качестве накопителей с давних пор используют устройства флэш-памяти. Многие компании, выпускающие карты памяти и прочую продукцию, связанную с флэш-технологией, производят также и соответствующие решения для промышленного применения. В поле нашего зрения попали сразу несколько таких устройств от Pretec и Transcend, и мы решили выяснить, чем и как такие накопители отличаются от привычных каждому пользователю HDD. Pretec Mini IDE и Transcend IDE Flash -- вершина компактности IDE-накопителей. Устройства устанавливаются непосредственно в 40-контактный IDE-разъем материнской платы, при этом они возвышаются над ним всего на 2 см (существуют также низкопрофильные L-образные варианты, "правые" и "левые"). Питание к ним подводится через переходник от обычного разъема питания для HDD, с помощью перемычек выбирается режим master-slave, а для устройства Transcend можно установить еще и защиту от записи. Pretec 2,5" IDE Flash Drive отличается форм-фактором -- это полный аналог "ноутбучного" (2,5") жесткого диска. Разъем на его задней панели -- 44-контактный IDE, но устройство можно подключить и к обычному 40-контактному IDE специальным шлейфом. Емкость таких продуктов варьируется от 16 до 512 MB, что, конечно же, несравнимо с емкостями современных жестких дисков. Тем не менее случаи реального использования промышленных ПК, где необходим бoльший объем, встречаются достаточно редко. Кроме того, никто ведь не запрещает устроить из таких накопителей... самый настоящий RAID-массив! Безусловно, стоимость подобного решения будет уже несколько выходить за рамки общепринятых представлений о цене на устройства хранения информации, но тут уж ничего не поделаешь -- достойных альтернатив флэш-технологии для "экстремальных" применений пока не наблюдается. Что можно сказать о надежности подобных устройств? Как уже отмечалось, флэш-память выгодно отличается от жестких дисков устойчивостью к ударам (до 1000 G), вибрации (до 15 G) и колебаниям температуры. Для модулей Transcend рабочим температурным диапазоном заявлен 0...+85 °С, а модули Pretec подразделяются по этому критерию на три типа: Commercial Temp. (0...+65 °C), Extended Temp. (-20... +75 °C) и Industrial Temp. (-40... +85 °C). Время наработки на отказ (MTBF) составляет 500 тыс. и 1 млн. часов для Pretec и Transcend соответственно. Сравните это с показателями для жесткого диска Seagate Barracuda ATA 7200.7: устойчивость к ударам в рабочем режиме до 5 G (при кратковременном воздействии до 2 мс), к вибрациям -- до 0,5 G; рабочий диапазон температур 0...+60 °С; эксплуатационная высота (для флэш отсутствует как показатель) от -198 до 3048 м относительно уровня моря; время наработки на отказ -- 600 тыс. часов. Полагаем, разница достаточно очевидна, чтобы ее не комментировать. Остается еще проблема ограниченного количества циклов перезаписи для флэш-памяти: для отдельно взятой ячейки оно составляет 100-300 тыс. циклов. По идее, при частых обращениях на запись к накопителю его служебные области, в частности FAT, будут подвержены повышенному "износу". Чтобы избежать этого, в контроллере флэш-памяти реализован специальный алгоритм равномерного распределения циклов записи по всему пространству памяти. При этом, учитывая возможность "горячей замены" сбойных ячеек резервными, гарантированное количество циклов перезаписи возрастает в несколько раз (по спецификациям модулей -- до 1 млн. циклов). Но, кроме емкости и надежности, остается открытым еще и вопрос производительности, и именно этот момент мы решили исследовать подробнее. Результаты получились неоднозначные и весьма интересные. Прежде всего, IDE Flash-модули не поддерживают DMA-режимы передачи данных, работая в PIO Mode 4, поэтому процент загрузки процессора при операциях ввода/вывода получается довольно-таки высокий -- 60-90%. Диаграмма средней скорости записи/чтения наглядно показывает скоростное превосходство "винчестерной" технологии: производительность в самом деле попросту несравнима. Но зато диаграмма среднего времени доступа демонстрирует преимущества "чистых" полупроводниковых решений перед электронно-механическими, коими являются жесткие диски: "флэшкам" не надо тратить время на позиционирование головок, и доступ к запрашиваемым данным обеспечивается практически мгновенно. Из всего этого вытекает следующий вывод: по скорости потокового чтения/записи информации жесткие диски, конечно, не оставляют флэш-модулям ни малейшего шанса. Но когда возникает необходимость работать с пакетами данных сравнительно малых объемов, причем расположенных в "случайном" месте диска, производительность IDE Flash может быть практически равной, а в особых случаях даже превосходить таковую для HDD. Реальная же скорость работы сильно зависит от конкретной задачи. При этом какой-либо радикальной разницы в производительности между самими флэш-модулями от Transcend и Pretec практически нет: некоторый выигрыш Transcend по скорости чтения оборачивается небольшим отставанием в Winbench 99. Что ж, в ситуации с IDE Flash и жесткими дисками мы воочию наблюдаем очередное воплощение извечного дуализма "скорость vs. надежность". И если позицию HDD можно описать как "высокая скорость при приемлемой надежности", то для флэш-памяти все с точностью до наоборот: "приемлемая скорость при высокой надежности". Этим и объясняется такое четкое разделение данных устройств по рыночным нишам: винчестеры -- для потребительских целей, где всегда во главу угла ставилась "производительность любой ценой", а IDE Flash -- для промышленного рынка и "экстремальных" условий эксплуатации, где на первый план выступает критерий надежности. Павел Корнеенко aka DonTek
Весь номер

Новости партнеров: