2.12.2 RAID 1 (Mirror)

Зеркалирование дисков, известное как RAID 1, предназначено для тех, кто хочет легко резервировать наиболее важные данные. Каждая операция записи производится дважды, параллельно. Зеркальная, или дублированная, копия данных может храниться на том же диске или на втором резервном диске в массиве. RAID 1 обеспечивает резервную копию данных, если текущий том или диск поврежден или стал недоступен из-за сбоя в аппаратном обеспечении. Зеркалирование дисков может применяться для систем с высоким коэффициентом готовности или для автоматического резервирования данных вместо утомительной ручной процедуры дублирования информации на более дорогие и менее надежные носители.

2.12.3 RAID 0+1

Системы RAID 0 могут дублироваться с помощью RAID 1. Расслоение и зеркалирование дисков (RAID 0+1) обеспечивает более высокую производительность и защиту. Оптимальный способ по соотношению надежность/быстродействие, однако, требует большого количества накопителей.

2.12.4 JBOD

JBOD - данная аббревиатура расшифровывается как "Just a Bunch of Disks", то есть просто группа дисков. Данная технология позволяет объединять в массив диски различной емкости, правда, прироста скорости в этом случае не происходит, скорее, даже наоборот.

У рассматриваемого нами интегрированного RAID-контроллера NVIDIA RAID есть и другие интересные возможности:

Определение неисправного диска.

Многие пользователи многодисковых систем покупают несколько одинаковых жестких дисков, чтобы полностью воспользоваться преимуществом дискового массива. Если массив дает сбой, определить неисправный диск можно только по серийному номеру, что ограничивает возможность пользователя правильно определить поврежденный диск.

Дисковая система предупреждения NVIDIA упрощает идентификацию, отображая на экране материнскую плату с указанием неработающего порта, чтобы вы точно знали, какой диск нужно заменить.

Установка резервного диска. Технологии зеркалирования дисков позволяют пользователям назначать резервные диски, которые могут быть сконфигурированы в качестве горячего резерва, защищая дисковый массив в случае сбоя. Общий резервный диск может защитить несколько массивов дисков, а специальный резервный диск может служить в качестве горячего резерва для определенного дискового массива. Поддержка резервного диска, который обеспечивает дополнительную защиту поверх зеркалирования, традиционно ограничивалась высокоуровневыми многодисковыми системами. Технология хранения NVIDIA переносит эту возможность на ПК. Специальный резервный диск может заменить неисправный, пока не закончится ремонт, что позволяет команде поддержки выбирать любое удобное время для ремонта.

Морфинг. В традиционном многодисковом окружении пользователи, которые хотят изменить состояние диска или многодискового массива должны зарезервировать данные, удалить массив, перегрузить ПК и затем сконфигурировать новый массив. Во время этого процесса пользователь должен пройти немало шагов только чтобы сконфигурировать новый массив. Технология хранения NVIDIA позволяет изменить текущее состояние диска или массива с помощью одного действия, которое называется морфинг. Морфинг позволяет пользователям обновить диск или массив для увеличения производительности, надежности и вместимости. Но более важно то, что вам не нужно выполнять многочисленные действия.

Кросс-контроллер RAID. В отличие от конкурентных многодисковых (RAID) технологий, решение NVIDIA поддерживает как Serial ATA (SATA), так и параллельные ATA накопители в рамках одного RAID массива. Пользователям необязательно знать семантику каждого жесткого диска, так как различия в их настройках очевидны.

Загрузка ОС с многодискового массива. Технология хранения NVIDIA полностью поддерживает использование многодискового массива для загрузки операционной системы при включении компьютера. Это означает, что все доступные жесткие диски могут быть включены в массив для достижения максимальной производительности и защиты всех данных.

Восстановление данных "на лету". При сбое диска зеркалирование дисков позволяет продолжить работу без остановок благодаря дублированной копии данных, хранящейся в массиве. Технология хранения NVIDIA идет на шаг дальше и позволяет пользователю создать новую зеркальную копию данных во время работы системы, не прерывая доступ пользователя и приложений к данным. Восстановление данных "на лету" устраняет простой системы и увеличивает защиту критической информации.

Горячее подключение. Технология хранения NVIDIA поддерживает горячее подключение для SATA дисков. В случае сбоя диска пользователь может отключить неисправный диск без выключения системы и заменить его новым.

Пользовательский интерфейс NVIDIA. Благодаря интуитивно понятному интерфейсу любой пользователь, даже не имеющий опыта работы с RAID, может легко использовать и управлять технологией хранения NVIDIA (также известной как NVIDIA RAID). Несложный "мышиный" интерфейс позволит быстро определить диски для конфигурирования в массиве, активизировать расслоение и создать зеркальные томы. Конфигурация может быть легко изменена в любое время с помощью того же интерфейса.

2.13 Способы увеличение производительности с помощью модернизации систем постоянного хранения информации

Довольно часто приходится слышать, что превосходство SSD не столь существенно - "всего" в 3-4 раза. Например, максимальная скорость передовых винчестеров составляет примерно 160-170 Мбайт/с, в то время как SSD может показывать около 550 Мбайт/с. Простой подсчет дает разницу почти в 3,5 раза. Однако процессы, происходящие при чтении информации с носителя намного сложнее, и сравнивать напрямую максимальные скорости некорректно

Результаты теста для SSD Vertex 3 и HDD Seagate 3 Тбайт (кликабельно)

Взгляните на результаты теста двух устройств, полученные с помощью популярной программы CrystalDiskMark. Она позволит сравнить оба типа накопителей при разных режимах работы. Первый накопитель - SSD производства компании OCZ под названием Vertex 3, имеющий очень высокую производительность. Второй - современный жесткий диск Seagate емкостью 3 Тб, имеющий очень высокие характеристики. Можно сказать, что сравниваются одни из лучших представителей каждого сегмента рынка.

Верхняя цифра слева - скорость линейного чтения, когда данные считываются последовательно. При этом режиме почти все типы носителей показывают свои максимальные возможности. Жесткому диску не приходится постоянно перемещать головки, и основная часть времени тратится на считывание и передачу данных. Твердотельный накопитель в свою очередь передает данные большими блоками, задействуя при этом все каналы. Такое поведение устройств обычно наблюдается при копировании огромных файлов - фильмов, архивов, образов DVD. Разница в скорости двух устройств составляет 3,27 раза.

Второй ряд цифр - чтение блоками 512k. Жесткий диск начинает тратить больше времени на перемещение головок в поисках каждого блока, поэтому скорость снижается. SSD приходится делать больше вычислений для доступа к разным ячейками флэш-памяти. Обратите внимание, производительность SSD составляет 92% от максимума, а у обычного жесткого диска только 37%. Такое поведение соответствует копированию набора небольших фотографий и иллюстраций или аудиофайлов.

Следующий ряд - чтение очень маленькими блоками по 4 Кбайт. Именно в этом тесте скорости проседают больше всего. Классический жесткий диск львиную долю времени тратит на перемещение головок в поисках нужных кусочков информации, а твердотельник производит огромное количество вычислений для поиска нужных ячеек. В результате этого у винчестера скорость упала 220 раз, а у SSD - всего в 15 раз. Разница скоростей между двумя тестируемыми устройствами на блоках 4K составляет 52 раза. Такой режим работы соответствует процессу загрузки операционной системы, запуску приложений и копированию текстовых документов - то есть самые частые операции на ПК.

Теперь пришло время рассказать про параллельное выполнение операций. Во время работы на компьютере в системе запущено множество процессов - программы и приложения, системные утилиты, службы, которые могут в любое время обращаться к накопителю. Получается, в один момент времени может придти несколько запросов на чтение. Жесткий диск вынужден обрабатывать их по одному - головки могут считывать одновременно только один файл. А вот SSD имеет несколько чипов памяти, в которых хранится информация. Поэтому можно обрабатывать сразу несколько запросов, и все они будут выполняться параллельно.

Последняя строка как раз и показывает скорость работы на блоках 4K с очередью запросов, равной 32. То есть имитируется ситуация, когда нужно считать сразу 32 файла такого размера. Как видно, у винчестера различий при распараллеливании почти нет, так как за раз он может получить только один файл, а SSD считывает данные в несколько потоков, что позволяет увеличить производительность в 5,25 раз. Небольшая разница скоростей у винчестера с очередью и без нее объясняется наличием технологии NCQ, которая хоть как-то упорядочивает эту самую очередь, чтобы "не бегать 2 раза туда-сюда".

Объективности ради, надо заметить, что такая глубокая очередь почти не встречается в реальных условиях. Например, при загрузке операционной системы значение очереди примерно равно четырем.

Другими словами, если в теории (по документации) устройства отличаются в 3,5 раза, то в реальных операциях при работе компьютера разница может достигать значительно больших величин.

Правая колонка в окне программы - это результаты записи, для которой справедливо все вышесказанное.

Довольно часто приходится слышать, что превосходство SSD не столь существенно - "всего" в 3-4 раза. Например, максимальная скорость передовых винчестеров составляет примерно 160-170 Мбайт/с, в то время как SSD может показывать около 550 Мбайт/с. Простой подсчет дает разницу почти в 3,5 раза. Однако процессы, происходящие при чтении информации с носителя намного сложнее, и сравнивать напрямую максимальные скорости некорректно.



2.13.1 Сравнение распределения скорости SSD и HDD

Но это еще не все. Обратите внимание на другие графики, сделанные программой HD Tune. Они показывают распределение скоростей по пространству накопителя (синяя линия). Левая часть соответствует началу диска, правая - окончанию. Если SSD выдает одинаковую скорость практически на всем объеме, то у винчестера к середине пространства чтение (и запись) серьезно проседает, а в конце падает более чем в 2 раза. На практике это означает, что если операционная система устанавливалась на заполненный диск, или последний раздел на устройстве, то производительность накопителя будет заметно ниже заявленной. Тоже самое касается и времени доступа (желтые точки), которое растет при движении к концу дискового пространства.

Получается, первоначальное превосходство в 3,5 раза на практике может вылиться и в 100, и в 200 раз. И это по сравнению с лучшими образцами винчестеров.

Про обычные диски со средними характеристиками и говорить нечего. Поэтому при первой возможности покупайте SSD.

2.13.2 Что такое SSD накопители и в чем их преимущество над обычными HDD

Лет 10 назад никто с вами не мог представить наличие в своем компьютере жесткого диска объемом 1 Тб, а 5 лет назад 1 Тб винчестер был роскошью и стоил очень дорого.

Сегодня среди жестких дисков, объем в 1 Тб является самым оптимальным выбором. На 1Тб можно уместить все что угодно, также существуют жесткие диски 1.5, 2 и даже 3 Тб.

На мой взгляд, на сегодняшний день любой жесткий диск может справится со своей основной задачей -- хранилище данных. При работе с любой операционной системой Windows, довольно часто компьютер начинает притормаживать из-за повышенной нагрузки на жесткий диск.

Поэтому все статьи посвященные оптимизации и ускорению Windows из рубрики "Выжать максимум из ПК", были направлены на ускорение и уменьшение нагрузки на него.

Что такое SSD накопитель

Возможно многие из вас слышали о технологии твердотельных накопителей SSD. Сегодня я попытаюсь вам раскрыть известные плюсы и минусы этих накопителей в сравнении с HDD.

Что такое SSD накопитель и чем он лучше HDD?

Накопители SSD состоят из контроллера и микросхем памяти, при этом накопитель не содержит движущихся частей это кстати одно из важных преимуществ перед HDD.

Существуют два вида SSD накопителей -- это SSD накопитель использующие флеш память и RAM память.

Если говорить в двух словах то SSD накопители с использованием RAM памяти являются самыми быстрыми и самыми дорогими накопителями в мире. Стоимость одного гигабайта такого накопителя начинается от 80 долларов и может превышать планку в 500 долларов.

Помимо цены, главным отличием SSDRAM от флеш заключается в энергозависимой памяти, по типу оперативной (память хранит данные только тогда, когда компьютер включен, если выключен, память полностью очищается).

SSD накопители на основе флеш памяти более дешевые, медленные и не энергозависимые накопители.

Они получили большое распространения в настольных компьютерах, в отличии от SSD RAM которые применяются только на супер-мощных компьютерах с резервными аккумуляторами, на случай если произойдет аварийное выключение электричества.

Теперь поговорим об основным преимуществах и недостатках SSD flash от привычных нам HDD.

Преимущества SSD

Отсутствие подвижных механических частей -- имеется ввиду, что со временем SSD не будет "сыпаться" как HDD, так как в нем -- нечему сыпаться.

Скорость чтения и записи выше -- в отличии от HDD, которые не могут полностью раскрыть потенциал SATA II - SATA III (3 - 6 Gb/s).

Скорость SSD дисков как раз ограничивает именно этот интерфейс. То есть если бы не ограничение в скорость записи 6Gb/s на SATA III, SSD могли бы работать еще быстрее.

Компактность -- SSD более компактны и обычно идут в соответствии с форм фактором 2.5. В то время как HDD настольных ПК, это 3.5.

Отсутствие шума -- любой HDD при повышенной нагрузки на пластины, начинает подавать признаки жизни в виде шума и потрескиваний.

Прочность -- SSD более стойки к механическим воздействиям и имеют широкий диапазон рабочих температур, включая очень высокие, при которых HDD просто не смог бы работать.

Раз уж такое количество преимуществ, то наверняка должны быть и недостатки этих сверх быстрых накопителей. Иначе почему SSD до сих пор не стоят у каждого в компьютерах, а HDD до сих пор успешно продаются?

Недостатки

Перезапись -- Это самый большой недостаток SSD. Накопители SSD имеют ограниченное количество перезаписи и обычно перезаписывать оные можно не более 10000 тысяч раз. При этом HDD успешно перезаписываются около миллиона раз.

Я никогда не слышал что эта проблема достаточно критична у пользователей SSD. К тому же большинство из них знакомы с этим недостатком, поэтому используют связку SSD + HDD.

В основном для перезаписи используется HDD, а SSD используют для ускорения загрузки и работы Windows и всех установленных на накопителе программ.

Совместимость -- В данный момент только Windows 7 умеет правильно работать с SSD накопителями.

Все предыдущие операционные системы нагружают его лишними технологиями файла подкачки, Ready Boost и т.д. Которые значительно сокращают срок службы, поэтому приобретая SSD используйте для него исключительно Windows 7.

Цена -- Цена на SSD накопители значительно выше чем на обычные HDD. При этом сама стоимость на SSD формируется в зависимости от количества гигабайт (1-1.5$ за 1 Гб).

В отличии от стоимости HDD, стоимость на которые формируется исходя из стоимости и количества пластин. Наверно из-за этого недостатка SSD накопители все еще не так популярны как HDD, но с каждым годом цены за 1 ГБ SSD накопителя падает, а вместе с ним, существенно падает цена на HDD.

Вывод

SSD крайне полезная, классная и дорогая штука, поэтому требует к себе соответствующего внимания. Моя схема использования SSD такая.

Берем SSD исходя из ваших потребностей -- лично мне 64 Гб (это 60-70$ в среднем) для Windows и программ хватает. Ставлю вместе с ним HDD на 1 Тб, который используется мной как хранилище для частой перезаписи информации. Все это устанавливаю наWindows 7 (сама О.С на SSD).

В итоге все очень шустро летает и я не боюсь что мой SSD вскоре выйдет из строя, так как отдельные важные данные у меня хранятся только на HDD.

2.13.3 Преимущества SSD перед HDD

· Более быстрый запуск от включения до перехода в рабочее состояние, поскольку не требуется раскрутка шпинделя.

· Очень быстрый случайный доступ к данным (особенно для чтения), из-за отсутствия необходимости перемещать блок головок, и, вследствие этого, более быстрые загрузка системы и запуск приложений, поскольку лимитирующим фактором времени выполнения этих операций, как правило, является время поиска данных на диске.

· Отсутствие шума, хотя большие промышленные SSD могут иметь внутренние вентиляторы для охлаждения.

· Более низкое энегопотребление (и следовательно, тепловыделение) для SSD небольших объёмов, твердотельные накопители большой ёмкости таким преимуществом перед жёсткими дисками не обладают.

· Высокая механическая надёжность - отсутствие движущихся частей полностью устраняет вероятность отказа по причине поломки механики.

· Лучшая способность переносить экстремальные внешние условия - перегрузки, вибрации, перепады давления и температуры, что, помимо специальных областей применения, очень хорошо для применения в ноутбуках и прочей мобильной электронике.

· Относительно предсказуемая производительность - в отличие от жёстких дисков, производительность SSD практически постоянна и одинакова по всему объёму хранения данных. Подобное объясняется постоянным временем доступа поиска и ничтожным влиянием фрагментации на производительность.

· Относительно низкий вес и размеры для SSD низкой ёмкости - несмотря на то, что удельная ёмкость на единицу веса и объёма лучше у "традиционных" HDD, для накопителей объёмом менее 256Гб

· преимущество в весе и габаритах остаётся за SSD.

Недостатки:

· Цена. На начало 2008 года в среднем стоимость хранения одного гигабайта на флэш-SSD пока ещё на два порядка выше таковой для обычных жёстких дисков.

· Ёмкость - хотя сейчас максимальная ёмкость серийно выпускаемых SSD значительно ниже таковой у жёстких дисков, она имеет тенденцию к быстрому увеличению, уже испытываются прототипы терабайтных устройств.

· Большая уязвимость к ряду негативных факторов, включая внезапное отключение питания, магнитные поля и статические электричество.

· Ограниченное число циклов записи для SSD на базе флэш-памяти - обычная флэш-память выдерживает 300.000 - 500.000 операций стирания/записи в одну и ту же ячейку, у некоторых специальных типов флэш-памяти этот параметр декларируется на уровне полутора миллиона операций. Специальные файловые системы или алгоритмы работы контроллера устройства могут смягчить эту проблему путём динамического распределения часто перезаписываемых кластеров равномерно по диску (так называемое "выравнивание износа"). Комплекс мер позволяет современным SSD теоретически выдержать до 20 лет ежедневной обычной эксплуатации в персональном компьютере.

· Меньшая скорость записи (также для основанных на флэш-памяти SSD) в силу конструктивных особенностей флэш-памяти, допускающей стирание только большими достаточно блоками, что очень сильно снижает скорость случайной записи, и в меньшей степени - последовательной.

Совсем недавно компания Samsung удвоила скорость чтения SSD-накопителя ёмкостью 256 Гб до 200 Мб/с и записи до 160 Мб/с. В накопителе использована многоуровневая структура ячеек (MLC) вместо одноуровневой ранее (SLC). В компании утверждают, что переход на новую технологию позволил сделать новые диски более дешевыми. Кроме того, благодаря улучшению контроллера, SSD имеют более продолжительный срок бесперебойной эксплуатации, сравнимый с SSD-накопителями с одноуровневой структурой ячеек, и даже с обычными вращающимися магнитными дисками.

2.14 Поколения гибридных дисков

Емкие, быстрые и недорогие -- новые гибридные накопители объединяют в себе преимущества традиционных винчестеров с достоинствами SSD.

Твердотельные накопители (Solid State Drive, SSD) поражают, с одной стороны, своим быстродействием, а с другой -- высокой стоимостью. Классические HDD, напротив, обходятся недорого и предоставляют огромные объемы дискового пространства, но при этом не могут конкурировать с SSD в скорости работы, становясь слабым местом современных компьютеров. Гибридные жесткие диски (H-HDD)способны разрешить подобные затруднения, объединяя основные преимущества обеих технологий -- большую емкость, высокую скорость работы и приемлемую цену. Компания Seagate является первым производителем, который выпустил серию 2,5-дюймовых накопителей, изготовленных по гибридной технологии. Seagate Momentus XT предоставляет до 500 Гбайт дискового пространства, а 4 Гбайт флеш-памяти позволяют достичь значительного увеличения производительности. Гибридные накопители предназначены в первую очередь для ноутбуков, так как в портативных устройствах, как правило, не предусмотрена возможность установки нескольких дисков.

2.14.1 Высокая скорость благодаря системе контроля данных

Основная особенность гибридных накопителей заключается в том, что диск больше не доверяет распределение информации операционной системе, а самостоятельно устанавливает, какие данные необходимо поместить во флеш-память. Такие носители работают со всеми версиями Windows, Mac OS и Linux и не требуют инсталляции специального драйвера.

Кроме того, внешне они практически ничем не отличаются от обычных HDD. Сбор сведений о том, какие данные важны для пользователя, осуществляет контроллер диска, который регистрирует и протоколирует все действия, связанные с обращениями к информации. Seagate называет эту технологию Adaptive Memory -- самообучающаяся кеш-память. Например, при первичном запуске диска контроллер фиксирует и переносит во флеш-память данные, необходимые для загрузки ОС. Когда компьютер окажется включенным во второй раз и эта информация будет запрошена повторно, во избежание считывания с медленного жесткого диска запрос будет перенаправлен флеш-памяти, что ускорит процесс загрузки. Это возможно благодаря тому, что чтение данных из флеш-памяти Momentus XT осуществляется приблизительно на 73% быстрее, чем с традиционных HDD. Кроме того, со временем пользователь почувствует значительное повышение быстродействия, ведь счетчик контроллера регистрирует файлы всех запускаемых приложений и помещает их в твердотельную часть накопителя. Этот процесс продолжается до полного заполнения флеш-памяти.

При этом контроллер не делает никаких различий между типами файлов -- он просто запоминает, к каким блокам данных обращаются пользователь и операционная система и как часто это происходит. С одной стороны, налицо явное преимущество: в быстрой SSD-памяти хранятся только те данные, которые действительно необходимы. С другой -- метод блочной выборки означает также и то, что эти сведения будут потеряны после дефрагментации диска. А при запуске приложений, которым не нашлось места в твердотельной части накопителя, гибридный диск будет работать как обычный винчестер.

2.14.2 Традиционный метод записи

При выполнении операций записи гибридный накопитель ничем не отличается от классических HDD, так как контроллер разрешает использовать твердотельную память только для чтения, а все новые данные сначала сохраняет на жестком диске (см. схему). То, что Моmentus XT выполняет операции чтения данных на порядок быстрее по сравнению с другими дисками, объясняется скоростью вращения шпинделя (7200 об./мин.) и наличием кеш-памяти объемом 32 Мбайт. Новое поколение гибридных накопителей уже доказало свое превосходство над обычными 2,5-дюймовыми дисками для ноутбуков. В настольных ПК гибридные решения по времени доступа также практически не оставляют шансов своим 3,5-дюймовым конкурентам. Однако вопрос о том, насколько целесообразным является использование подобных продуктов в данном сегменте, остается открытым: новый накопитель бессилен против тандема из одного быстрого SSD, обладающего достаточным объемом дискового пространства для установки системы и софта, и дополнительного НDD для хранения данных. Поэтому в сегменте дорогих ПК он не может рассматриваться как серьезная альтернатива твердотельному накопителю, а вот в компьютерах среднего класса имеет все шансы стать лучшей заменой классическому жесткому диску, который значительно уступает ему в скорости работы.

Гибридные жёсткие диски

Сегодня стало уже совершенно очевидно, что традиционные жесткие диски обречены на вымирание. На прошедшей выставке Computex Taipei 2007 большинство производителей флэш-памяти представили твердотельные диски нового поколения на основе флэш-памяти (Solid State Disk, SSD), которые имеют ряд значительных преимуществ в сравнении с традиционными HDD-дисками, поэтому неминуемо вытеснят последние с рынка. Конечно, вытеснение HDD-дисков новыми SSD-дисками произойдет не сразу, но этот процесс неизбежен. И точно так же, как в свое время цифровые фотокамеры вытеснили в нишевые сегменты пленочные аналоги, а ЖК-мониторы -- ЭЛТ-монитор, место HDD-дисков будет неизбежно занято SSD-дисками.

Уже сейчас SSD-диски выпускаются многими производителями флэш-памяти, а их максимальный объем достиг 128 Гбайт. Количество циклов записи для SSD-дисков стало сопоставимо с аналогичными характеристиками для HDD-дисков, и их массовому распространению мешает лишь одно обстоятельство. Они пока еще очень дороги и по такому параметру, как стоимость за один гигабайт емкости, серьезно проигрывают традиционным HDD-дискам.

В то же время в продаже уже появился особый тип дисков -- гибридные диски (Hybrid Hard Drive, HHD), которые представляют собой сочетание флэш-памяти и традиционного диска "в одном флаконе" и могут считаться своеобразным переходным вариантом от HDD- к SSD-дискам.

Гибридные жесткие диски имеют ряд бесспорных преимуществ по сравнению с традиционными жесткими дисками. Это и более высокая скорость работы, и меньшее энергопотребление, и пониженный уровень шума, и более высокая надежность.

Но главное из перечисленных преимуществ гибридных дисков заключается в их низком энергопотреблении.

Вращающийся диск -- один из наиболее энергозатратных компонентов компьютера. Встроенная в жесткий диск энергонезависимая флэш-память используется в качестве емкого энергонезависимого буфера (NV Cash) для операций записи и чтения данных (см. рисунок). При записи данные направляются непосредственно в буфер. Когда буфер близок к переполнению, диск "просыпается" и забирает данные. Благодаря этому гибридный диск позволяет как минимум вдвое снизить уровень энергопотребления (что особенно актуально для портативных ПК).

Минимальный объем флэш-памяти, которая встраивается в гибридные диски, составляет 128 Мбайт, однако для того, чтобы получить ощутимый эффект от использования флэш-памяти в гибридных дисках, рекомендуется устанавливать порядка 4 Гбайт.

Отметим, что поскольку при использовании встроенной флэш-памяти сокращается количество обращений к жесткому диску, то снижается и уровень шума, создаваемого вращающимся диском.

Кроме того, поскольку гибридные жесткие диски имеют меньшее энергопотребление, то соответственно уменьшается тепловыделение, а следовательно, можно не использовать вентилятор для охлаждения жесткого диска.



Структурная схема гибридного диска

Важно также то, что гибридный жесткий диск, в котором "блины" находятся в неактивном состоянии (не вращаются) большую часть времени, имеет более продолжительное время жизни и меньшую вероятность отказа.

Точно так же, как существует несколько типов флэш-памяти, имеется и несколько способов организации гибридных дисков. Самый простой способ -- использовать в качестве буфера встроенный флэш-диск, то есть микросхему, содержащую флэш-память и ее контроллер, обеспечивающий работу с памятью типа NOR, как с обычным ATA-диском. Данный способ не требует каких-либо изменений в архитектуре жесткого диска, однако является достаточно дорогим решением.

Второй вариант реализации заключается в том, чтобы использовать в качестве буфера флэш-память типа NAND. Это решение дешевле встроенного флэш-диска, однако нужно учесть необходимость разработать ПО для управления такой памятью. Кроме того, существуют различные типы NAND-памяти, требующие использования разных контроллеров.

Третий вариант реализации гибридных дисков заключается в том, чтобы применять NAND-память вкупе с соответствующим контроллером. При этом решается проблема несовместимости микросхем памяти разных изготовителей, но в данном случае потребуется использовать не одну, а две микросхемы.

Отметим, что гибридные диски во многом напоминают технологию Intel Turbo Memory (ранее она назвалась Robson) компании Intel, которая реализована в ноутбуках на платформе Santa Rosa. В данном случае флэш-память типа NAND, выполняющая функцию буфера, располагается не на жестком диске, а на системной плате. Правда, несмотря на схожесть технологии Robson и технологии гибридных дисков, взаимодействие между флэш-памятью, процессором и диском осуществляется в технологии Intel Turbo Memory несколько иначе, чем в гибридных дисках.

Понятно, что для обеспечения возможности работы с гибридными жесткими дисками нужна соответствующая поддержка со стороны операционной системы. На данный момент средства работы с гибридными жесткими дисками, так же как и с технологией Robson, имеются только в новой операционной системе Microsoft Vista (технология Ready Drive). Технология ReadyDrive будет запоминать типовую последовательность обращения к данным на жестком диске, а затем оптимизировать этот процесс путем размещения часто используемых данных в кэш-памяти. Запуск приложений при этом можно ускорить в два-три раза. Технология ReadyDrive также распределяет приоритеты для приложений, чтобы ускорить работу основных приложений при наличии фоновых задач.

Гибридные диски будут продаваться под маркой ReadyDrive, которая является товарным знаком Microsoft. Гибридные жесткие диски можно устанавливать и в компьютеры с другими операционными системами, однако преимущества в этом случае проявляться не будут.

Прототипы первых моделей гибридных HHD-дисков были представлены еще год назад. К примеру, в 2006 году на конференции для разработчиков Windows Hardware Engineering Conference (WinHEC), проходившей Сиэтле (шт. Вашингтон), компании Samsung и Seagate продемонстрировали прототипы гибридных HHD-дисков со встроенными чипами флэш-памяти. И Samsung и Seagate позиционировали эти гибридные диски для применения в ноутбуках.

В ходе демонстрации новых дисков обращение к пластинам диска при работе офисных приложений происходило один раз в три-четыре минуты, что позволяло снизить энергопотребление диска на 70-90%.

Уже в апреле текущего года компания Samsung объявила о начале поставок первых в мире серийно выпускаемых моделей гибридных жестких дисков -- накопителей серии MH80.

Линейка накопителей серии MH80, выполненных в корпусах формфактора 2,5 дюйма, включает модели емкостью 80, 120 и 160 Гбайт. В зависимости от модели объем встроенного модуля флэш-памяти составляет от 128 до 256 Мбайт. Контроллеры накопителей серии MH80 поддерживают технологию ReadyDrive, реализованную в новой ОС Windows Vista. Согласно информации разработчиков, уровень энергопотребления гибридных накопителей будет на 70-90% ниже по сравнению с аналогичным показателем обычных жестких дисков, а использование технологии Samsung ReadyBoot позволит сократить время загрузки ОС примерно вдвое.

Отметим, что в дисках Samsung MH80 используется флэш-память типа OneNAND, которая работает гораздо быстрее, чем обычная память NAND.

OneNAND-память представляет собой SLC (Single Level Cell) NAND-память c логикой, позволяющей эмулировать интерфейс NOR флэш-памяти. В одной микросхеме ячейки флэш-памяти объединены высокоскоростной SRAM-буфер и логический интерфейс, причем это единственный тип NAND-памяти, разработанный для сопряжения с флэш-памятью типа NOR. Вдобавок такая конструкция минимизирует потери хранящихся данных при отключении питания. От памяти NOR новый тип памяти унаследовал высокую скорость чтения и записи данных. Кроме того, OneNAND позволяет хранить и быстро копировать в оперативную память исполняемый код, что характерно для микросхем NAND.

Память OneNAND читает данные значительно быстрее, чем традиционная NAND-память, и записывает быстрее, чем обычная NOR-память. В частности, скорость чтения OneNAND памяти составляет 108 Мбайт/с, а скорость записи -- 10 Мбайт/с.

3. Рачётно-экономическая часть

Расходы на модернизацию с помощью замены жёсткого диска HDD на SSD

В таблице представлены стоимости SSD дисков из различных магазинов представлена в таблице 2.

Таблица 2.

Модель SSD	Обьём	Компьютерные фирмы
		РЕТ	КЕЙ	DNS	Фенко
Caviar Blue WD2500AAKX	250Gb	2 060	2132	-	-
StoreJet 2.5	320Gb	2385	-	2280	-
Western Digital	320Gb	2480	2500	-	2566.8
SATA II SSD Kingston SSDNow V+100	256Gb	2250	2340	-	2456

В таблице представлены стоимости гибридных дисков из различных магазинов представлены в тпблице 3.

Таблица 3.

Модель SSD	Обьём	Компьютерные фирмы
		РЕТ	КЕЙ	DNS	Фенко
Seagate ST95005620AS	500Gb	3666	3750	-	3700
Momentus XT (ST95005620AS)	750Gb	4800	4855	-	-
Seagate Momentus XT ST750LX003	750Gb	4780	4846	4710	-

Сумма модернизации не превышает 5000 рублей, а производительность поднимается во много раз!

4. Техника безопасности

· Требования безопасности перед началом работы:

Перед началом работы следует убедиться в исправности электропроводки, выключателей, штепсельных розеток, при помощи которых оборудование включается в сеть, наличии заземления компьютера, его работоспособности,

· Требования безопасности во время работы

Для снижения или предотвращения влияния опасных и вредных факторов необходимо соблюдать Санитарные правила и нормы. гигиенические требования к видео дисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы (Утверждено Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 14 июля 1996 г. №14 СанПиН 2.2.2.542-96), и Приложение 1, 2.

Во избежание повреждения изоляции проводов и возникновения коротких замыканий не разрешается: вешать что-либо на провода, закрашивать и белить шнуры и провода, закладывать провода и шнуры за газовые и водопроводные трубы, за батареи отопительной системы, выдергивать штепсельную вилку из розетки за шнур, усилие должно быть приложено к корпусу вилки.

Для исключения поражения электрическим током запрещается:

часто включать и выключать компьютер без необходимости

прикасаться к экрану и к тыльной стороне блоков компьютера

работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании мокрыми руками

работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании имеющих нарушения целостности корпуса

нарушения изоляции проводов

неисправную индикацию включения питания с признаками электрического напряжения на корпусе

класть на средства вычислительной техники и периферийном оборудовании посторонние предметы.

Запрещается под напряжением очищать от пыли и загрязнения электрооборудование.

Запрещается проверять работоспособность электрооборудования в неприспособленных для эксплуатации помещениях с токопроводящими полами, сырых, не позволяющих заземлить доступные металлические части.

Недопустимо под напряжением проводить ремонт средств вычислительной техники и периферийного оборудования. Ремонт электроаппаратуры производится только специалистами-техниками с соблюдением необходимых технических требований.

Во избежание поражения электрическим током, при пользовании электроприборами нельзя касаться одновременно каких-либо трубопроводов, батарей отопления, металлических конструкций , соединенных с землей.

При пользовании электроэнергией в сырых помещениях соблюдать особую осторожность.

· Требования безопасности в аварийных ситуациях

При обнаружении неисправности немедленно обесточить электрооборудование, оповестить администрацию. Продолжение работы возможно только после устранения неисправности.

При обнаружении оборвавшегося провода необходимо немедленно сообщить об этом администрации, принять меры по исключению контакта с ним людей. Прикосновение к проводу опасно для жизни.

Во всех случаях поражения человека электрическим током немедленно вызывают врача. До прибытия врача нужно, не теряя времени, приступить к оказанию первой помощи пострадавшему.

Необходимо немедленно начать производить искусственное дыхание, наиболее эффективным из которых является метод "рот в рот" или "рот в нос", а также наружный массаж сердца.

Искусственное дыхание пораженному электрическим током производится вплоть до прибытия врача.

На рабочем месте запрещается иметь огнеопасные вещества.

В помещениях запрещается:

а) зажигать огонь;

б) включать электрооборудование, если в помещении пахнет газом;

в) курить;

г) сушить что-либо на отопительных приборах;

д) закрывать вентиляционные отверстия в электроаппаратуре

Источниками воспламенения являются:

а) искра при разряде статического электричества

б) искры от электрооборудования

в) искры от удара и трения

г) открытое пламя

При возникновении пожароопасной ситуации или пожара персонал должен немедленно принять необходимые меры для его ликвидации, одновременно оповестить о пожаре администрацию.

Помещения с электрооборудованием должны быть оснащены огнетушителями типа ОУ-2 или ОУБ-3.

· Требования безопасности по окончании работы

После окончания работы необходимо обесточить все средства вычислительной техники и периферийное оборудование. В случае непрерывного производственного процесса необходимо оставить включенными только необходимое оборудование.

Заключение

Заключение моей дипломной работе подводится к тому, что модернизация займёт не много времени, и стоить будет не очень дорого плюс к тому же можно создать RAID-массив SSD дисков можно подключить около 16 устройств такого же типа.

Можно обратится к гибридным жёстким дискам они хоть и менее производительные, но выводят совокупность скорости и обьёма, но опять же там ещё есть движущиеся детали так что о долго вечности этого диска оставляет желать лучшего.

Список используемой литературы

1. Альянах И.Н. Внешние запоминающие устройства. М, 1991.

2. Батыгов М., Денисов О. Накопители на жестких магнитных дисках. М., 2001.

3. Гиляровский Р.С. Основы информатики. - М.: Экзамен, 2003.

4. Гук. М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. - СПб: Питер, 2001.

5. Извозчиков В.А. Информатика в понятиях и терминах. - М.: Просвещение, 1997.

6. Информатик. Под ред. Н.В. Макаровой. М., 2002.

7. Козырев А.А. Информатика. - М.: Издательство Михайлова, 2003.

8. Лебедев О.Н. Микросхемы памяти и их применение. М., 1990.

9. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия ПК. - М.: Проспект, 2003.

10. Основы современных технологий / Под ред. Хоманенко А.Д. Гофмана В.Э. Мальцевой П.Б. М., 1998.

11. Острейковский В.А. Информатика. - М.: Высшая школа, 2005.

12. Современные информационные технологии и сети. Юнита 2. - М.: Современный гуманитарный университет, 2001.

13. Угринович Н. Информатика и информационные технологии. -- М.: БИНОМ, 2001.

14. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. М., 2003.

15. Бирюков В. Прибавь обороты // Компьютера. - 2004. - №5.

16. Тишин А.М. Память современных компьютеров. - М.: Московский государственный университет им. Ломоносова, 2001.

Размещено на Allbest.ru

...