Цифровой журнал «Компьютерра» № 12
Шрифт:
Чтобы не быть совсем уж голословными и убедиться в преимуществах USB 3.0 на живом примере, мы протестировали два устройства Raidsonic Icy Box с поддержкой нового стандарта. Это внешний док для жёстких дисков IB-110StU3-B и плата IB-AC604 с двумя портами USB. Док ничем не отличается от ранее протестированного Icy Box IB-110, кроме отсутствия порта eSATA. Плата расширения подключается к PCI-Ex1 и имеет дополнительный разъём Molex для питания USB-портов. Оба устройства используют чип-контроллер NEC PD720200, который поддерживает все версии USB. На данный момент это единственный массовый чип с USB 3.0. В ближайшее время на
Для тестирования использовался жёсткий диск WD4001ABYS. Измерение скорости проводилось с помощью утилиты HD Tune Pro 3.50. Результаты тестов приведены в таблице ниже. Думаю, комментарии излишни — USB 3.0 действительно на порядок быстрее USB 2.0 и способен обеспечить комфортную работу с большими объёмами данных на внешних носителях.
Скорее всего, USB 3.0 в скором времени станет очень популярным. Правда, сейчас количество устройств с поддержкой этого стандарта очень невелико, но многие производители обещают внедрить поддержку USB 3.0 в свои новые продукты или выпустить обновлённые модели уже имеющихся устройств. Проблема ещё и в том, что первый контроллер NEC оказался не самым удачным. Он заметно нагревается и достаточно прожорлив, что приводит к трудностям при разработке флэш-накопителей или при внедрении его в мобильные устройства. Ну и цена в районе 15 долларов заметно влияет на конечную стоимость готовых устройств. Впрочем, ситуация совершенна аналогична той, которая была при появлении USB 2.0. Так что скоро нас ждёт светлое SuperSpeed-будущее…
SSD-накопители: избавление от «детских болезней»
Олег Нечай
Твёрдотельные SSD-накопители появились в широкой продаже всего лет пять назад, хотя в авиационной и военной технике они применяются с 1995 года, когда компания M-Systems представила первые в мире серийные «харды» на основе микросхем флэш-памяти.
Сегодня они считаются одними из самых перспективных носителей данных, которые должны прийти на смену порядком задержавшимся на рынке «винчестерам».
Современные твёрдотельные диски, конечно, имеют мало общего с теми, самыми первыми, разве что по принципу действия схожи: в качестве носителя данных в них используются энергонезависимые чипы памяти. Поэтому неслучайно, что практически все производители SSD-драйвов — это те же самые компании, которые всегда специализировались на выпуске микросхем памяти.
Достоинства SSD-накопителей очевидны. Отсутствие движущихся частей означает высокую надёжность, устойчивость к механическим воздействиям и пониженное энергопотребление. Благодаря использованию современных чипов памяти в SSD на порядок меньше среднее время доступа (0,12-,0,18 мс против 14–15 мс), чем в самых быстрых магнитных жёстких дисках, и, как правило, в 2–2,5 раза выше скорость чтения данных (до 250–300 Мб/с). Такие накопители обеспечивают заметное ускорение загрузки операционной системы, приложений и доступа к папкам с большим количеством файлов. Наконец, они меньше нагреваются и полностью бесшумны.
Первый приходящий в голову недостаток SSD-накопителя — высокая цена — явление преходящее и никак не относящееся к собственно конструктивным особенностям таких дисков. Между тем, у них есть парочка неприятных свойств, связанных именно с природой энергонезависимой памяти. Чтобы понять происхождение и способы борьбы с ними, вкратце напомним, как же всё это работает, не вдаваясь в подробности (их можно узнать здесь).
Ячейки флэш-памяти представляют собой полевые транзисторы с дополнительным плавающим затвором, окружённым диэлектриком. В результате процессов инжекции электронов или, всё чаще, туннелирования, затвор способен принимать одно из двух (SLC, Single Level Cell — одноуровневая ячейка) или четырёх (MLC, Multi Level Cell — многоуровневая ячейка) состояний. В первом случае это «0» или «1», во втором — «00», «01», «10» и «11». Понятно, что MLC обеспечивают вдвое большую ёмкость, пусть и ценой некоторого увеличения времени задержки, поэтому большая часть современных SSD относятся к этому типу. Впрочем, выпускаются и накопители с SLC — обычно это дорогие модели для систем, где требуется минимальная латентность и повышенная надёжность.
В первых SSD применялись чипы с логической организацией NOR (ИЛИ-НЕ), но сегодня значительно популярнее микросхемы NAND (И-НЕ), обеспечивающие более высокую скорость последовательного чтения и записи, но менее быстрый произвольный доступ. Чуть ли не самая главная проблема твёрдотельных накопителей связана именно с логической организацией флэш-памяти — это «засорение» диска ячейками с «удалёнными» файлами, проявляющееся в том, что со временем накопитель работает всё медленнее, и в конце концов задержки становятся раздражающе заметными.
Наверное, ни для кого не секрет, что когда мы «удаляем» файлы с диска, сначала они просто помечаются как «удалённые», а физическое их уничтожение происходит тогда, когда они замещаются новыми. Именно на этой особенности построены всевозможные алгоритмы «восстановления» данных. Если в случае с магнитным жёстким диском запись новой информации происходит просто «поверх» удалённой, то в случае с флэш-памятью всё сложнее.
Дело в том, что ячейки NAND-памяти объединены в так называемые страницы, и физическое стирание данных в них возможно только 512-килобайтными блоками (128 страниц по 4 Кб). Чтобы записать новые данные, необходимо либо найти свободные страницы, либо подготовить целый блок, стерев ячейки, занятые файлами, помеченными как удалённые. Процесс стирания блока отнимает время, а когда этих блоков накапливается много, тогда и возникают досадные «тормоза».
У этой проблемы есть три решения. Самое простое, применявшееся в SSD уходящего поколения, это полное низкоуровневое форматирование накопителя, приводящее в исходное состояние все ячейки. Это умеет, например, утилита Wiper Tool, совместимая с любыми дисками с контроллерами Indilinx (это, например, Corsair серии X или OCZ серии Vertex первого поколения).
Второе — это встроенная в микропрограмму накопителя технология GC (Idle Time Garbage Collection — «уборка мусора во время простоя»), которая при отсутствии обращения к накопителю анализирует состояние ячеек и принудительно очищает их от удалённых файлов.
И, наконец, третье и самое эффективное — использование набора инструкций TRIM, реализованных как на уровне микропрограммы диска, так и в операционной системе. Это та же самая принудительная уборка, только оптимизированная для конкретной файловой системы. Помимо стирания «мусорных» ячеек, TRIM отключает ненужные и даже вредные для флэш-дисков процедуры фоновой индексации и дефрагментации. TRIM поддерживают практически все новые SSD ведущих производителей, включая A-Data, Corsair, Intel, OCZ, SanDick, Samsung и Transcend. А вот совместимая с TRIM операционка пока только одна — это Windows 7.
Второй недостаток SSD-накопителя — это ограниченное количество циклов записи/стирания, связанная с физическим износом: постоянная нагрузка на диэлектрик, изолирующий плавающей затвор, вызывает изменения его структуры и приводит к «пробою», то есть невозможности удерживать заряд. В результате ячейка теряет функциональность, оставаясь постоянно в некотором стабильном состоянии. Контроллер SSD способен отслеживать такие ячейки и помечать их, а подаваемый на них сигнал перенаправляется на резервные, количество которых может составлять до 10 % от ёмкости всего накопителя.