IDE Flash Drive: накопители для экстремальных условий

Совсем недавно тема флэш-памяти нами уже поднималась («Компьютерное Обозрение»,# 27); правда, тогда в основном рассматривались флэш-карты и считыватели для работы с ними. Устройства, о которых пойдет речь сегодня, тоже имеют самое прямое отношение к этому вопросу, но несколько в ином ключе.

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 storage-устройства, но тут уж ничего не поделаешь — достойных альтернатив флэш-технологии для «экстремальных» применений пока не наблюдается.

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. К чему это приводит, хорошо видно на диаграмме Winbench 99: оценки производительности устройств — это цифры, по крайней мере, одного порядка, т. е. — в данном тесте скорость работы устройств вполне сравнима.

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.

Используемые источники:

• https://itc.ua/articles/ide_flash_drive_nakopiteli_dlya_jekstremalnyh_uslovij_14278/