Курсовой проект

Федеральное агентство связи

ГОУ ВПО СибГУТИ

Бурятский филиал

Кафедра: «Информатики и ВТ»

Курсовой проект

“Жесткие диски на основе флэш-памяти”

Выполнила: Дашиева Елена

группа И-101

Улан-Удэ

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.

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.

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. 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.

Эти преимущества по большей части относятся к жёстким дискам ноутбуков. Жёсткие диски ноутбуков работают с меньшей скоростью, чем жёсткие диски стационарных компьютеров. Поэтому на скорости работы сказывается любая потеря мощности. Производители ноутбуков видят решение проблемы в гибридных жёстких дисках и рассчитывают на то, что благодаря гибридным жёстким дискам скорость работы ноутбуков сможет сравниться со скоростью работы стационарных компьютеров.

В настоящее время для работы гибридных жёстких дисков необходима операционная система Windows Vista. Вместе с Windows Vista поставляется программа ReadyDrive. Именно она необходима для полноценной работы гибридных дисков. Операционная система определяет, какие данные лучше хранить во временной памяти. В Vista за это отвечает ReadyDrive. Программа ReadyDrive отслеживает, какие программы вы больше всего используете, а затем помещает наиболее используемые программы во временную память жёсткого диска. Возможно, вы уже знакомы с функциями увеличения производительности " SuperFetch" и " ReadyBoost", которые используют доступную память для буферизации данных приложений (" SuperFetch" ) и расширяют возможности кэширования благодаря поддержке флэш-брелоков USB (" ReadyBoost" ). Последняя функция наиболее интересна для систем с памятью 1 Гбайт и меньше, хотя мы не рекомендуем ставить Vista, если у вас меньше 1 Гбайт ОЗУ. " ReadyDrive" расширяет кэширование, захватывая энергонезависимую флэш-память гибридного жёсткого диска, в которой можно хранить ключевые файлы Windows Vista, данные часто используемых приложений (в частности, OEM-производителей) и данные " SuperFetch", ускоряя время загрузки Windows и запуска приложений.

Чтобы поддержать флэш-память, в жёстком диске пришлось изменить набор команд ATA. Спецификация ATA8-ACS включает команды, отвечающие за две важные функции: управление данными, которые нужно хранить во флэш-памяти, и управление переходом в режим работы с флэш-памятью. Windows Vista автоматически распознаёт H-HDD и умеет работать с флэш-памятью жёсткого диска. Поддерживается только один H-HDD, причём это должен быть системный жёсткий диск.

Поддерживается объём флэш-памяти от 50 Мбайт до 2 Тбайт, но Microsoft рекомендует объём от 128 Мбайт до 1 Гбайт. Чем больше флэш-памяти в жёстком диске, тем больше можно записывать данных приложений. Эта функция интересна, в частности, OEM-производителям, чтобы гарантировать быстрый запуск и доступность некоторых программ. Вся оставшаяся ёмкость используется для кэширования приложений и " SuperFetch".

Впрочем, большой объём скоростной флэш-памяти - удовольствие дорогое. Как считает Samsung, жёсткий диск с объемом в 256 Мбайт флэш-памяти является хорошим компромиссом между ценой и производительностью " ReadyDrive", давая ощущение производительности жёсткого диска на 7 200 об/мин, хотя он вращается со скоростью 5 400 об/мин.

Если использовать несколько каналов, то по производительности SLC-флэш-память может обойти жёсткие диски, причём, по всем параметрам, но такие конфигурации слишком дорогие. Как мы предполагаем, первые гибридные жёсткие диски будут обеспечивать постоянную скорость чтения флэш-памяти до 30 Мбайт/с. Хотя 2, 5" жёсткие диски превысили пиковую скорость чтения 50 Мбайт/с, такой скорости более чем достаточно, поскольку флэш-память не страдает из-за больших задержек доступа.

В других операционных системах диски ReadyDrive тоже будут работать, однако преимущества от их использования будут минимальны, так как определенные наборы команд драйвера портировать, скажем, на Windows XP, по утверждению источников, невозможно.
Энергосбережение происходит во время чтения или записи во временную память диска. В силу того, что при работе временной памяти не происходит вращения диска, сохраняется больше энергии. Всё же энергопотребление происходит при записи на диск. В этом случае используется сохранённый запас энергии.
Временная память страдает от меньшей скорости передачи в сравнении с основной памятью. Зато этот недостаток сглаживается высокой скоростью доступа к временной памяти. Кэш-память, ставшая неотъемлемой частью жёсткого диска, в этих моделях не заменяется, а дополняется временной памятью.
Всё же на практике гибридные диски не имеют большого преимущества. Несмотря на их потенциальное превосходство, практическое применение доказывает, что различия невелики. Кроме того, энергосбережение почти незаметно. Лучше подождать, пока флэш-диски упадут в цене (что уже происходит), а пока вполне можно пользоваться традиционными жёсткими дисками. Также, была названа ориентировочная экономия аккумуляторной батареи ноутбука при использовании гибридного диска - от 10% до 40%. В ходе демонстрации при работе в офисных приложениях обращение к магнитным пластинам происходило раз в 3-4 минуты.