Computerworld, США

Гибридные жесткие диски со вспомогательной флэш-памятью приведут к появлению более быстрых ноутбуков и настольных ПК

Ваш следующий ноутбук под управлением ОС Windows сможет работать быстрее, а одного заряда его батарей будет хватать надолго благодаря новому поколению гибридных накопителей на жестких дисках и новым функциям операционной системы Windows Vista, которые будут основаны на использовании флэш-памяти NAND в качестве дискового кэша.

Технология, получившая название ReadyDrive, также поможет снизить риск выхода из строя жесткого диска из-за ударов, которые являются наиболее частой причиной поломок ноутбуков, за счет уменьшения времени, требуемого для раскрутки диска.

Технология ReadyDrive привела к появлению новой категории жестких дисков со вспомогательной флэш-памятью. Компании Samsung Semiconductor и Seagate Technology уже объявили о выпуске гибридных устройств со встроенным магнитным диском размером 1,5 дюйма и 256 Мбайт флэш-памяти

«Ноутбуки станут первыми компьютерными системами, взявшими на вооружение эту технологию, однако ее потенциал гораздо выше, — отметил Растон Панабейкер, член проектной группы Microsoft по разработке инновационного оборудования для Windows. — Мы ожидаем, что она найдет применение на настольных ПК и, возможно, даже в определенных серверных системах».

ReadyDrive привела к появлению новой категории жестких дисков со вспомогательной флэш-памятью. Компании Samsung Semiconductor и Seagate Technology уже объявили о выпуске гибридных устройств со встроенным магнитным диском размером 1,5 дюйма и 256 Мбайт флэш-памяти. Появление соответствующих коммерческих продуктов ожидается в начале следующего года. В конкурирующей технологии корпорации Intel, получившей кодовое название Robson, кэш-память вместе с управляющим процессором размещается на системной плате. Robson дебютирует вместе с платформами Santa Rosa для ноутбуков в первом квартале 2007 года.

«Скорость интерфейса доступа к микросхемам флэш-памяти для чтения и записи данных ежегодно удваивается», — отметил Панабейкер. В начале текущего года аналитики IDC предсказывали, что стоимость флэш-памяти снизится на 55%. Ко второй половине года оказалось, что падение цен превысило ожидаемый уровень. В настоящее время стоимость хранения данных снизилась до уровня 17,5 долл. за один гигабайт, и, по-видимому, эта тенденция будет сохраняться.

Так как скорость обмена с диском растет несопоставимо медленно по сравнению с мощностью центральных процессоров, то обращение разработчиков подсистем хранения к технологиям флэш-памяти было всего лишь вопросом времени.

«Катализатором этого процесса определенно выступила Vista, — подчеркнул аналитик IDC Джон Райднинг. — Однако использование гибридных накопителей может выйти далеко за рамки Windows-систем».

Функция Vista, получившая название ReadyBoost, по своей сути является кэшем чтения, позволяющим Windows хранить страницы памяти, не помещающиеся в оперативном запоминающем устройстве, на флэш-диске USB. Однако, так как флэш-устройство может быть извлечено в любой момент, важные данные здесь не хранятся, а сами данные из соображений безопасности шифруются.

По мнению Панабейкера, окончательным решением будет ReadyDrive — кэш записи, способный кэшировать части операционной системы для снижения времени возвращения системы к работе и ускорения загрузки.

«За счет применения ReadyDrive время загрузки должно сократиться на 30%, — считает он. — В ходе обычной работы данные, запрашиваемые из кэша, будут передаваться вдвое-втрое быстрее, чем с обычного диска».

Представители Samsung заявляли, что кэш их гибридного накопителя в 50 раз быстрее, чем обычный диск.

Следует отметить, что не все приложения получат одинаковую отдачу от гибридных дисков. Наибольшее улучшение производительности достигается за счет сокращения времени позиционирования устройства на определенные данные на диске. Узким местом, даже в большей степени, чем скорость передачи, являются именно эти задержки. Поэтому ряд приложений, читающих последовательные наборы данных, например, видео, не получат столь существенного выигрыша.

С другой стороны, Windows в большей степени ориентирована на транзакционную работу. Она продолжает работать с файлами журналов и другими данными, даже когда компьютер простаивает, при этом диски продолжают вращаться. Размещение этих данных в кэше позволит отключать электропитание дисков.

«В некоторых случаях снижение энергопотребления может достичь 90%, а общий жизненный цикл системы — увеличиться на 8-12%», — отметил Дон Барнетсон, директор по маркетингу флэш-систем компании Samsung Semiconductor.

Гибридные дисковые накопители обещают также быть более надежными.

«Жесткий диск способен выдержать удары, если он находится в выключенном состоянии. Мы можем повысить их надежность пятикратно», — подчеркнул Барнетсон.

Если производители жестких дисков являются сторонниками гибридных устройств, в которых кэш на основе флэш-памяти размещается внутри физического накопителя, то в Intel считают, что кэш должен размещаться на материнской плате. Платформа для мобильных систем Santa Rosa будет комплектоваться 256 Мбайт флэш-памяти и, как пояснил Кишор Рао, менеджер линейки продуктов Intel Santa Rosa, может выглядеть идентично устройству ReadyBoost или гибридному диску, доступному через функцию ReadyDrive.

Как заявил Панабейкер, гибридные диски подходят для ReadyDrive в большей степени, так как в них кэш и диск управляются подсистемой хранения.

«У Microsoft есть определенные проблемы с решением вопросов, касающихся подобной отдельной системы нестираемой кэш-памяти», — отметил он.

«Мы не считаем это проблемой, — парировал Рао, добавив, что микросхема управления системой хранения Intel Matrix будет безопасно отрабатывать все операции ввода/вывода. Производители дисковых накопителей считают, что проблемы с флэш-памятью на материнской плате будет труднее устранять, тогда как Intel настаивает, что жесткий диск выходит из строя чаще, и когда это происходит, пользователь вынужден выбрасывать флэш-память вместе с диском.

«Трудно сказать, как на все это отреагируют производители ПК», — отметил Райднинг из IDC. Однако вряд ли это будет заботить пользователей, если компьютеры, в которых применены подобные технологии, будут работать и стоить одинаково.

Джек Вейландт, директор по технологиям компании NSTAR Electric & Gas, считает, что срок работы без подзарядки батарей в лучшем случае возрастет лишь на 8-12%, и добавил, что гораздо больше времени при загрузке тратится на аутентификацию и загрузку компонентов рабочего стола, чем на запуск собственно Windows.

«Ключевым фактором для меня является то, что головки диска могут оставаться неподвижными в течение длительного периода времени. Мы грузим ноутбуки в грузовые машины и перевозим их к рабочим местам, при этом они могут достаточно сильно ударяться, так что эта технология может существенно снизить поломки жестких дисков», — заявил Вейландт, добавив, что твердотельный диск был бы еще лучше.

Не только для ноутбуков

Повышение производительности может стать главной причиной использования гибридных дисков в настольных ПК. Панабейкер отметил, что некоторые крупные корпоративные пользователи уже ставят перед Microsoft этот вопрос и заявляют, что будут устанавливать гибридные диски в настольных системах. Так как дисковые накопители отключаются в период отсутствия активности, то это снизит потребление электроэнергии и тепловыделение.

«Экономия электроэнергии может пойти и на пользу серверам с напрямую подключенными устройствами хранения», — отметил Панабейкер. Он полагает, что ReadyDrive будет интегрирована в следующую версию Windows Server, хотя и не смог это подтвердить.

«Этот код функции включен в базовый код Windows», — отметил он.

Место гибридных дисков в сетевых системах хранения просматривается менее четко. ReadyDrive не поддерживает подключаемые к сети iSCSI-устройства, однако Панабейкер отметил, что использование этой технологии в сетевых устройствах хранения сулит экономию электроэнергии и снижение ненужного тепловыделения в центрах обработки данных.

Крис Беннетт, вице-президент компании NetApp, заявил, что эта технология может найти применение в совсем небольших сетевых системах хранения, хотя для систем корпоративного уровня «прямых выгод нет».

Он заметил, что в дисковых массивах NetApp уже используются более быстрая кэш-память на микросхемах DRAM, и эти системы обычно не выключаются.

Несмотря на это, возможность остановки дискового накопителя в период отсутствия активности может оказаться очень важной, так как центры обработки данных сталкиваются с проблемами тепловыделения и энергопотребления.

«В серверном окружении энергопотребление является значимым фактором. Если вы заставите диски отключать двигатели, то это сэкономит электроэнергию», — отметил Рао.

Снижение цен на флэш-память может сделать ее еще более привлекательной для организации сетевых систем хранения, — отметил Панабейкер. — Флэш-память теперь дешевле, чем DRAM, так что ее использование может оказаться более дешевой альтернативой для применения в специализированных решениях, в частности, некоторых SCSI-массивах старшего класса».

Учитывая, что производительность компьютерных систем продолжает повышаться, а их стоимость падать, флэш-память, скорее всего, будет становиться привлекательным решением для все большего числа применений.

«Везде, где есть существенная разница между производительностью процессора и жесткого диска, флэш-память найдет свое применение», — подчеркнул Рао. 


Хроника пикирующих цен

За нынешний год цена гигабайта флэш-памяти, по прогнозу, упадет на 55%, до уровня ниже, чем у динамической оперативной памяти, — приемлемого, чтобы использовать флэш-память в качестве кэша в накопителях для ноутбуков и ПК.


Твердотельные диски: душа новых машин

Падение цен на энергонезависимую флэш-память заставило производителей ноутбуков задуматься о выходе за рамки гибридных дисков и анонсировать системы, в которых жесткий диск полностью заменен твердотельным диском (Solid-State Disk, SSD). В июне корпорация Samsung Electronics представила на корейском рынке две новые модели ноутбуков — Samsung Q1 и Q30. В них установлен твердотельный накопитель на основе флэш-памяти, имеющий емкость 32 Гбайт и очень похожий внешне на стандартный жесткий диск ATA диаметром 1,5 дюйма. В июле Sony выпустила микроноутбук Vaio UX90 с твердотельным диском емкостью 16 Гбайт, предназначенный для продаж в Японии и Китае.

По сравнению с оборудованием с обычными жесткими дисками ноутбуки, оснащенные накопителями SSD, загружаются и работают быстрее, потребляя при этом меньше электроэнергии. В Samsung утверждают, что скорость загрузки их компьютеров увеличилась в полтора раза. Впрочем, дешевыми их не назовешь. Модель Sony UX90, продаваемая по цене 1805 долл., стоит на 343 долл. дороже аналогичного компьютера с диском емкостью 30 Гбайт.

«А при нынешней ситуации на рынке добавление флэш-памяти емкостью 32 Гбайт может увеличить цену ноутбука еще на 700 долл., если не больше», — отметил аналитик компании IDC Джон Риднинг.

Цены на флэш-память, составляющие сейчас 17,50 долл. за гигабайт, уже упали ниже уровня, прогнозировавшегося IDC. Но это не идет ни в какое сравнение с жесткими дисками, стоимость которых в пересчете на гигабайт составляет 65 центов.

Кроме того, жесткие диски позволяют сэкономить на масштабировании — цена в пересчете на гигабайт снижается по мере увеличения емкости. Стоимость флэш-памяти при увеличении емкости растет фактически линейно.

Устанавливать накопители SSD сегодня имеет смысл в ноутбуки повышенной прочности, предназначенные для промышленных или военных применений. Именно так поступают в компании NStar.

«Гибридная технология выглядит достаточно привлекательно, — говорит технический директор энергетической компании Джек Вейландт. — Но думаю, что в дальнейшем мы перейдем на накопители на основе флэш-памяти, которые в случае снижения цен на флэш-память высокой емкости устроят нас в большей степени».

С учетом прогнозируемого падения цен на флэш-память директор Samsung Semiconductor по маркетингу продуктов флэш-памяти Дон Барнетсон полагает, что начало широкомасштабного производства ноутбуков общего назначения с памятью SSD уже не за горами.

«Думаю, ряд систем будет представлен в текущем году, — отметил он. — А повсеместное распространение они получат в течение ближайших трех-пяти? лет».

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями