Страница 2 из 3

Хорошее против плохого

Однако от филолого-исторических исследований пора переходить к некоторым техническим подробностям flash-устройств. Как и все в нашем несовершенном мире, flash-память обладает как преимуществами, так и недостатками. Если говорить кратко, то все плюсы и минусы flash-устройств можно свести к нижеследующим двум перечням.

Преимущества flash-памяти:

• Для хранения данных не требуется дополнительной энергии, то есть flash-память является энергонезависимым устройством.
• Энергия, правда, требуется для записи данных, совсем без затрат тут не обойтись, в конце концов, вечный двигатель, как известно, создать невозможно. Зато по сравнению с компакт-дисками или дискетами затраты энергии при работе с flash-устройством минимальны. Поэтому flash-память является очень экономной с точки зрения энергозатрат. Как подтверждение - при записи данных на flash-микросхему требуется в 10-20 раз меньше энергии, чем при аналогичных действиях с компакт-диском или дискетой.
• Flash-микросхема позволяет многократно (но, увы, не бесконечно…) перезаписывать данные. То есть flash-память - перезаписываемое устройство хранения данных.
• Накопитель на основе flash-микросхемы не содержит в себе никаких движущихся механических узлов и устройств, поскольку это твердотельная память. А раз так, то flash-устройства отличаются устойчивостью к механическим воздействиям: нет механики - нечему и ломаться. К примеру, flash-накопитель способен выдержать удары в 10-20 раз более сильные, чем те, что просто “убили” бы компьютерный винчестер. Причем не только выдержать, но и работать в условиях тряски и довольно-таки жесткого “избиения”.
• Компактность - еще одно преимущество накопителей на flash-памяти, которое и предопределило использование flash-устройств в разнообразных малогабаритных
• гаджетах и “ручных” устройствах.
• Наконец, информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (порядка 10, а по некоторым данным, и до 100 лет). То есть flash-микросхема является устройством для долговременного хранения данных.

Теперь оборотная сторона медали, то есть недостатки flash-памяти:

• Для начала главный потребительский недостаток - flash-память стоит дороже, чем дискеты, компакт-диски и компьютерные винчестеры.
• Flash-память работает существенно медленнее, чем оперативная память на основе микросхем SRAM и DRAM. И даже по сравнению с жестким диском flash-накопитель является аутсайдером. К примеру, средняя скорость считывания данных с flash-накопителя составляет 5 Mb/s, а записи - 3 Mb/s.
  В то же время жесткий диск может обмениваться данными со скоростью около 30 Mb/s.
• Наконец, еще один серьезнейший недостаток, который уже упоминался выше - flash-память имеет ограничение по количеству циклов перезаписи. Предел колеблется от 10 000 до 1 000 000 циклов для разных типов микросхем. И хотя миллион операций записи/стирания - это совсем немало, однако наличие физического предела использования микросхемы памяти можно считать серьезным недостатком flash-устройств.

Универсальность

Аббревиатура USB означает, что для подключения этих устройств не требуются специальные «дисководы» или адаптеры, кроме имеющегося в каждом современном компьютере или ноутбуке USB порта. Это является одной из причин того, что с самого начала своего возникновения флеш-накопители завоевали большую популярность среди пользователей. Практически все операционные системы, установленные на вашем оборудовании, автоматически распознают флеш-накопитель как дополнительный съемный диск.

Компактность

Стандартный размер USB Flash-drive 70 х 20 х 10 мм (некоторые модели больше, некоторые намного меньше). При этом вес флешки не превышает 20-30 грамм.

Надежность

Внутри устройств отсутствуют механические движущиеся части, что делает их более устойчивыми к механическим воздействиям (вибрациям и ударам) по сравнению с другими носителями информации и во много раз снижает энергопотребление. Кроме того корпуса флеш-накопителей изготавливаются из разных удароустойчивых материалов (пластик, кожа, металл, резина).

Скорость передачи данных

• Интерфейс USB 1.1 - до 12 Мбит/с.
• Интерфейс USB 2.0 - до 480 Мбит/с.
• Анонсированный в 2008 году (но пока не запущенный в использование) Интерфейс USB 3.0 - до 4,8 Гбит/с.

Объем и плотность записи

Объемы памяти современных флеш-накопителей начинаются от 256 Мб. Самые распространенные емкости на сегодняшний день - 2-4 Гб. Максимальная емкость - 128 Гб. Другими словами - объемы памяти флешек на любой вкус и для любых задач, от использования их в качестве «ключей» для входа в базы данных, до хранения разнообразных фильмов в формате DivX.

При этом у всех флеш-накопителей высокая плотность записи информации (значительно выше чем у CD или DVD).

Защита данных

Защита данных, хранящихся на флешке, может производиться как с помощью механического воздействия, так и на программном уровне. В первом случае - некоторые флеш-карты имеют специальный механический переключатель защиты от записи (он обозначается двумя пиктограммами: открытым и закрытым замочком). Во втором случае, с помощью специального программного обеспечения, часть или все данные закрываются паролем и обратиться к этой области флеш-карты или отформатировать ее можно только зная пароль доступа.

Функция загрузочного диска

Как и у CD дисков, у большинства USB flash drive предусмотрена возможность использования их в качестве загрузочного устройства наподобие системного диска. Некоторые производители предлагают вместе с флеш-накопителем специальное программное обеспечение, которое позволяет сделать флешку «загрузочной».

Работоспособность в специальных условиях

Флеш-накопители способны безотказно работать в широком диапазоне температур (от -40 до +70 0С) и относительной влажности (5% - 90 %).

Дизайн и дополнительные функции

Внешний вид флеш-накопителей - очень разнообразный и многогранный. Это различные материалы корпуса и широкая цветовая гамма, элементы ювелирной отделки и флешки с прозрачным корпусом, наполненным разноцветной жидкостью, в форме корпоративного логотипа или муляжа любой продукции…

Заслуживают внимание и дополнительные функции нестандартных флеш-накопителей: фонарик, лазерная указка, флешка-шариковая ручка, флешка-силиконовый браслет и многое другое.

Недостатки флешек

Цикличность записи-стирания

Флеш-накопители имеют ограниченное число циклов записи-стирания перед выходом из строя. Приблизительное количество циклов - 100 тысяч. То есть, если вы 10 раз в день на 1 Гб флешку будете записывать и стирать информацию объемом 1 Гб - она выйдет из строя через 25-26 лет.

Скорость передачи данных

Существует мнение, что скорость записи/чтения информации с флешки уменьшается со временем. Возможно это и так, однако официального подтверждения этой информации пока не существует.

Внешний вид

Большинство стандартных флеш-накопителей имеют колпачок, закрывающий USB разъем и предотвращающий его повреждение. Недостатком этого элемента флешки является то, что он постоянно теряется или забывается. Иногда производитель изготавливает вместо колпачка специальный механизм скрытия разъема - колпачок уже потерять нельзя (так как его нет), однако механическая конструкция больше подвержена износу.

Учитывая все вышеизложенные преимущества и недостатки флеш-накопителей можно прийти к следующему выводу - данный вид накопителей являются одними из самых оптимальных устройств для хранения и переноса данных.

Мы предлагаем флешки только с оригинальными комплектующими от заводов производителей. На всю продукцию даётся гарантия 1 год. На это следует обратить особое внимание, по причине массового появления на Российском рынке некачественных флешек. Наши флешки выгодно отличаются высокой работоспособностью и отсутствием дефектов. Они поддержат Вашу репутацию и закрепят долгосрочность Ваших отношений с Партнёрами.

Мы предлагаем множество решений для придания изделиям неповторимости Вашего фирменного стиля!
Наш девиз: качество, индивидуальность и практичность!

Мы делаем Ваш Бизнес узнаваемым!!

Преимущества и недостатки flash-памяти

Хорошее против плохого

Однако от филолого-исторических исследований пора переходить к некоторым техническим подробностям flash-устройств. Как и все в нашем несовершенном мире, flash-память обладает как преимуществами, так и недостатками. Если говорить кратко, то все плюсы и минусы flash-устройств можно свести к нижеследующим двум перечням.

Преимущества flash-памяти:

• Для хранения данных не требуется дополнительной энергии, то есть flash-память является энергонезависимым устройством.
• Энергия, правда, требуется для записи данных, совсем без затрат тут не обойтись, в конце концов, вечный двигатель, как известно, создать невозможно. Зато по сравнению с компакт-дисками или дискетами затраты энергии при работе с flash-устройством минимальны. Поэтому flash-память является очень экономной с точки зрения энергозатрат. Как подтверждение – при записи данных на flash-микросхему требуется в 10-20 раз меньше энергии, чем при аналогичных действиях с компакт-диском или дискетой.
• Flash-микросхема позволяет многократно (но, увы, не бесконечно…) перезаписывать данные. То есть flash-память – перезаписываемое устройство хранения данных.
• Накопитель на основе flash-микросхемы не содержит в себе никаких движущихся механических узлов и устройств, поскольку это твердотельная память. А раз так, то flash-устройства отличаются устойчивостью к механическим воздействиям: нет механики – нечему и ломаться. К примеру, flash-накопитель способен выдержать удары в 10-20 раз более сильные, чем те, что просто “убили” бы компьютерный винчестер. Причем не только выдержать, но и работать в условиях тряски и довольно-таки жесткого “избиения”.
• Компактность – еще одно преимущество накопителей на flash-памяти, которое и предопределило использование flash-устройств в разнообразных малогабаритных
• гаджетах и “ручных” устройствах.
• Наконец, информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (порядка 10, а по некоторым данным, и до 100 лет). То есть flash-микросхема является устройством для долговременного хранения данных.

Теперь оборотная сторона медали, то есть недостатки flash-памяти:

• Для начала главный потребительский недостаток – flash-память стоит дороже, чем дискеты, компакт-диски и компьютерные винчестеры.
• Flash-память работает существенно медленнее, чем оперативная память на основе микросхем SRAM и DRAM. И даже по сравнению с жестким диском flash-накопитель является аутсайдером. К примеру, средняя скорость считывания данных с flash-накопителя составляет 5 Mb/s, а записи – 3 Mb/s.
  В то же время жесткий диск может обмениваться данными со скоростью около 30 Mb/s.
• Наконец, еще один серьезнейший недостаток, который уже упоминался выше – flash-память имеет ограничение по количеству циклов перезаписи. Предел колеблется от 10 000 до 1 000 000 циклов для разных типов микросхем. И хотя миллион операций записи/стирания – это совсем немало, однако наличие физического предела использования микросхемы памяти можно считать серьезным недостатком flash-устройств.
  
  
  

  Корпорация Toshiba сегодня сообщила о том, что ее инженерам удалось совершить прорыв в области новых технологий хранения данных на жестких дисках. Компания обещает уже в ближайшее время представить новое поколение жестких дисков, которые смогут вмещать в себя гораздо больше данных.

Вадим Болотнов, директор Центра решений КРОК на базе технологии EMC.

Сегодня все более острым становится вопрос ускорения работы ИТ-сервисов при постоянно растущих объемах данных. Для многих приложений решением является перенос хранилищ на флэш-память. Основная задача состоит в том, чтобы определить, для каких приложений в ЦОД малое время отклика действительно критично. После их перемещения на флэш-накопители приложения, оставшиеся на «традиционных» дисках, также получат прирост производительности.

Жесткий диск против флэш-памяти

Современный сервер - это электронное устройство, где почти нет движущихся механических частей. Исключение составляют разве что жесткий диск (HDD) и вентиляторы охлаждения. Технологическим пределом при передаче информации между электронными устройствами является скорость света, но у жесткого диска предел скорости ограничивается максимальной механической скоростью вращения шпинделя. Поэтому он обрабатывает информацию в сотни и тысячи раз медленнее, чем процессоры и память. Пока скорость процессоров увеличивалась в десятки раз, жесткие диски эволюционировали гораздо медленнее. Сейчас они на том же уровне, что и в конце 20 века. Из-за этого многие приложения, для которых строятся центры обработки данных, работают медленнее, чем могли бы. В результате дорогостоящие высоконагруженные серверы простаивают, пока информация считывается и записывается на жесткий диск.

Рис. 1. Относительный рост скорости процессоров и механических жестких дисков

Актуальность флэш-памяти

Объемы информации и скорость ее обработки растут, и наши требования в связи с этим тоже только повышаются. Жизнь в современном мире становится все быстрее, и не в последнюю очередь благодаря технологиям. У нас нет желания тратить время на ожидание, пользуясь электронными услугами через Интернет, банкомат или стоя в очереди в кассу супермаркета. Низкая скорость работы системы, которая так раздражает нас, может быть следствием медленного функционирования дисковой подсистемы на центральном сервере.

Проблему ввода-вывода способна решить флэш-память, она обладает гораздо большей скоростью отклика. В лабораторных условиях оптимальный жесткий диск обрабатывает запрос в среднем 6-7 миллисекунд, а флэш-память - 0,1 миллисекунду. При этом она может обрабатывать в десятки и сотни раз больше транзакций по сравнению с жестким диском, имеющим ограничение в 150-200 операций в секунду.

Но это не означает, что жесткий диск «умер» и от него надо отказаться. Вот уже многие годы предрекают смерть магнитной ленте в системах резервного копирования. Флэш-память пока дороже, чем обычный HDD. Ее лучше использовать для ограниченного круга задач, ведь не всем приложениям нужна высокая скорость отклика. Стоимость флэш-памяти может тоже варьироваться. Есть как дорогая и надежная SLC (Single-level cell) флэш-память, так и бюджетная MLC (Multi-level cell), но с меньшим сроком службы. В ячейку SLC записывается один бит информации, в ячейку MLC - два. В промышленных решениях часто используют SLC флэш-память, в потребительских же товарах - менее дорогую MLC. Но сейчас тенденция меняется, и MLC-память начинают использовать в корпоративных СХД.

Принимая решение о внедрении флэш-накопителе в ЦОД, надо понимать, есть ли в компании ИТ-задачи, оперативное выполнение которых позволит заработать больше денег. Например, существует отчет, который хотелось бы запускать ежедневно, но он считается сутки, и поэтому его запускают еженедельно. В итоге, прогноз цен в торговой сети делается некорректно, или партнерам выдается не вполне актуальная информация, или вкладчики уходят в другой банк, недовольные медленной работой банкоматов. Если есть такие задачи, их реализацию практически всегда можно ускорить с помощью флэш-памяти. Очень часто полагают, что проблема - в неправильно написанном приложении, но можно реально ускорить работу с помощью дисковой подсистемы. Серьезно повысить эффективность можно только за счет одних технологий, не переписывая код. Ценность флэш-памяти не в объемах, а в скорости, и надо применять её для подходящих приложений, считая стоимость не в рублях за гигабайты, а в рублях за транзакции (IOPS).

В каких же случаях помогает флэш-память? Большие базы данных, которые сейчас чаще всего размещаются на дисковых массивах старшего класса можно переместить на накопители. Например, когда пользователи SAP жалуются на медленную работу приложения, скорее всего, проблему сможет решить перевод хранилища на флэш-память. Одна СХД с флэш-памятью может заменить одну или даже несколько стоек в ЦОД.
Флэш-память стоит вводить и тогда, когда в компании ведется большой проект по виртуализации рабочих станций. Сама по себе виртуализация рабочих станций - интересная и перспективная технология, у нее масса преимуществ - от упрощения поддержки пользователей до упрощения защиты данных. При этом надо понимать, что виртуализация рабочих станций подразумевает большую нагрузку на СХД. Иногда здесь даже не помогает добавление флэш-дисков в традиционную СХД, так как могут не справляться контролеры. Системы хранения, целиком построенные на флэш-памяти и оптимизированные под нее, справляются с такими задачами гораздо лучше.

Представьте: работа сотен и тысяч пользователей, которые до этого взаимодействовали только со своими жесткими дисками, «ложится на плечи» одной СХД. В своей практике я уже сталкивался с ситуацией, когда счет виртуальных машин шел на сотни, существующая СХД переставала справляться. Одна из популярных технологий, которая позволяет экономить место на СХД при виртуализации рабочих станций, - это использование «золотого образа». Когда необходимо 1000 компьютеров с Windows 7, не надо устанавливать 1000 дистрибьютивов и занимать несколько терабайт файлами операционной системы.

Система виртуализации создаст один, так называемый «золотой», образ операционной системы. При этом все пользователи будут читать с него, а на их виртуальных машинах будут храниться только файлы, отличные, от тех, что хранятся в «золотом образе». Понятно, что на небольшой объем дискового пространства приходится огромное количество операций чтения. И если «золотой образ» как-то серьезно меняется, то это вызывает обновление тысячи рабочих станций и создает очень большую нагрузку на СХД. Будучи в десятки раз быстрее, флэш-память намного лучше справляется с такой задачей.

Рис. 2. Сравнение внедрения VDI на традиционной и flash СХД, на примере Violin Memory.

Конечно, чаще всего в переходе на флэш-память нуждаются большие компании, но этот переход может быть полезен и средним компаниям. Например, чтобы эффективно выполнить задачу, бывает достаточно купить 3-4 флэш-диска вместо 20-40 жестких дисков для важного приложения.

Внедрение флэш-памяти в существующую инфраструктуру хранения

Есть несколько способ внедрения флэш-памяти в существующую инфраструктуру хранения. Первый и самый бюджетный вариант - уставить флэш-память непосредственно в сервере - при помощи флэш-накопителя SSD или карты с интерфейсом PСI Express, содержащей чипы флэш-памяти. Это недорогой способ ускорения работы сервера, но у него есть ряд недостатков, из-за которых большинство компаний в свое время отказалось хранить данные на внутренних дисках и ушли в направлении СХД. В частности, это пониженная отказоустойчивость, сложность в обслуживании, недостаточная емкость, невозможность задействовать флэш-память одновременно для нескольких серверов. Емкость флэш-памяти в рамках одного сервера ограничена количеством PCI-e-слотов и производительностью RAID-контроллера, поэтому вряд ли удастся получить больше 2 Тбайт.

Два следующих варианта внедрения флэш-памяти связаны с наиболее распространенным способом хранения данных - централизованным. Плюс в отказоустойчивости и в том, что можно разделить ресурсы этой дорогой флэш-памяти между несколькими задачами. Я редко в своей практике сталкивался ситуацией, когда серверы могут сильно нагрузить такую СХД, даже если заказчик крупный.
Один из способов связан с вендорами традиционных систем хранения - IBM, HP, EMC, HDS, которые много лет делали СХД на обычных жестких дисках. Так как они уже несколько лет поддерживают SSD, получается довольно простой способ использовать флэш-память для тех, у кого такая система уже есть — можно купить несколько жестких дисков из флэш-памяти и вставить в полки СХД. Плюс в простоте, и в том, что вы покупаете решение у проверенного вендора.

Минус в том, что эти системы пришли из прошлого, у них недостаточно мощные контроллеры, в которых содержатся миллионы строчек кода, «заточенного» под механику. Далеко не всегда эти алгоритмы подойдут для флэш-памяти. Понятно, что вендорам, которые много лет работали с жесткими дисками, сложно сразу перейти на флэш-память, тем более есть много приложений, которые хорошо чувствуют себя на жестких дисках. Поэтому для оптимального использования SSD можно создать многоуровневую систему хранения данных.

Система сама разделяет данные на те, которым быстрый доступ нужен и те которым он не требуется или вообще являются архивными. Принцип простой, система анализирует запросы и те данные, которые запрашиваются чаще, отправляются на флэш-память, а те которые реже на жесткие диски SAS или SATA. Этот подход позволяет оптимальным образом использовать еще пока дорогие флэш-накопители, но при этом у него есть и свои недостатки.

Один из главных минусов - система не может перемещать данные в реальном времени и подстраиваться под непредсказуемый профиль нагрузки. Алгоритм может только прогнозировать на основе статистики, как часто будут запрашиваться те или иные. Следовательно, есть вероятность не угадать, что приведет к замедлению приложения. К тому же флэш-память стремительно дешевеет, и возможно скоро такие сложные алгоритмы будут не так актуальны - например, можно будет положить все данные на флэш-память MLC.

Следующий способ внедрения флэш-памяти также связан с централизованной СХД. Есть ряд новых вендоров, которые начали разработку «с нуля» уже в 21 веке. Их системы создавались конкретно под флэш-память. Они управляют пулом флэш-памяти как единым целым и позволяют минимизировать недостатки - ограничения по количеству циклов перезаписи, недостаточную скорость записи по сравнению с чтением и прочее. Один из самых удачных примеров — Violin Memory, один из лидеров этого рынка. Несколько известных компаний инвестировали в Violin, и один из самых серьезных инвесторов - компания Toshiba, которая изобрела NAND-память.

Если есть высоконагруженное приложение, то можно просто перенести его целиком на такую новую систему хранения, а если оно очень большое, или получается слишком дорого - перенести самые нагруженные тома. Специализированные СХД масштабируются до десятков и сотен терабайт флэш-памяти.

И последний подход — использование не просто СХД с флэш-памятью, а попытка добавить еще один уровень кэш-памяти между серверами и существующими системами хранения. Некоторые производители СХД (EMC, NetApp) предлагают делать это внутри своих СХД. Ряд молодых компаний производит отдельно стоящие кэширующие СХД, которые подойдут к СХД любого вендора. На мой взгляд, в этом случае возникают серьезные риски совместимости и надежности. Если вдруг где-то произойдет малейший сбой, можно потерять данные, и соответственно деньги, время.

Интеграция СХД на флэш-памяти и традиционных систем хранения

Есть множество задач, которым сверхвысокая скорость обработки не нужна. Обычно надо выявить в ЦОД те приложения, которые требуют повышенной скорости дисковой системы, перенести их на флэш-СХД. Оставшиеся на «обычном» дисковом массиве приложения «вздохнут свободнее», и скорость их работы тоже повысится. Т.к. данные неумолимо растут, занять освободившееся место на СХД никогда не представит проблемы.

Мифы о флэш-памяти

Многие мифы о флэш-памяти связаны с тем, что она развивалась стремительно, практически у нас на глазах. И у многих понятие флэш-памяти ассоциируется с ранними флэш-накопителями USB и SSD. Действительно, их надежность оставляла желать лучшего. Причина в том, что флэш-память может выдержать ограниченное количество циклов «стирание - запись». SLC - примерно 100 000; MLC - 10 000. Это ограниченное количество циклов стираний и последующих записей приводится противниками флэш-памяти, как основной аргумент того, что она хуже жестких дисков.

Но не надо забывать, что жесткий диск - это механическое устройство, у которого тоже может сломаться как механическая, так и магнитная составляющая. А проблема ограниченного количества циклов перезаписи вполне решаема. Для того чтобы флэш-память служила многие годы или даже десятилетия, достаточно просто равномерно ее загружать. Нельзя, чтобы на одном участке было только чтение, а на другом - постоянные изменения. Данную задачу могут решить контроллеры СХД. Механизм, отвечающий за это, называется Wear Leveling (контроль равномерности износа). Так, у упомянутых систем Violin Memory этот алгоритм равномерно «изнашивает» все пространство СХД целиком. В других системах за Wear Leveling отвечает контроллер каждого SSD, что немного менее эффективно.

Еще один миф, что флэш-память подходит для чтения, но не подходит для записи. Это связано с механизмом обработки записи. Для того, что произвести запись в ячейку флэш-памяти предварительно ее надо очистить. Стирание происходит не с одной ячейкой, а с целым блоком, в котором объединяются от 64 до 128 и больше ячеек. И пока идет процесс стирания, все остальные операции останавливаются. Если один диск, на который постоянно что-то пишется, он будет занят процессом очищения для того, чтобы записать новые данные. И его производительность действительно будет намного меньше, чем просто при чтении с диска. Но ситуация меняется, если система хранения довольно большого объема, допустим на несколько терабайт. Тогда контролеры могут перераспределить нагрузку так, что этот эффект блокирования системы перед записью не будет сильно сказываться, и система сможет показывать практически такую же производительность на запись как и на чтение.

Что в итоге?

Флэш-память ускоряет работу серверов, оптимизирует занимаемое место в ЦОД, экономит энергию. Сегодня СХД, целиком построенные на флэш-памяти, являются серьезными конкурентами массивов высшего класса, которые часто наполняют десятками и сотнями жестких дисков, чтобы дать приложению нужную скорость, емкость часто вторична. Помимо первоначальной стоимости такого массива, он занимает довольно много места в ЦОД, требует питания и охлаждения. Если компания платит за аренду коммерческого ЦОД, то экономия на платежах - вполне серьезный довод.

Так как большинство корпоративного ПО - Oracle, SAP и т.д. - лицензируется именно по ядрам, можно сэкономить и на лицензиях за счет оптимизации процессов и уменьшения количества задействованных ядер. Если процессоры будут тратить меньше машинного времени, ожидая СХД, то они смогут производить больше вычислений в единицу времени. В итоге нам нужно будет меньше ядер для решения той же задачи.

И еще один немаловажный момент: срок жизни флэш-памяти намного больше, чем у обычных жестких дисков, и, соответственно, меньше расходы на поддержку, меньше риск потери данных, если выйдут из строя сразу два диска (чему подвержены обычные системы хранения).

По стоимости хранения информации за гигабайт, системы хранения на флэш-памяти еще несколько лет будут проигрывать системам на HDD, но по стоимости обработки информации (стоимости транзакции) они уже сейчас в несколько раз превосходят традиционные системы. Есть масса примеров в российской и мировой практике, когда огромные системы хранения заменялись на маленькие СХД на флэш-памяти, которые были по стоимости в несколько раз меньше, но демонстрировали удивительное ускорение приложений. Рискну предположить, что в будущем место сегодняшних дисков со скоростью вращения 15K и 10K займут SLC и MLC-чипы.

Флеш-память - разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти (ПППЗУ).

Все существующие сегодня виды флэш-носителей можно условно разделить на два класса: флэш-карты, куда входят Compact Flash Card, MultiMedia Card и SD Card, и флэш-модули Flash USB Drive (USB Pen Drive). Для непосредственной работы с флэш-картами, а именно - для считывания информации с них, необходимо специальное устройство, называемое карт-ридером (cardreader), который состоит из контроллера и разъема USB. Флэш-модуль, который еще называют флэш-носителем с USB-интерфейсом, в отличие от флэш-карты, уже имеет встроенный контроллер и может быть подключен к компьютеру через USB.

Она может быть прочитана сколько угодно раз (в пределах срока хранения данных, типично - 10-100 лет), но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально - около миллиона циклов). Распространена флеш-память, выдерживающая около 100 тысяч циклов перезаписи - намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW.

Преимущества:

Для хранения данных не требуется дополнительной энергии, то есть flash-память является энергонезависимым устройством. По сравнению с компакт-дисками или дискетами затраты энергии при работе с flash-устройством минимальны. Поэтому flash-память является очень экономной с точки зрения энергозатрат. При записи данных на flash-микросхему требуется в 10-20 раз меньше энергии, чем при аналогичных действиях с компакт-диском или дискетой.

Флешки имеют достаточно большую плотность записи, емкость современных флешек довольно велика и может существенно превосходит емкость DVD-дисков.

Flash-микросхема позволяет многократно (но не бесконечно) перезаписывать данные. То есть flash-память - перезаписываемое устройство хранения данных.

При этом работают бесшумно. Накопитель на основе flash-микросхемы не содержит в себе никаких движущихся механических узлов и устройств, поскольку это твердотельная память. А раз так, то flash-устройства отличаются устойчивостью к механическим воздействиям: нет механики - нечему и ломаться.

К примеру, flash-накопитель способен выдержать удары в 10-20 раз более сильные, чем компьютерный винчестер. Причем не только выдержать, но и работать в условиях тряски.

Компактность - еще одно преимущество накопителей на flash-памяти, которое и предопределило использование flash-устройств в разнообразных малогабаритных гаджетах и “ручных" устройствах.

Наконец, информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (порядка 10, а по некоторым данным, и до 100 лет). То есть flash-микросхема является устройством для долговременного хранения данных.

Благодаря своей компактности, дешевизне и низкому энергопотреблению флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах - фото - и видеокамерах, диктофонах, MP3-плеерах, КПК, мобильных телефонах, а также смартфонах и коммуникаторах. Кроме того, она используется для хранения встроенного программного обеспечения в различных устройствах (маршрут изаторах, мини-АТС, принтерах, сканерах, модемax), различных контроллерах.

Широкое распространение получили USB флеш-накопители ("флешка" , USB-драйв, USB-диск), практически вытеснившие не только дискеты, но и CD.

Как и прочие устройства с интерфейсом USB, устройства с flash-памятыо не требуют отдельной настройки со стороны BIOS и автоматически определяются в Windows 2003/ XP/Vista.

Такие накопители имеют отличные перспективы развития, поскольку в их конструкции нет механических узлов. Производители постоянно наращивают объемы и скорость работы чипов flash-памяти, а массовое производство всегда в конечном итоге приводит к значительному снижению цен.

Недостатки:

Flash-память работает существенно медленнее, чем оперативная память на основе микросхем SRAM и DRAM. И даже по сравнению с жестким диском flash-накопитель является аутсайдером. К примеру, средняя скорость считывания данных с flash-накопителя составляет 5 Mb/s, а записи - 3 Mb/s. В то же время жесткий диск может обмениваться данными со скоростью около 30 Mb/s.

Наконец, еще один серьезнейший недостаток - flash-память имеет ограничение по количеству циклов перезаписи. Предел колеблется от 10 000 до 1 000 000 циклов для разных типов микросхем. И хотя миллион операций записи/стирания - это совсем немало, однако наличие физического предела использования микросхемы памяти можно считать серьезным недостатком flash-устройств.

Еще один недостаток - это чувствительность к электростатическому разряду и радиации, поэтому нужно очень тщательно соблюдать технику безопасности при работе с данным внешним носителем.

накопитель носитель информация диск

Кроме того, изъятие флешки без остановки устройства может также привести к ее скорой порче. Со временем у нее может уменьшаться скорость записи, которая сильно зависит от пропускной способности usb-порта, что также является недостатком флешек.

Таким образом, флешки на сегодняшний день имеют ряд достоинств и недостатков. Однако их достоинства значительно перекрывают немногочисленные недостатки, делая этот продукт компьютерной индустрии очень востребованным и конкурентоспособным.

Способы подключения периферийных устройств к персональному компьютеру

Мониторы можно подключать через следующие интерфейсы VGA, DVI, HDMI и DisplayPоrt. В данное время на персональных компьютерах широко используются VGA и DVI интерфейсы, также существуют различные переходники, если в мониторе или в материнской плате не предусмотрены данные интерфейсы.

Клавиатуры можно подключать по интерфейсу Ps/2,USB. Существуют также переходники, которые позволяют подключить USB клавиатуру в порт PS/2 и наоборот.

Способы подключения мыши такие же, как и у клавиатуры: USB и PS/2. В настоящее время появились беспроводные мыши. Как и с клавиатурами USB мышки определяются с включенным компьютером.

В первую очередь они различаются по технологии печати. Бывают лазерные (светодиодный принтер), струйные, матричные и другие принтеры (твердочернильный, сублимационный).

Принтеры подключаются к компьютеру через интерфейс USB или LPT (старые модели), а также с помощью технологии Wi-Fi.

Сканеры подключаются через USB.

МФУ подключаются через USB и Ethernet (по сети).
Акустические колонки. Это устройства для воспроизведения звука.

Подключать их необходимо в двух местах: к источнику сигнала – зеленый круглый разъем на материнской плате или дискретной звуковой карте; а также к источнику питания, чаще в обычную розетку, но бывают версии питающиеся от USB.

Отличительные особенности интерфейсов ESATA и SATA. Назначение и способы подключения.

SATA - это специализированный интерфейс. Он нашел широкое применение для того, чтобы подключать самые разнообразные накопители информации. Скажем, при помощи SATA кабелей можно подключить жесткие диски, SSD накопители и прочие устройства, которые служат для того, чтобы хранить информацию.

SATA-кабель – это красный шлейф, ширина которого составляет примерно 1 сантиметр. Этим он и хорош, прежде всего. Ведь с такими данными его никак не спутаешь с другими интерфейсами. В частности с ATA (IDE). Этот интерфейс тоже вполне применим для того, чтобы подключать жесткие диски. И он хорош с этим справлялся, но до тех пор, пока не появился интерфейс SATA.

В отличие от SATA интерфейс ATA – это параллельный интерфейс. ATA (IDE) шлейф состоит из 40 проводников. Несколько таких широких шлейфов в системном блоке влияли на эффективность охлаждения. Эта проблема была присуща ATA интерфейсу, чего не скажешь про SATA. У него свои плюсы. И один из них – скорость передачи информации. Скажем, SATA 2.0 может передавать данные со скоростью 300 МБайт/с, а SATA 3.0 – целых 600 Мбайт/с.

По сравнению со старым интерфейсом ATA (IDE) его преимущество и в том, что у него большая универсальность. При помощи SATA интерфейса есть возможность подключить внешние устройства.

Чтобы упростить подключение внешних устройств, разработали специальную версию интерфейса – eSATA (External SATA).

eSATA (External SATA) - интерфейс для подключения внешних устройств, который поддерживает режим «горячей замены» (англ. Hot-plug). Был создан несколько позже, в середине 2004 года. У него более надежные разъемы и увеличенная длина кабеля. За счет этого интерфейс eSATA удобен для подключения различных внешних устройств.

Для питания подключаемых eSATA устройств необходимо использовать отдельный кабель. На сегодня есть смелые прогнозы о том, что в будущих версиях интерфейса возможно будет внедрить питание прямо в eSATA кабель.

У eSATA есть свои особенности. Средняя практическая скорость передачи данных выше, чем у USB 2.0 или IEEE 1394. Сигнально SATA и eSATA совместимы. Однако им необходимы разные уровни сигнала.

Ему необходимы для подключения также два провода: шину данных и кабель питания. В будущем планируется отказаться от отдельного кабеля питания для выносных eSATA-устройств. Разъёмы у него менее хрупкие. Конструктивно они рассчитаны на большее число подключений, чем SATA. Однако физически они несовместимы с обычными SATA. Плюс экранирование разъема.

Длина кабеля доведена до двух метров. У SATA длина всего 1 метр. Чтобы компенсировать компенсации потери, в нем изменили уровни сигналов. Повышен уровень передачи и понижен уровень порога приемника.

Особенности подключения и работы накопителей информации с интерфейсом Serial ATA.

SATA (англ. Serial ATA ) - последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).

SATA использует 7-контактный разъём вместо 40-контактного разъёма у PATA. SATA-кабель имеет меньшую площадь, за счёт чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера, упрощается разводка проводов внутри системного блока.

SATA-кабель за счёт своей формы более устойчив к многократному подключению. Питающий шнур SATA также разработан с учётом многократных подключений. Разъём питания SATA подаёт 3 напряжения питания: +12 В, +5 В и +3,3 В; однако современные устройства могут работать без напряжения +3,3 В, что даёт возможность использовать пассивный переходник со стандартного разъёма питания IDE на SATA. Ряд SATA-устройств поставляется с двумя разъёмами питания: SATA и Molex.

Стандарт SATA отказался от традиционного для PATA подключения по два устройства на шлейф; каждому устройству полагается отдельный кабель, что снимает проблему невозможности одновременной работы устройств, находящихся на одном кабеле (и возникавших отсюда задержек), уменьшает возможные проблемы при сборке (проблема конфликта Slave/Master устройств для SATA отсутствует), устраняет возможность ошибок при использовании нетерминированных PATA-шлейфов.

Стандарт SATA поддерживает функцию очереди команд (NCQ, начиная с SATA Revision 1.0a).

В отличие от PATA, стандарт SATA предусматривает горячую замену активного устройства (используемого операционной системой) (начиная с SATA Revision 1.0)

SATA Revision 1.0 (до 1,5 Гбит/с)

Спецификация SATA Revision 1.0 была представлена 7 января 2003 года. Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 Мбайт/с). (20%-я потеря производительности объясняется использованием системы кодирования 8b/10b, при которой на каждые 8 бит полезной информации приходится 2 служебных бита). Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главным преимуществом SATA перед PATA является использование последовательной шины вместо параллельной. Несмотря на то, что последовательный способ обмена принципиально медленнее параллельного, в данном случае это компенсируется возможностью работы на более высоких частотах за счёт отсутствия необходимости синхронизации каналов и большей помехоустойчивостью кабеля. Это достигается применением принципиально иного способа передачи данных (см. LVDS).

SATA Revision 2.0 (до 3 Гбит/с)

Спецификация SATA Revision 2.0 (SATA II или SATA 2.0 , SATA/300) работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 3 Гбит/с (300 Мбайт/с для данных с учётом 8b/10b кодирования). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы «NVIDIA». Теоретически устройства SATA/150 и SATA/300 должны быть совместимы (как контроллер SATA/300 с устройством SATA/150, так и контроллер SATA/150 с устройством SATA/300) за счёт поддержки согласования скоростей (в меньшую сторону), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы (например, на жёстких дисках фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).

SATA Revision 3.0 (до 6 Гбит/с)

Спецификация SATA Revision 3.0 (SATA III или SATA 3.0 ) представлена в июле 2008 и предусматривает пропускную способность до 6 Гбит/с (750 Мбайт/с для данных с учётом 8b/10b кодирования). В числе улучшений SATA Revision 3.0, по сравнению с предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Также сохранена совместимость, как на уровне разъёмов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена Bob lox.