Многие годы предпринимались попытки ускорить подсистему жёстких дисков, поскольку, за исключением накопителей вроде CD-ROM, DVD-ROM, дискет или других съёмных носителей, жёсткий диск – самое медленное устройство в современном персональном компьютере.При сравнении с пропускной способностью современных системных компонентов жёсткие диски не могут похвастаться скоростью. В частности, если сравнить скорость передачи и время доступа с оперативной памятью, кажется, что жёсткие диски требуют вечности.
Многие годы предпринимались попытки ускорить подсистему жёстких дисков, поскольку, за исключением накопителей вроде CD-ROM, DVD-ROM, дискет или других съёмных носителей, жёсткий диск – самое медленное устройство в современном персональном компьютере.
Не зря индустрия за свою историю постоянно увеличивала скорость вращения жёстких дисков.
До сих пор типичным решением проблемы скорости являлись жёсткие диски на основе памяти, которые называют твёрдотельными накопителями (Solid State Disk). Среди ведущих поставщиков подобных решений можно назвать Bitmicro и SolidData. Если последняя концентрируется целиком на профессиональных приложениях, то Bitmicro предлагает приводы, доступные в розничных каналах. По крайней мере, теоретически, поскольку цена подобных решений составляет несколько тысяч долларов.
Модули памяти в твёрдотельных накопителях, благодаря аккумулятору, могут хранить данные некоторое время без подключения питания. Иначе, без постоянной электрической подпитки современные ячейки памяти не запомнят своё состояние. Твёрдотельные накопители впечатляют. Они намного более стойки к вибрации, да и, как можно ожидать, существенно быстрее жёстких дисков, особенно по времени доступа.
Тайваньская компания Gigabyte предложила интересную идею: а что, если построить твёрдотельный накопитель на основе обычных модулей памяти? В результате появился i-RAM – плата среднего размера с четырьмя гнёздами DIMM, резервным аккумулятором и интерфейсом Serial ATA. Питание обеспечивается через шину PCI, поэтому для установки в компьютер необходим свободный PCI-слот. Вернее, даже два, поскольку карта из-за модулей памяти занимает пространство, равное двум слотам PCI.
Собственно, дизайн и принцип работы накопителя i-RAM довольно просты. Нужно подключить карту в слот PCI, от которого она получает питание, а стабильность обеспечивается прикручиванием к корпусу ПК (как и всех других карт PCI). Стабилизаторы напряжения преобразуют питание шины PCI (5 или 3,3 В) в 2,5 В, которые требуются модулям памяти, а также в требуемое напряжение для питания других компонентов. Простой тактовый генератор от ICS отвечает за правильную работу DDR DIMM, которых на плате можно установить до четырёх – большее количество модулей потребует использования профессиональной регистровой памяти, которая стоит дороже.
Чтобы устройство работало в качестве накопителя, требуется контроллер памяти, который будет также поддерживать интерфейс Serial ATA. Соответствующий чип производит Xilinx, но поставка в промышленных количествах началась лишь недавно. Gigabyte говорит о том, что для старта продаж i-RAM было заказано около 1000 чипов XC3S1000. Дальнейшие заказы будут зависеть от спроса.
Интерфейс Serial ATA относится к первому поколению, то есть обеспечивает теоретическую пиковую скорость передачи 150 Мбайт/с. На практике скорость составляет чуть меньше 130 Мбайт/с. Тут возникает правомерный вопрос, почему же производитель не заказал чипы с интерфейсом SATA-II? Ведь тогда теоретическая скорость составила бы 300 Мбайт/с.
Четыре слота DIMM поддерживают любые модули, начиная с DDR266. Их можно заполнять произвольно.
Аккумулятор устройства предотвращает потерю данных. Он даёт напряжение 3,7 В, а ёмкость составляет 1700 мА-ч – примерно в два раза больше, чем у стандартного аккумулятора сотового телефона. Gigabyte указывает максимальное время автономной работы около 16 часов – немного, но для повседневного использования достаточно.
После того, как от компьютера будет отсоединён кабель питания или блок питания будет полностью выключен, в работу вступает аккумулятор и начинается 16-часовой обратный отсчёт. Если не выключать компьютер или вместо выключения переводить ПК в режим ожидания (stand by), то аккумулятор пригодится только во время перебоев с энергией. i-RAM способен выдержать промежуток между концом рабочего дня и началом следующего.
Найти аккумулятор на замену будет проблематично, поскольку нигде не указана его модель. Конечно, было бы намного удобнее использовать широко распространённую модель аккумулятора или даже просто набор стандартных элементов AA.
В то же время следует напомнить, что после окончания заряда аккумулятора всё содержимое i-RAM будет полностью потеряно! Независимо от того, хранились ли на i-RAM временные файлы или операционная система, лучше оснастить компьютер блоком бесперебойного питания (UPS).

ПамЯть

С четырьмя 184-контактными слотами DIMM для DDR-памяти i-RAM поддерживает до 8 Гбайт. В то же время, 2-Гбайт DDR DIMM (нерегистровая) пока ещё не появилась в продаже.
Можно устанавливать любые DDR DIMM: DDR266, DDR333 или DDR400. Хотя нигде не указана информация о реальной тактовой частоте модулей, и вероятно, по причине совместимости она составляет не больше 133 МГц (DDR266). Gigabyte сообщила, что тактовая частота составляет 100 МГц (DDR200), поскольку её уже достаточно для пропускной способности 800 Мбайт/с на 32-битный DIMM. i-RAM не поддерживает многоканальную работу, поэтому теоретический предел пропускной способности равен одноканальной DDR200 (800 Мбайт/с). То же самое касается и задержек: они не оптимизированы, так как интерфейс накопителя всё равно их сгладит. Это касается и Serial ATA II на 300 Мбайт/с, если он будет использоваться. Кроме того, функции вроде “родной” очереди команд для RAM-накопителей не играют особого значения.
Модули можно устанавливать в любом порядке, причём теоретически можно даже смешивать модули с разной ёмкостью и частотой. Впрочем, не рекомендуется устанавливать три или четыре разных модуля – лучше, чтобы разных модулей было, максимум, два. В идеале, конечно же, следует оснащать i-RAM четырьмя одинаковыми DIMM.
Как показали тесты, увеличение числа модулей памяти несколько влияет на производительность. Максимальная скорость наблюдается с одним или двумя DIMM, в то время как при установке трёх или четырёх модулей производительность немного снижается.
Установка проходит очень легко – как инсталляция стандартной карты расширения. Однако есть несколько “подводных камней”, которые следует учесть перед покупкой. Если их обойти, то i-RAM будет работать как обычный жёсткий диск после старта ОС. Накопитель получит букву, его можно будет разбивать на разделы и форматировать.
Подводные камни

1) Питание.

Идея питания через слот PCI, в общем-то, неплоха. Однако Gigabyte решила придерживаться спецификаций PCI 2.2. Поэтому карта является 5-В моделью, и у неё отсутствует прорезь в области, находящейся ближе к планке. Конечно, лишь немногие материнские платы не оснащены слотами PCI 2.2, но если перейти на профессиональный рынок, то там они будут встречаться чаще. Серверные материнские платы или модели для рабочих станций обычно имеют только один 32-битный слот PCI 2.2 или не оснащены им вообще. Здесь доминирует PCI-X. А эти слоты совместимы только с 3,3-В картами PCI, а не с 5-В моделями.

2) Требуется достаточно места

Как мы уже упоминали, поскольку модули памяти вставляются под углом, карта i-RAM требует больше места, чем стандартная плата расширения PCI. Лучше всего устанавливать карту в нижний PCI-слот, если позволит корпус.

3) SATA

Кроме того, у системы должен быть свободный порт SATA. Если компьютер куплен больше, чем два года назад, то у него вообще может не быть портов SATA.
Производительность
Хотя карта i-RAM поддерживает только Serial ATA I и, как можно было ожидать, обеспечивает максимальную скорость чуть ниже 130 Мбайт/с, время доступа всего 0,05 мс – действительно впечатляет. Вы получите пропускную способность около 100 Мбайт/с даже в базах данных, где происходит большое количество случайных операций чтения. Для сравнения, отдельно работающие жёсткие диски в данном сценарии дают всего несколько мегабайт в секунду. Даже для web-сервера можно получить до 115 Мбайт/с.
Ещё более впечатляет производительность ввода/вывода, которая является самым важным критерием при выборе профессиональных систем: без проблем производится несколько тысяч операций ввода/вывода в секунду, в зависимости от тестового профиля. Даже RAID-массивы с несколькими жёсткими дисками в сравнении кажутся черепахами.
Ещё один возможный вариант заключается в переносе виртуальной памяти Windows на привод i-RAM. Поскольку Windows удаляет этот файл при выключении питания (при соответствующей настройке), то потеря данных из-за отсутствия питания уже не станет проблемой. Приложения вроде Adobe Photoshop требуют немалого объёма виртуальной памяти, даже если полностью его не используют.
Также, i-RAM является прекрасным накопителем для хранения временных рабочих файлов. А в конце рабочего дня результаты можно легко перенести на стандартный накопитель. Чтобы обезопасить себя, можно сделать копирование по расписанию.
Обычно производители указывают прирост производительности у новых продуктов, но пользователи его ощущают слабо. Здесь же ситуация иная. Вы действительно ощутите разницу во время работы с Visual Studio, Photoshop или другими приложениями.

Цена и итог

Теперь, когда мы рассмотрели преимущества и недостатки, позвольте перейти к важному вопросу цены. Gigabyte за карту i-RAM просит около $150-200 плюс деньги, которые вы уплатите за модули DDR. Вряд ли на такую карту стоит устанавливать меньше 2 Гбайт, а лучше оснастить её вообще 4 Гбайт.
В итоге получается около 200 долларов за четыре 512-Мб DIMM (2 Гб) или около 400 за четыре 1Гб модуля. Частоту и задержки во внимание можно не принимать.
То есть, придётся выложить до $400 за вариант с 2 Гбайт или менее $600 за 4 Гбайт памяти. За эти же деньги можно купить четыре жёстких диска на 250 Гбайт, которые в сумме дадут 1,25 Тбайт памяти, или три накопителя на 300 Гбайт.
Следует учесть, что твёрдотельный накопитель работает абсолютно бесшумно. Если сравнить i-RAM со стандартными твёрдотельными моделями от других производителей, то, несмотря на несколько неуклюжий вид, мы получаем лучшее соотношение цена/производительность. И на рынке нет сравнимых продуктов по цене $400-600.
Gigabyte i-RAM заслуживает внимания, поскольку производитель приложил немало усилий к тому, чтобы повысить производительность современных компьютеров, – причём весьма объективно. Разницу в производительности между современными хорошо оснащёнными компьютерами можно обнаружить только при запуске “тяжёлых” требовательных приложений. Но работа i-RAM сразу же становится заметна. Но цена подобного решения слишком высока для среднего пользователя.
Обеспечивая чуть меньше 130 Мбайт/с, i-RAM полностью исчерпывает пропускную способность интерфейса Serial ATA. Влияние i-RAM на повседневные приложения не такое высокое, как можно было подумать. Самые большие различия касаются приложений с высокой нагрузкой ввода/вывода, поскольку i-RAM кардинально уменьшает время доступа. От i-RAM существенно выиграют серверы баз данных, конечно, если база уместится на 4 Гбайт, – именно таким объёмом сегодня ограничен i-RAM. Впрочем, i-RAM, безусловно, не заменяет большие объёмы оперативной памяти и подходит только для приложений, которым нужна максимально быстрая подсистема хранения данных.
Из-за ценовых сообр&#1
72;жений для большинства пользователей всё же рекомендуется вз&#1103
ть самый скоростной жёсткий диск. Но если недостатка в средствах у вас нет, то вы можете забыть о длительном времени загрузки Windows или приложений, используя накопитель i-RAM в качестве системного, для установки программ или для виртуальной памяти Windows.

Гибридные жЁсткие диски

i-RAM позволяет взглянуть на грядущие гибридные накопители, которые сегодня разрабатывают все производители жёстких дисков. Кроме вращающихся магнитных дисков, эти накопители будут использовать определённый объём оперативной памяти. Главное преимущество подобные модели обеспечат в ноутбуках, поскольку операционная система может работать полностью в оперативной памяти жёсткого диска, останавливая для экономии энергии вращение шпинделя, когда в этом нет необходимости.
В зависимости от типа и объёма встроенной памяти флэш или DRAM, подобные накопители могут обеспечить существенный прирост производительности в настольных или мобильных компьютерах, поскольку жёсткий диск сможет буферизовать и затем независимо обрабатывать относительно медленные операции записи.
Кроме того, и “родная” очередь команд покажет себя во всей красе, так как теперь в наиболее эффективном порядке можно будет записывать не единицы килобайт, а сотни мегабайт информации. В итоге мы получим производительность, близкую к последовательной записи. Если операционная система “понимает” гибридный жёсткий диск, то она сможет хранить в быстрой оперативной области виртуальную память и часто используемые системные файлы. Но, к сожалению, гибридные накопители появятся лишь в конце 2006 года, вместе с Windows Vista.

На нашем форуме www.forum.az можно обсудить эту и другие темы, задать вопрос, поделиться мнениями по разным вопросам.

Владимир Зимин

(c)Internet News
6 ocktober 2005
link