Проект: використовуємо карти Compact Flash для збірки SSD
Ми досить давно цікавимося твердотільними вінчестерами (SSD), відносно новими накопичувачами, побудованими на флеш-пам'яті. Незважаючи на високу ціну, ми були цілком задоволені продуктивністю, і особливо низьким часом доступу. У нашій статті ми запропонуємо саморобний, але ефективне рішення, що дозволяє зібрати власний твердотільний накопичувач: RAID 0 на картах Compact Flash.
Натисніть на картинку для збільшення.
Карти Compact Flash дуже добре підходять для цієї мети: їх інтерфейс є похідною від PCMCIA, а використання карт в ПК (у вигляді IDE) було передбачене стандартом TrueIDE. Вам знадобиться всього лише перехідник Compact Flash-IDE, який забезпечує з'єднання контактів, і ви зможете замінити жорсткий диск набором карт Compact Flash.
Чесно кажучи, між сучасною картою Compact Flash і SSD ми не виявили будь-якої різниці, не рахуючи фізичного розміру і ємності.
Перед початком опису нашого проекту слід зробити ряд пояснень, щоб ви краще розуміли принцип роботи і те, які матеріали слід використовувати.
Compact Flash і проблема швидкості
Спочатку слід вибрати модель Compact Flash. Всі карти CF сумісні з форматом TrueIDE, але їх поведінка всередині ПК може відрізнятися.
Перше - слід враховувати швидкість самої карти. На підставі цього критерію можна виділити три типи карт: класичні для недорогих камер, швидкі для цифрових дзеркальних камер і нові супер-швидкі карти для фотоапаратів нового покоління.
Натисніть на картинку для збільшення.
Перші дуже повільні, і навряд чи варто використовувати їх в ПК. Вони працюють в режимі PIO (Programmed Input Output), який на ПК не дозволяє отримати швидкість більше 4 Мбайт / с, одночасно ще й навантажуючи процесор до 100%. Це звичайнісінькі карти, які, як правило, знаходяться нижче порога 100x.
Другий вид карт (100-150x) можна використовувати в ПК: вони працюють в режимі Multiword DMA 2 і здатні досягати швидкості передачі даних до 16 Мбайт / с.
Нарешті, карти нового покоління підходять для високих швидкостей. 266x (і 300x або Extreme IV) працюють в режимі Ultra DMA 4 (66 Мбайт / с) і на практиці показують швидкості вище 40 Мбайт / с. Подібні карти випускають Transcend, A-DATA і Sandisk.
Знімний і фіксований режими
Ще потрібно перевірити, в якому режимі карта буде працювати на ПК. Є два типи карт: знімні і фіксовані. Останні розпізнаються ОС як внутрішні жорсткі диски, а перші - як знімні накопичувачі.
Проблема, насправді, йде від різних версій Windows: вони не можуть розміщувати файл підкачки на знімний диск (який, звичайно, може бути видалений в будь-який час). Більшість карт Compact Flash є знімними. І до останнього часу єдиним способом отримати карту для фіксованого режиму була покупка промислового рішення.
Ці карти призначаються для комп'ютерних систем, і за замовчуванням відносяться до фіксованого типу. Але зазвичай вони коштують дорожче і, як правило, повільніше класичних карт. На щастя, останнє покоління карт 266x (а саме, Transcend і A-DATA) з інтерфейсом TrueIDE працюють у фіксованому режимі.
Що стосується інших карт, то інформація зберігається в прошивці. Тому модифікувати карти дуже складно (навіть при наявності інструментів).
Яку карту вибрати?
Перехідники з Compact Flash на IDE і SATA
Коли ми отримали швидку карту, здатну працювати в фіксованому режимі, залишається проблема з перехідником Compact Flash-IDE. Подібні пристрої можна купити за десятку доларів, але більшість моделей (особливо продаються на інтернет-аукціонах) несумісні з швидкими картами.
Додавання режиму Ultra DMA вимагає модифікацій, які відсутні в більшості перехідників. Тому перед покупкою слід переконатися в підтримці Ultra DMA.
Друга проблема стосується сучасних материнських плат, у яких немає інтерфейсу PATA, оскільки карти Compact Flash несумісні з SATA. Звичайно, сьогодні є перехідники з Compact Flash на SATA (або можна використовувати перехідник з IDE на SATA), але продуктивність у цих пристроїв може сильно відрізнятися.
То яку ж карту вибрати?
Загалом, вибір карт вельми обмежений. Вам знадобиться швидка карта (266x), яка з інтерфейсом TrueIDE працює в фіксованому режимі, і перехідник з Compact Flash на IDE, що підтримує режим Ultra DMA.
Для наших тестів ми вибрали карти Transcend, хоча і моделі A-DATA теж непогано підходять для даного сценарію. Карти Sandisk ми б не рекомендували, оскільки Extreme IV (нехай навіть вони і досить швидкі) відносяться до знімного типу і можуть викликати проблеми, якщо ви захочете встановити на масив з карт Windows XP.
Що стосується грошей, то все дуже просто: вам доведеться заплатити від 50 до 100 євро за RAID-контролер (у деяких материнських плат є вбудований RAID-контролер з інтерфейсами IDE) і приблизно 10 євро за перехідник. Що стосується карт, то моделі Compact Flash на 8 Гбайт стануть оптимальним вибором, ціна на них знаходиться в межах від 100 до 150 євро.
У підсумку, якщо взяти збірку з двох 8-Гбайт карт, RAID-контролера і двох перехідників, то ми отримуємо близько 400 євро витрат, а продуктивність буде вищою, ніж у сучасних SSD.
Тестове обладнання: карти і RAID-контролер
Для нашого проекту ми взяли три карти Compact Flash 266x, один RAID-контролер, що підтримує чотири роздільних каналу IDE, і три перехідника з Compact Flash на IDE.
Карти Compact Flash
Ми взяли 4-Гбайт моделі карт Transcend, які люб'язно надала ця компанія. Це карти 266x, які при підключенні через IDE підтримують фіксований режим. Коли ви підключите ці карти через IDE, комп'ютер розпізнає їх як 4-Гбайт накопичувачі Ultra DMA 4 (66 Мбайт / с), як і передбачалося. Продуктивність карт при підключенні через "картовод" FireWire 800 виявилася 40 Мбайт / с на читання і 35 Мбайт / с на запис.
Перехідники з Compact Flash на IDE
Натисніть на картинку для збільшення.
Карти з підтримкою інтерфейсу SATA ще не вийшли, тому єдиним варіантом залишаються перехідники з інтерфейсу Compact Flash на IDE. Для тесту ми використовували три перехідника від www.pcengines.ch.
Два з них використовують 40-контактні гнізда IDE, а один - 2,5 "формат. Пасивні перехідники не мають будь-якого чіпа перетворення і сумісні з Ultra DMA. Нічого поганого про них сказати не можна, вони нормально працюють з IDE.
Натисніть на картинку для збільшення.
Як RAID-контролера ми використовували карту A-CARD AEC-6897. Ця 64-бітна карта PCI підтримує чотири канали IDE. Ми використовували її в 32-бітному роз'ємі, оскільки материнської плати з 64-бітної PCI під рукою не було.
RAID-контролер підтримує режими RAID0, RAID1, RAID0 + 1 і RAID 5. На відміну від багатьох карт IDE RAID, він надає чотири незалежних роз'єму і каналу, що дозволяє працювати більш ніж з двома пристроями в режимі RAID 0, не обмежуючи пропускну здатність. Ми хотіли б подякувати компанії A-Card за наданий RAID-контролер.
В якості тестової машини використовувалася Dell Dimension 9200 під Windows XP. RAID-контролер був єдиним пристроєм на шині PCI, щоб її не перевантажувати.- Dell Dimension 9200 (материнська плата Intel на P965);
- Core 2 Duo E6600;
- 2 x 1 Гбайт PC4200 Samsung;
- nVidia GeForce 7900 GS;
- блок живлення Dell 375 Вт.
Єдиним слабким місцем в цій збірці є малий обсяг корпусу: RAID-контролер разом з трьома IDE-перехідниками займають чимало місця. Тому корпус повинен бути просторим.
Тест: синтетична продуктивність
На графіку можна відразу ж зазначити кілька особливостей: флеш-пам'ять має дуже низький час доступу в порівнянні з жорстким диском (тут наведені дані 250-Гбайт Western Digital на 7 200 об / хв). Навіть швидший вінчестер, такий, як Raptor (найшвидший жорсткий диск на споживчому ринку за часом доступу), не опускається нижче 8 мс. Другий цікавий момент: перехід на RAID 0 не впливає на час доступу. У жорстких дисків синхронізація в масиві RAID призводить до підвищення часу доступу, нехай і незначно. У випадку з флеш-пам'яттю цього немає.
Якщо подивитися на розкид часу доступу (тобто на різницю між мінімальним, середнім і максимальним часом доступу), то у SSD він зовсім маленький, як і можна було очікувати від флеш-пам'яті.
Натисніть на картинку для збільшення.
Натисніть на картинку для збільшення.
Перевага за часом доступу виразно є плюсом, оскільки ПК з SSD виявиться більш чуйним, ніж з жорстким диском.
Як можна бачити, щоб обійти звичайний жорсткий диск, буде потрібно не менше двох карт CF в режимі RAID 0. Однією карти просто недостатньо. Але, що дивно, швидкість читання в RAID 0 між двома і трьома картами майже не відрізняється.
Ми не знаємо, в чому причина даного обмеження, оскільки виробник запевнив нас, що всі канали працюють незалежно. Можливо, RAID-контролер не розрахований на читання з трьох дисків або карта просто оптимізована під 64-бітну шину PCI.
Слід зазначити, що тести проводилися з блоками по 64 кбайт. Справа в тому, що блоки меншого розміру і флеш-пам'ять поєднуються не дуже добре.
Натисніть на картинку для збільшення.
Натисніть на картинку для збільшення.
Ми не стали тестувати швидкість запису на жорсткий диск (оскільки для цього потрібно чистий вінчестер), та й вона не дуже далека від швидкості читання. Між двома і трьома картами відмінностей практично немає, але між однією і двома картами різниця відчутна.
Перевага по запису, що забезпечується RAID, дуже цікаво. Вінчестер Samsung SSD. який ми тестували в минулому році, не зміг вийти за поріг 30 Мбайт / с.
Тест: практична продуктивність
Потім ми вирішили виміряти продуктивність в найбільш близьких для нас умовах. Спочатку ми використовували тест H2bench, він не новий, але все ще актуальний.
Тест H2bench симулює доступ до жорсткого диска (читання і запис), характерний для виконання різних програм і сценаріїв.
Тести говорять самі за себе! Збірка на основі Compact Flash набагато перевершує жорсткий диск по продуктивності. Жорсткий диск Samsung SSD в цьому тесті дає результат близько 45, а наша збірка майже досягла 60 (57,7). Даний тест пояснює, чому флеш-карти сьогодні стають все популярнішими в порівнянні з жорсткими дисками. Більш цікаво, що одна карта Compact Flash дає практично таку ж продуктивність, що і Samsung SSD, - 37.
Ми не змогли провести тести часу автономної роботи і швидкості завантаження ОС. Перший тест, цілком зрозуміло, навряд чи можна провести, оскільки всю цю конфігурацію в ноутбуці недоречний. А тест часу завантаження погіршується через ініціалізації RAID-контролера, у якого використовується власний BIOS, а також з причини завантаження додаткових драйверів
На практиці результати трохи поступаються жорсткого диска (за даними Bootvis, утиліти Microsoft), але час старту системи на RAID слабо співвідноситься з продуктивністю реальних додатків.
Дуже низький час доступу разом з високою швидкістю передачі помітно покращують чуйність комп'ютера. Різниця між нашою складанням і топовою моделлю SSD цілком очевидна. Запуск додатків виконується дуже швидко, практично миттєво, а затримки, які завжди присутні у жорсткого диска, повністю зникли. Нарешті, наша збірка працює абсолютно безшумно.
Кілька зауважень по RAID 5
Спочатку ми хотіли провести тести на збірці RAID 5, яка і збільшує швидкість передачі даних, і захищає інформацію. Але у нас виникла проблема: цей RAID-контролер дає в конфігурації RAID 5 блоки всього по 8 кбайт.
Продуктивність читання виявилася дуже хорошою (близькою до RAID 0), але швидкість запису була дуже низькою. Крім того факту, що обчислення парності RAID 5 виконує центральний процесор, 8-кбайт блоки дуже сильно знижують продуктивність через внутрішньої роботи флеш-пам'яті.
Справа криється у внутрішніх блоках флеш-пам'яті. Говорячи простими словами, зчитування проводиться на рівні сторінок (зазвичай 2 кбайт), а запис - на рівні блоків (зазвичай 128 кбайт).
Всі операції з файлами менше згаданих розмірів будуть сповільнюватися: тобто запис 2-кбайт файлу теоретично займає стільки ж часу, скільки запис 128-кбайт файлу.
RAID 0 працює, розділяючи дані на блоки (наприклад, по 64 кбайт), після чого дані розподіляються на кілька фізичних носіїв, записуючись на них паралельно.
Таким чином, якщо ми будемо працювати з маленькими блоками (наприклад, 8 кбайт), то запис виявиться вельми повільної через роботу на блоковому рівні. Для оптимальної ефективності в RAID 0 слід вибирати блоків не менше 64 кбайт (а краще 128 кбайт, якщо це можливо).
Висновок: погляд у майбутнє
Підведення підсумків ми почнемо з оцінки технології. Як ви могли побачити, продуктивність виявляється істотно вище, ніж у жорсткого диска, і збірка RAID 0 в деяких випадках дозволяє подвоїти продуктивність, причому не на шкоду часу доступу.
Що цікаво, карта Compact Flash сама по собі впритул наблизилася до продуктивності Samsung SSD. По грошах 8-Гбайт карту Compact Flash може дозволити собі практично будь-який користувач, і при цьому він отримає висококласну продуктивність. Ємності 8 Гбайт буде досить для установки операційної системи Windows XP, а нульовий рівень шуму є ще однією перевагою.
Що стосується продуктивності, то масив RAID 0 на декількох картах працює краще, ніж один твердотільний вінчестер SSD, хоча цінові рамки виходять приблизно однаковими.
Наші тести показали, що хоча час доступу флеш-пам'яті є найбільшою перевагою, швидкість передачі даних не менш важлива.
Є відчутна різниця між протестованими SSD, які не перевищують 30 Мбайт / с з читання, і нашої конфігурацією, що забезпечила майже 70 Мбайт / с. Можна очікувати, що наступне покоління SSD-вінчестерів серйозно зробить крок вперед по продуктивності.
Чи варто купувати? Так, якщо вам потрібна тиша, продуктивність, і ви не боїтеся платити за нові технології.
Безумовно ні, якщо ви можете ще почекати або у вас великі вимоги до обсягу зберігання даних. Підсистема зберігання вийде швидкою і ефективною, але в той же час дорогий і помітно обмеженою за обсягом. Ситуація в найближчим часом навряд чи зміниться, оскільки флеш-пам'ять еволюціонує, але і жорсткі диски не стоять на місці.
У підсумку ми отримали ефективну, швидку і тиху збірку. З іншого боку, вона займає чимало місця в корпусі і вимагає наявності інтерфейсів IDE, які зустрічаються все рідше.
Переваги.- Висока продуктивність;
- мізерно малий час доступу;
- безшумна робота.
- Займає багато місця в корпусі;
- низька продуктивність в RAID 5;
- обмежена ємність;
- висока ціна.