Kingston HyperX 3K – dostupnější cena, vyšší spolehlivost | Kapitola 2
Seznam kapitol
HyperX 3K zapadá do nově utvořeného segmentu SSD s dostupnějšími synchronními NAND flash s nižší výdrží. Naví je levnější než původní modrý HyperX. K tomu přimíchejte (opět) upravený firmware řadiče SandForce SF-2281 zaměřený hlavně na spolehlivost a máme hlavní charakteristiku nového Kingstonu HyperX 3K.
Do všech aktuálně prodávaných uživatelských (consumer) SSD disků s řadičem SandForce dávají výrobci typ SF-2281. OCZ Vertex 3 a Agility 3, Corsair Force Series 3 a Force GT, Patriot Wildfire a Pyro, Kingston HyperX, V+200 nebo dnešní HyperX 3K – to je jen částečný výčet v ČR běžně prodávaných modelů se stejným řadičem.
Řadič SF-2281 je evolucí předchůdce SF-1222. Nedá se říci, že by se v něm udály velké změny, ale byla přidána podpora nového SATA 6Gbps, čímž se zvýšily sekvenční rychlosti, byla vylepšena práce s malými soubory a také zefektivněna komprimační technologie DuraWrite. SF-2281 podporuje osm kanálů, z nichž každý má 8-bit sběrnici. Tyto dva údaje jsou poměrně důležité a mohou hodně ovlivnit výkon v rámci počtu a typu použitých NAND flash.
Velmi pěkný popis funkcí SandForce SF-2200 ukazuje tabulka ze serveru myce.com, kde je i podrobné a smysluplné osvětlení detailů ohledně nových řadičů SandForce (anglicky). Na plnou specifikaci řadičů SF-2100 a SF-2200 bych odkázal na pdf soubor ze stránek výrobce.
Hlavní změnou je již zmíněná podpora nového rozhraní SATA 6Gb/s, s čímž jsou spojeny i vyšší přenosové rychlosti. Jejich starší specifikace 250 / 250 MB/s pro čtení / zápis nahrazuje 500 / 500 MB/s. Dále nastal nárůst počtu 4K operací za sekundu jak pro čtení, tak pro zápis. Podporováno je již i 256bit AES šifrování. Rozšířena byla podpora použitelných NAND flash pamětí od různých výrobců, a to i těch s podporou Toogle nebo ONFi2 a výrobní technologií 2xnm.
V dalším výpisu jsou vyjmenovány výhody nového řadiče, které ve velké míře kopírují hlavní změny mezi starší a novější sérií SandForce. Vylepšena je například správa napájení, a i proto je v indikačních aplikacích aktivní APM (Advanced Power Management), který však nelze osobně spravovat, je pouze pro potřeby řadiče. Kontrolery SandForce také dále nepotřebují externí vyrovnávací paměť DRAM, kterou můžeme najít u mnoha jiných řadičů nejčastěji ve velikostech 64 nebo 128 MB.
Blokový diagram řadičů SF-2200 nám ukazuje, co všechno nejnovější SandForce čipy umí. Zajímavá je informace v zeleném poli, že řadiče podporují NCQ až do fronty 32 požadavků na zápis nebo čtení najednou, přičemž některé testy zkouší i 64 požadavků najednou, což už ale moc vypovídající pro běžný provoz není. Podívejme se, co znamenají některé technologie a co přináší při provozu SSD disku.
DuraWrite - jak ušetřit zápisy a zvýšit rychlost
Důležitou technologií SandForce řadičů je DuraWrite. Jak už jistě i méně zkušení angličtináři pochopili, bude se jednat o něco se zápisem. Mnoho z vás jistě ví, že snižování velikosti výrobního procesu přináší například u procesorů samá pozitiva. Menší náklady pro výrobce a tudíž i cena pro zákazníka, menší spotřeba a s tím spojená menší výhřevnost, vyšší frekvence a tedy i možnosti přetaktování. Je toho prostě dost. Dá se říci, že všechny vyjmenované důvody pro stále nižší výrobní procesy platí i u NAND flash paměťových čipů. Je zde však jeden háček. Flash čipy ze své podstaty mají pouze omezený počet zápisů a s jejich rostoucím počtem odchází, časem se tedy zničí. Nepropadejte však panice, při běžném používání se jedná o funkční dobu minimálně 5-10 let.
Naneštěstí platí, že čím nižší výrobní proces, tím paměti vydrží méně zápisů. Zatímco 34nm MLC (Multi-Level Cell) NAND flash od Intelu vydržely až 10 tisíc zápisů, na dnes používaných 25nm MLC NAND flash Intel už je inzerováno kolem 5 tisíc, Micron kvůli jinému testování výdrže označuje v podstatě stejné moduly třemi tisíci zápisy. Řešením by bylo osazovat SLC (Single-Level Cell) NAND flash paměti, které vydrží až desetkrát více zápisů a jsou dokonce i výkonnější. Jenže jejich cena je oproti MLC mnohem vyšší, a proto se SLC řešení uplatní pouze v Enterprise třídě, kde na ceně záleží méně než na spolehlivosti.
Vzhledem k ceně tedy musí běžné SSD disky pracovat s tím, co je dostupné, tedy s MLC paměťmi, jejichž životnost je se snižujícím se výrobním procesem omezená. DuraWrite je technologie zápisu založená na tom, že většinu zapisovaných dat lze výrazně zkomprimovat a snížit tak jejich velikost.
Nové řadiče SandForce SF-2000 jsou natolik rychlé, že komprimovatelná data dokážou za plného běhu při zápisu zmenšovat - komprimovat. Tím se samozřejmě zvyšuje i rychlost zápisu, neboť se místo například 5MB textových souborů ve wordu zapíše jen 500kB, ale test ukáže, že se zapsalo 5MB, což fyzicky není pravda, ale reálně ano. Naopak zmenšit již komprimované soubory .rar, .zip, .mp3 či .mpeg už běžně nejde, a proto na nich výkon a rychlost trpí, protože řadiči technologie DuraWrite nemá jak pomoci. Proto se musíme koukat na výkon i v ohledu toho, jaká data jsou testována. Konkurenční řadiče jsou dle specifikací pomalejší, ale při zápisu nekomprimovatelných dat podávají často vyšší výkon, protože SandForce čipům v té chvíli nepomáhá technologie DuraWrite.
RAISE - zabezpečení dat není nikdy dost
Každý SSD disk se SandForce řadičem má již dnes určitý objem NAND flash paměti, která není pro skladování dat přímo využívána, ale je tam. OCZ Vertex 3 Max IOPS má velikost 240 GB, ale na své základní desce má součtem 256 GB (16 x 16 GB) NAND flash. 16 GB (jeden paměťový čip) je tak vyhrazeno, pokud by některé buňky či bloky ze základních 240 GB degradovaly a přestaly fungovat. Nové, nepoužité by je nahradily. 16 GB prostoru je poměrně hodně, a proto ho nově využívá také funkce RAISE (Redundant Array of Independent Silicon Elements).
Jedná se o ochranu před zápisem na poškozenou část paměti, ze které se pak nedají data zpětně číst. Funkce RAISE proto zapisuje každou informaci dvakrát – jednou do běžné paměti a podruhé do vyhrazeného prostoru mimo základní datový prostor (v tomto případě je onen základ 240 GB). Pro připodobnění se tak jedná o něco jako RAID řešení, ale pouze na jednom disku. Pokud je vše v pořádku, v idle stavu se data z vedlejší paměti recyklují a místo pro další zápis se obnovuje. RAISE v kombinaci s ochranou ECC výrazně zvyšuje spolehlivost a zabraňuje tvoření chyb, ze kterých už data zpět nedostaneme. U 120GB SSD, kde je 16 paměťových čipů po 8 GB je náhradní místo 8 GB, u 60GB SSD, které mají pouze osm čipů po osmi gigabajtech, není funkce RAISE aktivní, protože by pro ní nezbyl celý NAND flash čip. Podrobněji je technologie RAISE vysvětlena přímo na stránkách výrobce řadiče SandForce, nám bude toto dvouodstavcové nastínění stačit.
Ostatní použité technologie
Mimo zmíněného DuraWrite a RAISE umí řadič SF-2281 i technologie, jejichž smysl už jistě známe. Z důležitých nechybí podpora TRIM, S.M.A.R.T ani NCQ. Právě NCQ bylo u nového řadiče vylepšeno a podporuje již zmiňovaných 32 požadavků pro zápis či čtení najednou. Podporovány jsou také funkce Garbage Collection, Intelligent Wear Leveling a další. Dohromady se technologiím použitým u SandForce řadičů říká DuraClass, což je vidět i na blokovém diagramu o pár odstavců výše.
Z dalších základních funkcí nechybí 48bit LBA, jinak by ani disk s takovou velikostí moc nefungoval. Vyzkoušel jsem funkci APM (Advanced Power Management). Ta se dá nastavit například v programu CrystalDiskInfo. Buď je možné mít větší výkon nebo menší spotřebu. Při nastavení a aktivaci nižší spotřeby však výkonnostní testy vychází stejně jako s nastavením na maximální výkon, takže je jasné, že se jedná pouze o podporu řadiče, ne o možnost aktivního nastavení.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
