Nowe układy wśród twardzieli

To nie procesor, nie pamięć RAM i nie karta graficzna są odpowiedzialne za obniżanie wydajności nowoczesnego komputera. Wąskim gardłem jest twardy dysk. Ma się to zmienić wraz z wprowadzeniem modeli hybrydowych. A Windows Vista obsługuje tę nową technologię.

Spis treści

Poszerzanie wąskich gardeł Szybsze uruchamianie Energooszczędność Mniej awarii Dysk a system operacyjny Przymierze z Vistą Pierwsze produkty Perspektywy Podsumowanie

Nowe układy wśród twardzieli — Schematyczna struktura dysku hybrydowego. Nowością jest bufor flash (1). Talerze magnetyczne (2), bufor DRAM (3), kontroler (4) i interfejs (5) nie różnią się od konwencjonalnego dysku.

Dyski hybrydowe w zasadzie nie różnią się od zwyczajnych twardych dysków. Ich cechą charakterystyczną jest to, że oprócz talerzy magnetycznych mają dodatkową pamięć w układach flash (podobną do tej, którą stosuje się w kluczach USB). Nie zwiększa ona łącznej pojemności dysku, lecz służy jako dodatkowy bufor. Takie rozwiązanie ma zapewnić szybsze uruchamianie systemu operacyjnego i aplikacji. Wymagane informacje nie muszą być odczytywane ze stosunkowo wolnych talerzy magnetycznych, lecz są zgromadzone w szybkiej pamięci flash. Jest ona nieulotna - co oznacza, że nie traci swojej zawartości po przerwaniu zasilania, tak jak pamięć RAM. Największe korzyści będą z niej miały komputery przenośne (szybsze "budzenie się" ze stanu czuwania i mniejsze zużycie prądu), bo talerze dysku będą rzadziej wprawiane w ruch, a mniej obciążony dysk to mniejsze ryzyko jego awarii, więc i sparaliżowania całego komputera.

Poszerzanie wąskich gardeł

Technologia stosowana w twardych dyskach ma już swoje lata, a choć ulegała ciągłemu udoskonalaniu, z upływem czasu stawała się coraz bardziej przestarzała. Pamięć operacyjna RAM i procesory są coraz szybsze, a napędy nie dorównują im, zostając coraz dalej w tyle. Pamięć flash ma usunąć ten problem.

Fachowa chińszczyzna: dyski hybrydowe

ATA - ten standard steruje współpracą systemu operacyjnego i nośników danych takich, jak twardy dysk czy napęd optyczny. Obecnie stosuje się wersję 7, zaś projektowana wersja 8 będzie zawierała dodatki, np. zestaw poleceń ReadyDrive obsługiwany przez Windows Vistę.

Bufor (t. cache) - wewnętrzna pamięć urządzenia (np. procesora lub twardego dysku), która tymczasowo przechowuje dane. Ma skracać czas oczekiwania spowodowany odwoływaniem się do pamięci zewnętrznej (np. pamięci RAM). W konwencjonalnych dyskach występuje bufor DRAM, w hybrydowych zaś towarzyszy mu bufor NV oparty na pamięci flash.

Flash - typ pamięci nieulotnej, a więc takiej, która zachowuje swą zawartość także po odłączeniu zasilania - w odróżnieniu od pamięci roboczej w układach RAM. Pamięć tego rodzaju jest stosowana np. w kieszonkowych dyskach USB i kartach pamięci do aparatów fotograficznych.

Hibernacja - przechodząc w stan spoczynku tego typu (znanego jako S4 bądź Suspend-to-Disk) system zapisuje na twardym dysku pliki wymagane do ponownego przywrócenia poprzedniej sesji. W ten sposób można zaoszczędzić więcej energii niż w trybie oczekiwania (S3), w którym stan systemu jest przechowywany w pamięci RAM, za to wybudzanie trwa nieco dłużej.

MiniCard - wewnętrzne gniazdo note-booka połączone z chipsetem poprzez interfejs PCI Express. W obecnych komputerach przenośnych rozwiązanie to jest przeważnie stosowane do modułów sieci bezprzewodowych WLAN.

ReadyBoost - technologia buforowania danych w kluczach USB z pamięcią flash lub kartach tkwiących w czytniku podłączonym do komputera. Jest oferowana w systemie Windows Vista. System buforuje tylko niewielkie bloki danych, odnosząc korzyści z krótkich czasów dostępu pamięci flash. ReadyBoost obsługuje dyski USB 2.0 Hi-Speed. Wymaga pamięci o pojemności od 256 MB do 4 GB i co najmniej 64 MB wolnego miejsca.

ReadyDrive - ta funkcja systemu Windows Vista odwołuje się za pomocą specjalnego zestawu poleceń do pamięci flash w dysku hybrydowym. W połączeniu z technologiami ReadyBoost i SuperFetch ma znacznie przyśpieszyć pracę w środowisku Vista.

Wprawdzie maksymalna prędkość transmisji obecnych dysków wyposażonych w interfejs SATA2 dochodzi do 100 MB/s, jednak osiągają ją tylko podczas sekwencyjnego transferu dużej liczby informacji. A w codziennej praktyce wykonują wiele operacji zapisu i odczytu małych ilości danych - na domiar złego w różnych miejscach przestrzeni dyskowej. Podczas użytkowania standardowych aplikacji połowa transferów obejmuje bloki danych po 4 KB lub mniejsze. Średnio wielkość odczytywanych i zapisywanych bloków danych nie przekracza 20 KB. Na przykład w środowisku Windows Vista przeciętny transfer wynosi 16 KB. Ponadto biblioteki DLL w systemie Windows są przeważnie porozrzucane na przestrzeni pięciu lub sześciu sektorów na dysku, a aplikacje nierzadko wykorzystują ponad 100 takich bibliotek. Zatem twardemu dyskowi najwięcej czasu zajmuje nie właściwa transmisja danych z nośnika poprzez interfejs, lecz obracanie talerzy i ustawianie głowic zapisu/odczytu. Opisane powyżej czynności zabierają 95 procent czasu trwania całej operacji i raczej nie uda się go skrócić. Pozostałe podzespoły i składniki systemu muszą czekać, aż dysk upora się z powierzonym mu zadaniem. I właśnie na tym polu ma się wykazać pamięć flash. Nie ma w niej elementów mechanicznych, zatem potrafi szybciej realizować odwołania do małych, rozrzuconych w różnych miejscach bloków informacji. Tymczasem znacznie ustępuje konwencjonalnym dyskom w sek-wencyjnym odczycie/zapisie większych ilości danych.

Szybsze uruchamianie

Już w trakcie startowania systemu operacyjnego dysk musi odczytać wiele porozrzucanych bloków danych i właśnie podczas tego procesu napędy hybrydowe mają przynieść duże korzyści. Przed zamknięciem system zapisuje w pamięci flash pliki rozruchowe, których potrzebuje w bardzo wczesnej fazie uruchamiania i które są rozproszone po całym dysku. Przy następnym uruchamianiu BIOS może pobrać te dane z układów pamięci i przetwarzać je już w momencie, gdy dysk zaczyna dopiero wprawiać w ruch talerze i synchronizować głowice zapisu/odczytu. Gdy uzyska pełną gotowość działania, rozruch systemu może być kontynuowany jednocześnie z pamięci flash i talerzy dyskowych. To pozwala uniknąć uciążliwych, bo powolnych operacji na dysku. Ponadto zapewnia się lepsze wykorzystanie mocy obliczeniowej procesora, bo będzie szybciej otrzymywał dane.

Na podobnej zasadzie dyski hybrydowe mają przyśpieszać wychodzenie systemu ze stanu spoczynku (hibernacji). Ten zaś ma być często stosowany przez notebooki z zainstalowaną Windows Vistą. Podczas zamykania systemu przechodzą domyślnie w tryb oczekiwania (S3, Sleep-State), w którym bieżący stan systemu zostaje zapisany w pamięci RAM. Aby nie wyczerpać akumulatora, po upływie określonego czasu przechodzą ze stanu czuwania w hibernację.