Pamięć na talerzu

W ostatnim numerze PC Formatu opisaliśmy dyski SSD (Solid State Disk) , które do przechowywania danych wykorzystują pamięci flash zamiast tradycyjnych talerzy pokrytych materiałem magnetycznym (artykuł zamieszczamy na CD). Dyski SSD mają liczne zalety, ale są jeszcze bardzo drogie. Postanowiono więc połączyć w jednym urządzeniu zalety napędu SSD z przystępną ceną dysku twardego. Jednym z pierwszych producentów, którzy wpadli na ten pomysł, był Samsung. W 2006 roku na konferencji WinHEC (Windows Hardware Engineering Conference) w Seattle zaprezentował prototypy dysków twardych z wbudowaną pamięcią flash o pojemności 128 i 256 MB. Zostały one nazwane dyskami hybrydowymi HHD (Hybrid Hard Drive).

Co robi flash na dysku

Dzięki wykorzystaniu tradycyjnego mechanizmu magnetycznego napędy HHD mają dużą pojemność. Z kolei pamięć flash skraca czas odczytu i zapisu danych. W niej bowiem są przechowywane m.in. pliki, z których korzystają uruchomione programy. Stosunkowo niewielka pojemność tej pamięci nie powoduje drastycznego zwiększenia ceny urządzenia, jak ma to miejsce w przypadku napędów SSD. W specjalnie zaprojektowanej elektronice sterującej napędu zaszyte zostały algorytmy przewidywania określające, które pliki będą za chwilę potrzebne działającym na komputerze aplikacjom i systemowi operacyjnemu. Natomiast mechanizm odczytu danych z wyprzedzeniem pozwala szybko te dane umieścić w pamięci flash.

Dany plik nie musi być załadowany do pamięci flash w całości. Może to być tylko jego część opracowywana w danym momencie. Jeśli na przykład użytkownik ogląda na ekranie fragment zdjęcia i za chwilę przesuwa widok w lewo, program zaczyna doczytywać kolejne dane z dysku. Dysk „wie”, z których jego sektorów są odczytywane dane, i na tej podstawie „przewiduje”, że za chwilę użytkownik będzie potrzebował kolejnych danych z tego samego pliku, więc zostaną one skopiowane z wyprzedzeniem do pamięci flash. Inny przykład to przeglądanie kolejnych zdjęć, np. z katalogu. Na podstawie reakcji programu, w którym zdjęcia są odtwarzane, dysk „wie”, że 30 sekund po pliku 00 125.jpg będzie wczytywany plik 00 126.jpg i z wyprzedzeniem doczyta go do pamięci flash. Oczywiście zdarza się, że przewidywania algorytmu są błędne i wtedy dane są odczytywane bezpośrednio z talerza dysku, a pamięć flash jest czyszczona.

Wynikiem umieszczenia plików lub ich fragmentów w pamięci flash jest skrócony czas dostępu do informacji, bo pamięć flash jest od 50 do 100 razy szybsza niż najwydajniejszy dysk twardy. Poza tym mniejsze jest zużycie energii elektrycznej o 8–10 proc., co jest ważne w przypadku notebooków. Hybrydowy dysk twardy bowiem nie musi podczas pracy stale obracać talerzami, gdyż większość operacji zapisu i odczytu jest przeprowadzana w pamięci flash. Dopiero po jej zapełnieniu lub w chwili gdy aplikacja skończy pracę z konkretnym plikiem, zapisane w pamięci flash dane są przenoszone na talerz dysku. Statystycznie talerze dysku w napędzie HHD obracają się jedynie przez 30–45 sekund na każde pół godziny pracy urządzenia. Po zapisaniu danych talerze ponownie przestają się obracać i oczekują na zapełnienie pamięci flash bądź uruchomienie innej aplikacji albo pracę nad innym plikiem, niewczytanym wcześniej do pamięci flash.

Współpraca z Vistą

Dane znajdujące się w pamięci flash nie znikają po wyłączeniu zasilania komputera. Można to wykorzystać do przyspieszenia uruchamiania systemu operacyjnego oraz wczytywania do pamięci RAM najczęściej używanych aplikacji. Wystarczy, by pliki systemowe lub kod danego programu znalazły się w pamięci flash, a nie wyłącznie na magnetycznych talerzach dysku twardego. Mechanizmem, który potrafi o to zadbać, dysponuje system operacyjny Windows Vista. Zawarta w nim funkcja ReadyBoost nakazuje dyskowi HHD przeniesienie wskazanych przez system operacyjny plików (kodów najczęściej używanych aplikacji) do pamięci flash i ustawia przy nich flagę (atrybut) zakazujący ich usuwania, dopóki atrybut nie zostanie zmieniony. Natomiast funkcja ReadyDrive robi to samo ze wskazanymi plikami systemowymi. Są one umieszczane w pamięci flash podczas wyłączania komputera. Ustawiona przez funkcję RadyDrive flaga blokuje ich kasowanie podczas zamykania systemu. Owszem, po załadowaniu się systemu dane te mogą być usunięte z pamięci flash, aby nie blokowały miejsca, ale znów tam trafią podczas wyłączania komputera

Uruchomienie systemu operacyjnego, który część swoich plików wczytuje z pamięci flash, skraca się o 10–30 sekund. W zależności od konfiguracji stanowi to do 30 proc. czasu potrzebnego na uruchomienie OS-a. Czas wczytywania często używanej aplikacji skraca się o połowę. Dyski twarde z pamięcią flash średnio o 26 proc. szybciej zapisują dane, a o 71 proc. szybciej je odczytują.

Te wyniki skłoniły firmę Microsoft do wypromowania na rynku notebookowych hybrydowych dysków twardych. Swoim partnerom handlowym zezwoliła ona na instalację systemu Windows Vista Home Premium wyłącznie w notebookach wyposażonych w hybrydowe dyski twarde. Nie jest to wymóg systemu, ale świadome działanie marketingowe firmy. Taki notebook z Windows Vista będzie działał znacznie szybciej niż inny, nawet bardziej wydajny model laptopa, ale bez dysku hybrydowego.

Oferta rynkowa

Obecnie na rynku nie ma zbyt dużego wyboru hybrydowych dysków twardych. W sklepach można kupić 2,5-calowe dyski HHD produkcji Samsunga do notebooków. Są to modele z serii Spinpoint MH80 o pojemnościach 120 GB (HM12HJI) i 160 GB (HM16HJI) wyposażone w pamięci flash 256 MB. Oba napędy korzystają z interfejsu Serial ATA. Droższy model 160 GB – Samsung Spinpoint HM80 HM16HJI – kosztuje 420 zł.

Wkrótce dyski hybrydowe wprowadzi do sprzedaży Seagate. Na sklepowe półki po wakacjach trafi 2,5-calowy dysk Momentus 5400 PSD. Ma mieć pojemność 160 GB i będzie wyposażony w pamięć flash 256 MB. Jego cena ma wynosić ok. 150 dolarów. Również pozostali producenci „twardzieli” przymierzają się do rozpoczęcia produkcji dysków HHD.

Dyski HHD – fakty

PRZEZNACZENIE
Dyski HHD są obecnie montowane głównie w notebookach, a z wszystkich ich zalet mogą skorzystać jedynie komputery z Windows Vista.

PRODUCENCI
Od marca 2007 w sprzedaży są dyski HHD Samsunga. Wkrótce pojawią się też dyski Seagate’a.

PROPAGATORZY
Seagate, Hitachi, Samsung, Fujitsu, Toshiba i Western Digital utworzyły stowarzyszenie Hybrid Storage Alliance, by wspólnie promować i rozwijać dyski HHD.

PROGNOZY
W 2009 r. aż 35 proc. notebooków będzie miało zainstalowane dyski hybrydowe.

Przewaga HHD nad HDD