Журнал PC Magazine/RE №11/2011

Лучше меньше, да больше

Технический прогресс необратим – трудно, кажется, найти несогласных с этим утверждением после того, как призыв «назад, в пещеры» был окончательно развенчан одновременно с закатом идеологии хиппи. Тем поразительнее иногда наблюдать тактические отклонения от не подлежащей вроде бы сомнению генеральной линии поступательного развития технологий.

Один из лежащих на поверхности примеров таких отклонений – пресловутые мегапикселы, которых в цифровых камерах новейших смартфонов и планшетов становится все больше. Само по себе это явление вроде как прогрессивное, однако, если больше мегапикселов приходится на меньшую по площади сенсорную матрицу (миниатюризованную из соображений большей компактности устройства), картинка цифровой камеры в итоге оказывается хуже. Неумолимые законы квантовой физики диктуют увеличение паразитных шумов в темных элементах изображений и при съемке с недостаточной освещенностью. Объективно худшее устройство (камера с крохотным датчиком, но огромным числом чувствительных элементов на нем) рекламируется как шаг вперед по пути развития технологий.

Но пример с мегапикселами имеет большее отношение к лукавому маркетингу, чем к прогрессу как таковому. А вот ситуация с современными SSD уже совершенно иная. Надежность общеупотребительных ячеек памяти NAND, выраженная в количестве гарантированных циклов перезаписи, с течением времени неуклонно снижается.

Единичная ячейка такой памяти, имеющая характерные размеры 2 или 3 нм, – объект весьма ненадежный. Типичное число циклов P/E (program-erase; «программирования-очистки») для нынешних крупносерийных образцов NAND составляет всего около пяти, а то и трех тысяч, и в будущем – с дальнейшим упрощением производственного процесса ради удешевления конечного продукта – сократится, скорее всего, еще более. Помнится, лет пять – семь назад изготовители флэш-накопителей с гордостью рапортовали о показателях в десятки тысяч циклов P/E и обещали неуклонно наращивать эту величину, – впрочем, и сама память, и управляющие ею контроллеры были тогда несколько иными.

Сегодняшние SSD компенсируют свою возросшую доступность и увеличенную емкость (обусловленные снижением стоимости производства NAND-микросхем) большей изощренностью контроллеров. Фирменные технологии, подобные DuraWrite разработки SandForce, позволяют оптимизировать использование отдельных ячеек и их блоков (а операции с наиболее дешевой MLC NAND производятся именно блоками) так, чтобы все рабочие элементы полупроводникового накопителя изнашивались как можно более равномерно.

Кроме того, производители контроллеров полагаются на выделение части «дискового» пространства SSD в качестве резервной, а также применяют особые средства потокового сжатия данных и коррекции ошибок – куда более изощренные, чем те, что пригодны для управляющих микросхем жестких дисков. Так, алгоритм BCH ECC предусматривает выделение 55 разрядов контрольной информации на каждый 512-байт сектор. Технология RAISE (Redundant Array of Independent Silicon Elements) позволяет, по аналогии с RAID 5, повысить надежность SSD (часть «дискового» пространства на каждом из входящих в состав накопителя кристаллов памяти выделяется для хранения контрольных сумм данных с других кристаллов). Поскольку цена отдельного модуля NAND-памяти сейчас невысока, такое решение оказывается экономически оправданным.

Контроллеры SandForce уже первого поколения выгодно отличались от аналогичных разработок продуманными алгоритмами «прозрачного» для пользователя и внешних устройств сжатия и дедупликации данных, отсутствием потребности в DRAM-кэшировании информации, работающим «из коробки» шифрованием, готовностью к эффективной работе с недорогими микросхемами NAND. Второе поколение управляющих микросхем SandForce полагается на более сильную криптографию (использует 256-разрядный ключ AES вместо 128-разрядного), лучше корректирует ошибки данных, способно работать со скоростными 34– и 25-нм кристаллами NAND, совместимо с SATA 3.0.

В итоге готовый современный SSD, в основе которого лежат вроде бы не слишком надежные модули памяти, выдерживающие лишь единицы тысяч циклов Р/Е, получает гарантию производителя вплоть до пяти лет, что позволяет ему с успехом находить применение и в домашней, и в коммерческой, и в корпоративной сферах. Тем более при условии своевременного резервирования и архивирования сохраняемых на нем данных.