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Dettagli tecnici Tecnologia Adaptive Memory nelle unità ibride con memoria a stato solido

La tecnologia Adaptive Memory di Seagate risponde a due importanti esigenze di prestazioni nei PC portatili: rapidi tempi di avvio e integrità dei dati.

Secondo l'azienda di ricerca di mercato IHS iSuppli, le spedizioni di unità disco aumenteranno fino a 575,1 milioni di unità entro il 2016. Indubbiamente la tecnologia delle unità disco ha compiuto passi da gigante nel corso degli anni, incrementando in modo costante le capacità e garantendo prestazioni elevate per i microprocessori avanzati di oggi. Con la potenza di elaborazione che raddoppia ogni due anni, tuttavia, gli utenti hanno adottato sempre più spesso le unità con memoria a stato solido (SSD) per ottenere prestazioni più veloci e sfruttare appieno la tecnologia dei microprocessori moderni.

Eppure le prestazioni apparentemente veloci delle unità SSD sono compromesse dalle spese correlate e dalle capacità limitate rispetto alle unità disco. Con l'affacciarsi delle unità ibride con memoria a stato solido (SSHD), i consumatori possono ora ottenere prestazioni ottimizzate e una capacità elevata con un singolo dispositivo.

Tecnologia SSHD e altre soluzioni di unità ibride

La tecnologia SSHD rappresenta l'ultimo modo per combinare la capacità dell'unità disco e le prestazioni della memoria a stato solido. Un'unità SSHD combina la memoria a stato solido, come quella utilizzata in un'unità SSD, con i supporti rotanti tradizionali di un'unità disco. Grazie all'integrazione di una piccola quantità conveniente di memoria a stato solido, o memoria Flash NAND, nell'architettura principale di un'unità disco, le unità SSHD offrono i vantaggi prestazionali di un'unità SSD, la capacità di memorizzazione di un'unità disco e un prezzo leggermente superiore a quello di un'unità tradizionale. Le unità SSHD sono fino a 4,5 volte più veloci rispetto alle unità disco da 7.200 giri/min paragonabili e hanno capacità nettamente superiori rispetto a quelle disponibili per le unità SSD.

In passato le unità ibride aggiuntive includevano combinazioni non integrate di unità disco e SSD in un singolo computer. Questi sistemi sono controllati in numerosi modi.

Le soluzioni ibride con due unità utilizzano unità disco e SSD separate, che vengono installate in un singolo computer portatile o desktop. Il software host gestisce l'ottimizzazione delle prestazioni complessive di questi sistemi. L'unità Fusion di Apple Computer è un esempio di una soluzione ibrida con due unità.

I moduli cache Flash combinano inoltre componenti di unità disco e SSD e gestiscono l'ottimizzazione delle prestazioni utilizzando software host, driver di dispositivi o una combinazione di entrambi. I moduli cache Flash vengono comunemente usati con il software Smart Response Technology (SRT) di Intel. Determinati chipset di Intel, in coordinazione con i driver di memorizzazione di Intel, implementano SRT nel sistema. La maggior parte dei moduli cache Flash viene utilizzata nel mercato dei computer portatili.

In ognuna di queste categorie di unità ibride è possibile raggiungere l'equilibrio tra prestazioni migliori e una disponibilità di memorizzazione ad alta capacità. A questo scopo inserire i dati critici, o i dati perlopiù direttamente associati alle prestazioni avanzate, nella memoria Flash NAND o nella parte SSD dell'architettura di memorizzazione. Quindi, per gestire efficientemente i dati critici, è necessario che sia in funzione un meccanismo. Per le unità SSHD di Seagate®, questo meccanismo è rappresentato dalla tecnologia Adaptive Memory™.

Tecnologia Adaptive Memory

Quando Seagate ha introdotto la tecnologia SSHD, ha creato un insieme di algoritmi avanzati per tenere traccia dell'utilizzo dei dati e prioritarizzare i dati usati di frequente per la memorizzazione nella parte della memoria a stato solido veloce del dispositivo. Questi algoritmi, che formano la base della tecnologia Adaptive Memory, erano stati progettati per modificare le priorità dei dati man mano che applicazioni diverse ne richiedevano di nuovi.

Implementata nelle unità SSHD di Seagate tramite firmware, la tecnologia Adaptive Memory viene anche detta tecnologia di autoapprendimento. E questo perché l'unità SSHD determina in modo intelligente quali dati memorizzare nella memoria Flash NAND senza alcuna influenza da parte dell'host o dei driver dei dispositivi di memorizzazione correlati. La tecnologia Adaptive Memory identifica gli elementi di dati importanti per le prestazioni avanzate a livello di host e promuove tali elementi di dati dalla memorizzazione su unità disco alla memoria Flash NAND.

Poiché funziona interamente nell'ambito dell'unità, la tecnologia Adaptive Memory sa esattamente gli elementi di dati che sono meglio gestiti dalla memoria a stato solido rispetto alla memorizzazione su unità disco tradizionale e, in base a queste informazioni di cui dispone, può trasferire i dati nella memoria Flash NAND. Ad esempio, gli elementi di dati associati all'avvio, al riavvio e alla sospensione di un computer, oltre ad altri dati richiesti di frequente, vengono prioritarizzati per la memorizzazione nella memoria a stato solido. Tuttavia, gli elementi di dati associati a lunghe stringhe di dati sequenziali, ad esempio nei file di dati video o audio, non traggono benefici dalla memorizzazione nella memoria Flash NAND.

Vantaggi dell'architettura integrata delle unità SSHD

Come menzionato in precedenza, l'utilizzo del software Smart Response Technology (SRT) di Intel nei moduli cache Flash rappresenta un altro modo di combinare le tecnologie delle unità disco e SSD per migliorare le prestazioni e conservare la capacità elevata. Mentre SRT sarà presto disponibile sul mercato insieme ai prodotti SSHD di Seagate che utilizzano una nuova estensione del set di comandi SATA I/O, i sistemi correnti con SRT vengono implementati con componenti separati delle unità disco e SSD.

Per implementare SRT in un modulo cache Flash, determinati chipset con interfaccia e microprocessore di Intel vengono utilizzati per configurare i componenti separati delle unità disco e SSD in una configurazione RAID. Tutte le comunicazioni tra i dispositivi abbinati vengono gestite tramite l'interfaccia SATA.

Invece il design integrato di un'unità SSHD consente la gestione della comunicazione tra la memoria Flash NAND e l'unità disco in modo indipendente rispetto al sistema host (Figura 1). Questo design integrato presenta diversi chiari vantaggi rispetto a un modulo cache Flash.

Integrazione e distribuzione: poiché le unità SSHD sono state progettate in base ai formati delle unità disco standard, sono più facilmente integrabili in un sistema e non richiedono spazio aggiuntivo. Anche la distribuzione delle unità SSHD è semplice, in quanto funzionano esattamente con una tipica unità disco.

Costo: grazie a un numero inferiore di connettori e all'eliminazione di determinati componenti, i design delle unità SSHD hanno anche un costo totale ridotto rispetto ai moduli cache Flash.

Integrità dei dati: le unità SSHD presentano meno rischi di separazione dei dati. Mentre i moduli cache Flash utilizzano l'interfaccia SATA per spostare i dati tra le singole unità disco e SSD, la separazione della memorizzazione dei dati aumenta il rischio di perdita di dati in caso di interruzione di corrente o guasto del dispositivo.

Unità SSHD e moduli cache Flash a confronto: le unità SSHD vengono integrate e presentano dei vantaggi rispetto ai moduli cache Flash

Unità SSHD e memoria Flash NAND: quanto basta?

Una preoccupazione comune tra gli utenti potenziali delle unità SSHD riguarda la quantità relativamente ridotta di memoria Flash NAND distribuita nei dispositivi. Seagate utilizza 8 GB di memoria Flash NAND come cache per le prestazioni al cuore della tecnologia. La tecnologia Adaptive Memory è la mente del sistema che sceglie quali dati memorizzare in questa quantità relativamente piccola di memoria Flash.

Pertanto la domanda chiave è: 8 GB di memoria Flash NAND sono sufficienti a soddisfare le esigenze degli utenti finali e dei produttori di computer? Per la maggior parte degli utenti di computer, la risposta a questa domanda è un netto sì, in quanto la maggior parte dei carichi di lavoro dei computer fa affidamento su una quantità relativamente ridotta dei dati totali memorizzati per ottenere prestazioni ottimali. Si tratta di un concetto chiave alla base di tutte le forme di memorizzazione ibrida, che viene spiegato dal fatto che le applicazioni PC comuni, ovvero l'elaborazione di testo, l'e-mail, i fogli di lavoro e molte altre applicazioni basate su client o cloud, non dipendono da set di dati di grandi dimensioni o in continua evoluzione.

Naturalmente vi sono eccezioni a questa regola. Il montaggio video ad alta definizione e CAD sono due tipi di applicazioni che utilizzano set di dati di grandi dimensioni, in rapida evoluzione. Tali applicazioni non traggono alcun vantaggio significativo dall'utilizzo della tecnologia SSHD.

Conclusioni

La tecnologia dei microprocessori in costante miglioramento continua a promuovere la richiesta del mercato in termini di prestazioni di memorizzazione migliori e la domanda di capacità di memorizzazione continua ad aumentare a un tasso superiore al 50% all'anno. Mentre le unità SSD hanno preso lo slancio nel mercato di memorizzazione, non offrono i vantaggi delle unità disco tradizionali a livello di costi contenuti e capacità.

La tecnologia SSHD consente di soddisfare l'esigenza di soluzioni di memorizzazione veloci, ad alta densità e affidabili. Grazie all'utilizzo della tecnologia Adaptive Memory per trarre il massimo dalla memoria Flash NAND e dalla memorizzazione su unità disco, le unità SSHD offrono una combinazione ideale di velocità e capacità. Adottate da tutti i principali produttori di unità disco, le unità SSHD continueranno a offrire un equilibrio perfetto tra prestazioni, capacità e prezzo.

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