W nowoczesnych komputerach przemysłowych, systemach bezwentylatorowych, rejestratorach danych, rozwiązaniach transportowych czy mobilnych urządzeniach bateryjnych każdy wat pobieranej mocy ma znaczenie. Mniejszy pobór energii oznacza niższe wydzielanie ciepła, stabilniejszą pracę komponentów, mniejsze wymagania wobec chłodzenia i dłuższą żywotność całej platformy.
Z punktu widzenia dystrybutora rozwiązań przemysłowych, firmy CSI S.A., bardzo dobrze widać, że klienci coraz rzadziej pytają wyłącznie o maksymalną wydajność nośnika SSD. W aplikacjach przemysłowych równie ważne staje się to, czy pamięć masowa potrafi pracować przewidywalnie w określonym profilu energetycznym, czy nie przegrzewa się w zamkniętej obudowie, czy nie generuje nadmiernego obciążenia dla zasilania oraz czy jej parametry można dopasować do konkretnego scenariusza pracy. Odpowiedzią firmy Apacer na te potrzeby jest technologia CoreEnergy, zaprojektowana z myślą o świadomym, aplikacyjnym zarządzaniu poborem mocy nośników SSD.
CoreEnergy to technologia określana przez Apacer jako inteligentne zarządzanie energią nośnika SSD dostosowane do wymagań aplikacji. Jej istotą jest możliwość konfiguracji trybu pracy nośnika w taki sposób, aby zachować właściwy kompromis między wydajnością a zużyciem energii. W praktyce oznacza to, że projektant systemu nie musi zawsze korzystać z pełnej wydajności interfejsu PCIe Gen4x4, jeżeli dana aplikacja jej nie wymaga. W wielu zastosowaniach przemysłowych ważniejsza od maksymalnego transferu chwilowego jest stabilność, temperatura pracy, przewidywalność zachowania pamięci i ograniczenie poboru mocy. CoreEnergy pozwala dobrać charakterystykę pracy SSD do rzeczywistych wymagań aplikacji, a nie do teoretycznego maksimum dostępnego w specyfikacji.
Technologia Apacer CoreEnergy udostępnia dwa poziomy regulacji. Pierwszy z nich to inteligentne ustawienia energetyczne, obejmujące pięć domyślnych profili pracy. Użytkownik może wybrać je programowo za pomocą interfejsu software’owego albo sprzętowo, z użyciem przełącznika DIP switch. Drugi poziom to zaawansowane ustawienia energetyczne, które umożliwiają dokładniejsze dostrojenie pracy nośnika w trzech wymiarach: generacji PCIe, liczby linii PCIe oraz trybu dostępu. Dzięki temu CoreEnergy nie jest prostym mechanizmem ograniczania wydajności, ale narzędziem pozwalającym świadomie projektować bilans pomiędzy transferem, opóźnieniami, poborem mocy i temperaturą pracy.
CoreEnergy - pięć trybów pracy dla lepszej kontroli wydajności i zużycia energii
Warto podkreślić, że wartości te pochodzą z wewnętrznych testów laboratoryjnych Apacer, dlatego w rzeczywistym systemie końcowy efekt będzie zależał od obciążenia, konfiguracji platformy i charakteru aplikacji.
Takie podejście jest szczególnie ważne w urządzeniach, które nie pracują stale z pełnym obciążeniem zapisu i odczytu. Przykładem mogą być komputery przemysłowe zbierające dane procesowe, systemy monitoringu, terminale operatorskie, rozwiązania medyczne, urządzenia embedded, bramy IoT czy komputery edge AI, w których lokalny nośnik SSD musi być szybki, ale jednocześnie nie powinien podnosić temperatury wewnątrz obudowy. W takich przypadkach CoreEnergy daje inżynierowi możliwość ustawienia nośnika tak, aby odpowiadał rzeczywistemu profilowi pracy urządzenia. Jeżeli system działa w zamkniętej szafie, w obudowie bez wentylatora albo w aplikacji bateryjnej, redukcja poboru energii może mieć bezpośredni wpływ na stabilność, czas pracy, niezawodność i żywotność rozwiązania.
Produktem przeznaczonym dla tej technologii jest Apacer PV250-M280, przemysłowy nośnik SSD z serii CoreEnergy. Jest to moduł w formacie M.2 2280, wyposażony w interfejs PCIe Gen4x4 i zgodny ze standardem NVMe 2.0. Konstrukcja wykorzystuje złącze double-sided M.2 2280-M key oraz pamięci NAND Flash typu 3D TLC. Zakres dostępnych pojemności obejmuje modele od 240 GB do 3840 GB, co pozwala dobrać nośnik zarówno do kompaktowych systemów embedded, jak i do aplikacji wymagających większej przestrzeni na dane operacyjne, logi, obrazy, pliki produkcyjne lub lokalne bufory danych.
Pod względem wydajności PV250-M280 oferuje sekwencyjny odczyt do 3695 MB/s oraz sekwencyjny zapis do 3250 MB/s. W materiałach Apacer dla technologii CoreEnergy podano również maksymalną wydajność losową na poziomie 545K IOPS dla odczytu i 565K IOPS dla zapisu, natomiast karta produktu wyszczególnia parametr 4K Random Write na poziomie 565K IOPS. Nośnik nie posiada zewnętrznego bufora DRAM, co jest istotną informacją przy projektowaniu systemów, w których liczy się bilans kosztu, poboru mocy, gabarytów i odporności. Za korekcję błędów odpowiada silnik ECC oparty na kodzie Low-Density Parity-Check, czyli LDPC, który ma duże znaczenie dla integralności danych w pamięciach NAND Flash o wysokiej gęstości zapisu.
Apacer PV250-M280 został zaprojektowany jako nośnik przemysłowy, dlatego jego specyfikacja obejmuje również parametry środowiskowe i mechaniczne. Standardowy zakres temperatury pracy dla pojemności od 240 GB do 3840 GB wynosi od 0°C do 70°C. Dla wariantów o rozszerzonym zakresie temperatury, dostępnych w pojemnościach od 240 GB do 1920 GB, nośnik może pracować od -40°C do 85°C. Temperatura przechowywania mieści się w zakresie od -55°C do +100°C. Moduł nie posiada obudowy, co jest typowe dla formatu M.2, natomiast wyposażono go w czujnik temperatury. Wymiary nośnika wynoszą 22,00 x 80,00 x 5,33 mm maksymalnie, a napięcie zasilania to 3,3 V ±5%.
Odporność mechaniczna PV250-M280 została określona zarówno dla pracy, jak i stanu bez zasilania. Podczas pracy nośnik wytrzymuje wstrząsy o przyspieszeniu 50 G przez 11 ms, w przebiegu półsinusoidalnym, zgodnie z MIL-STD-202G. W stanie bez zasilania odporność na wstrząsy wynosi 1500 G przez 0,5 ms, również w przebiegu półsinusoidalnym, zgodnie z MIL-STD-883K. Odporność na wibracje w trakcie pracy wynosi 7,69 GRMS w zakresie od 20 do 2000 Hz, losowo, zgodnie z MIL-STD-810G, natomiast w stanie bez zasilania 4,02 GRMS w zakresie od 15 do 2000 Hz, również zgodnie z MIL-STD-810G. Deklarowany współczynnik MTBF przekracza 3 000 000 godzin. Pobór prądu został określony jako 1670 mA w trybie aktywnym oraz 250 mA w trybie bezczynności.
Warto zwrócić uwagę, że sama technologia CoreEnergy nie zastępuje klasycznych mechanizmów niezawodności, ale uzupełnia je o warstwę inteligentnego zarządzania energią. PV250-M280 integruje szereg funkcji związanych z trwałością, bezpieczeństwem i integralnością danych. Wśród nich znajdują się LDPC ECC, Flash Bad-block Management, Global Wear-leveling, End-to-End Data Protection, Page Mapping jako warstwa Flash Translation Layer, DataDefender™, S.M.A.R.T., TRIM, Hyper Cache Technology, Over-provisioning, SMART Read Refresh oraz NVMe Secure Erase. Nośnik obsługuje także AES Encryption, zgodność z TCG Opal, czujnik termiczny oraz CoreGlacier Thermal Management. Z perspektywy inżyniera projektującego system przemysłowy istotne jest to, że Apacer łączy w tym produkcie funkcje odpowiedzialne za wydajność, trwałość, bezpieczeństwo danych, kontrolę temperatury i oszczędność energii.
Największą zaletą CoreEnergy jest możliwość praktycznego dopasowania pamięci masowej do środowiska pracy. W systemie, w którym priorytetem jest maksymalna przepustowość, można pozostawić tryb Best Performance. W aplikacji, która wymaga dobrego kompromisu, ale nie wykorzystuje stale pełnego transferu, naturalnym wyborem może być Balanced. W urządzeniu zasilanym bateryjnie, komputerze mobilnym, rejestratorze danych albo systemie zabudowanym w szczelnej obudowie, tryby Eco i Ultra Eco mogą pomóc obniżyć temperaturę pracy oraz ograniczyć zapotrzebowanie na energię. Co ważne, konfiguracja może być realizowana programowo albo sprzętowo, dzięki czemu rozwiązanie nadaje się zarówno do etapu testów laboratoryjnych, jak i do wdrożeń seryjnych.
Zastosowanie technologii CoreEnergy można rozpatrywać nie tylko przez pryzmat pojedynczego nośnika SSD, ale również całej architektury urządzenia. Niższy pobór mocy pamięci masowej może ograniczyć nagrzewanie się wnętrza komputera przemysłowego, zmniejszyć ryzyko throttlingu, poprawić stabilność w wysokiej temperaturze otoczenia i ułatwić projektowanie systemów bezwentylatorowych. W aplikacjach pracujących 24/7 przekłada się to na bardziej przewidywalną eksploatację, natomiast w urządzeniach mobilnych i bateryjnych może wspierać dłuższy czas pracy bez ładowania. W projektach, w których liczą się cele ESG i ograniczanie zużycia energii, możliwość redukcji poboru mocy nośnika bez całkowitej rezygnacji z wydajności jest dodatkowym argumentem technicznym i biznesowym.
Jako CSI S.A., dystrybutor przemysłowych rozwiązań Apacer, widzimy szczególny potencjał PV250-M280 w systemach automatyki przemysłowej, komputerach IPC, rozwiązaniach edge computing, urządzeniach medycznych, aplikacjach transportowych, systemach monitoringu, rejestratorach danych, terminalach pracujących w trybie ciągłym oraz urządzeniach przenośnych zasilanych bateryjnie. Technologia CoreEnergy będzie dobrym wyborem wszędzie tam, gdzie klasyczne pytanie o wydajność SSD trzeba rozszerzyć o kolejne kwestie: ile energii zużywa nośnik, jak wpływa na temperaturę systemu, czy można dopasować jego profil pracy do konkretnej aplikacji i czy pamięć masowa wspiera długoterminową niezawodność urządzenia.
Apacer CoreEnergy pokazuje, że rozwój przemysłowych SSD nie polega już wyłącznie na zwiększaniu transferów i pojemności. W nowoczesnych projektach równie ważna jest kontrola energii, termiki i stabilności. PV250-M280 łączy interfejs PCIe Gen4 x4, kompaktowy format M.2 2280, pamięci 3D TLC, przemysłowe zakresy temperatury, wysoką odporność mechaniczną oraz rozbudowane funkcje ochrony danych z możliwością inteligentnego zarządzania poborem mocy. Dla inżynierów projektujących systemy przemysłowe oznacza to większą elastyczność, a dla użytkowników końcowych stabilniejsze, bardziej energooszczędne i lepiej dopasowane do aplikacji rozwiązanie pamięci masowej.
Źródło: CSI S.A.
Więcej na csi.pl
