Kompendium przemysłowych dysków Flash

Dyski SSD SLC umożliwiają pracę w temperaturach od -40°C do +85°C (jest to nieprzekraczalna bariera dla większości HDD), mają kilkadziesiąt razy większą odporność na wibracje i udary, co umożliwia ich zastosowanie w aplikacjach mobilnych, także MTBF jest kilka razy większy.

Niezawodność i pewność pracy 24/7 dysków SSD SLC jest bardzo wysoka, żywotność kilkadziesiąt razy wyższa niż tanich komercyjnych rozwiązań SSD na pamięciach MLC (Multi Level Cell)/TLC (Triple Level Cell). Również pobór energii jest dużo niższy niż w przypadkach dysków wirujących, co ma istotne znaczenie w aplikacjach zasilanych bateryjnie.

Bardzo krótkie czasy dostępu do danych w połączeniu z wysokimi transferami dla dużych i małych plików, wielokrotnie przekraczającymi najlepsze osiągi dysków wirujących HDD, powodują, że zastosowanie nośnika SSD Flash w przemyśle jest oczywiste.

Pozostaje więc tylko dobór odpowiedniego formatu mechanicznego dysku do wybranej uprzednio płyty komputerowej spośród poniżej przedstawionych dostępnych w sprzedaży dysków.

SSD 2,5"

Dyski w formacie 2,5" to obok karty CompactFlash (CF) najpopularniejsze nośniki w komputerach przemysłowych, w których nie ma slotu na CF - np. w coraz popularniejszych mini-ITX oraz w klasycznych ATX.

Jest to dość popularny nośnik systemowy, lecz gdy mamy do dyspozycji slot CF, to format 2,5" jest bardziej odpowiedni dla gromadzonych przez urządzenie danych razem z CF pełniącym funkcję nośnika systemu operacyjnego (względy bezpieczeństwa, ewentualnego szybkiego serwisowania itp.). Wymiary wynoszą: 100 × 70 × 7 (9,5) mm.

COMPACT FLASH

Najbardziej zwarty nośnik, bardzo popularny w przemyśle od ponad 20 lat. Prawie wszystkie komputery embedded i jednopłytkowe (m.in. PC/104, 3,5", 5,25") wyposażone są standardowo w złącze CF.

W zależności od modelu transfery osiągają już do ok. 50 MB/s, co jest wystarczające dla pracy każdego systemu operacyjnego. Wymiary to: 42,8 × 36,4 × 3,3 mm (wymiary dla Typ I; Typ II nie jest już produkowany).

mSATA

Dysk w postaci karty miniPCIe standardu JEDEC MO-300A (standardowy) i MO-300B (mSATA mini) pojawił się w 2011 roku wraz z nową serią procesorów Intel Atom. Nowy chipset umożliwia obsługę sygnałów SATA w gnieździe miniPCIe.

Jest to bardzo zwarte rozwiązanie, mocowane horyzontalnie do płyty głównej za pomocą dwóch wkrętów (wystaje tylko około 1 cm ponad powierzchnią płyty głównej). Wymiary to: 51 × 30 × 3,65 mm - MO-300A oraz 27 × 30 × 3,65 mm dla MO-300B (mSATA mini).

Slim SATA

Slim SATA, czyli JEDEC MO-297A, to mały dysk SSD. Podobnie jak mSATA jest to dysk typu embedded (tylko około 1,5 raza większy od CompactFlash). Ma on standardowe złącze SATA jak w dyskach 2,5"/3,5" oraz 4 otwory montażowe, przez co dysk ten może być zamontowany solidnie w kompaktowej obudowie, gdzie nie ma miejsca na wersję 2,5", a mamy do dyspozycji tylko złącze SATA.

Wykorzystywany jest także jako tani nośnik o małej pojemności stosowanej w komputerach typu Th in Client w terminalach komputerowych, do przechowywania systemu operacyjnego. Wymiary to: 54 × 39 × 3,33 mm (dla złącza 4 mm).

CFAST

Jest to kolejny nowy standard w komputerach przemysłowych. CFast to w skrócie karta CompactFlash z interfejsem SATA. Jej wymiary są takie same jak w przypadku CF, podobnie też i zalety. Jednakże mała ilość dostępnych na rynku urządzeń ze złączem CFast (słabe wsparcie producentów komputerów dla tego standardu) skutecznie ogranicza jej popularność.

Jednakże rozwój wsparcia w kierunku interfejsu SATA w nowych chipsetach daje nadzieję na wzrost popularności wymiennego nośnika na SATA. Wymiary wynoszą: 42,8 × 36,4 × 3,6 mm.

SD/microSD

Karty w standardzie SD i microSD są coraz popularniejszym rozwiązaniem w systemach bazujących na mikrokontrolerach, gdzie interfejs komunikacyjny pełni SPI lub SD IO (1- lub 4-bitowy). Minimalizacja linii przesyłowych i miniaturowe wymiary świetnie sprawdzają się w przypadku aplikacji opartych na systemie Android i Windows CE / Mobile ze względu na niskie wymagania odnośnie do pamięci dyskowej.

Wykorzystywane są także w sterownikach jako nośniki magazynujące dane i wszelkiego rodzaju tabletach jako dyskietka i w wielu komputerach zbudowanych wokół procesorów typu ARM.

Przemysłowe karty SD są wykonane inaczej niż komercyjne - zabudowywane są w szczelnej kapsule chroniącej komponenty elektroniczne przed działaniem czynników zewnętrznych (IP67). Wymiary to: 32 × 24 × 2,1 mm (SD/SDHC) oraz 15 × 11 × 1 mm (microSD).

MNIEJ POPULARNE, STOPNIOWO WYCOFYWANE Z UŻYTKU RODZAJE

PCMCIA ATA (PC Card)
Karty PCMCIA ATA były popularnymi nośnikami w urządzeniach projektowanych pod koniec lat 90. ubiegłego wieku. Niestety ze względu na coraz mniejszą ilość urządzeń wyposażonych w sloty kart PCMCIA i przechodzenie na CF, SD lub USB nośnik ten stopniowo przestaje być używany.

Karta PCMCIA ATA to standardowy nośnik typu ATA zabudowany w postaci karty PCMCIA. Interfejs ATA jest taki sam jak w dyskach 2,5", 3,5" czy kartach CF, natomiast pojemności wynoszą od 32 MB do 16 GB.

3,5"
Dyski SSD w formacie 3,5" praktycznie nie są produkowane ze względu na wystarczające rozmiary standardu 2,5" i łatwość adaptacji 2,5" w zatoce 3,5" przy takim samym złączu interfejsu SATA. Wraz z końcem produkcji dysków HDD 3,5" zakończyła się pewna epoka w starszych komputerach przemysłowych i wystąpiły trudności w przypadku serwisowania starych dysków.

W komputerach z zatokami 3,5" stosuje się pasywne adaptery CF->IDE o odpowiednich wymiarach i ze standardowym złączem IDE (40 pinów + zasilanie 4 piny, czyli tzw. Molex) oraz odpowiedni przemysłowy CompactFlash. Jest to ten sam interfejs pod względem elektrycznym i takie same tryby pracy (lub możliwość wyboru w zależności od zastosowanego CF).

DOM - Disk On Module
Popularny niegdyś DOM jest obecnie stopniowo wycofywany z ofert kolejnych producentów ze względu na rosnącą popularność SATA kosztem PATA oraz łatwość programowania nośników CF. Wiele komputerów przemysłowych także uległo miniaturyzacji i często zamiast niezależnego złącza PATA jest tylko podstawka pod CF plus złącza SATA, co dyskwalifikuje wersje DOM w standardzie PATA.

Interfejs PATA jest uzależniony od rozmiarów złącza PATA na płycie głównej (40 pin + osobne zasilanie FDD jak w HDD 3,5" lub 44 piny jak w HDD 2,5"). Jednakże DOM-y ze złączem SATA nie są w ogóle standaryzowane - każdy producent ma dyski podobne, ale niejednolite wymiarowo.

Z jednej strony ułatwia to w ogóle dobór dysku do projektów mocno niestandardowych (np. ograniczenie rozmiarami obudowy), ale z drugiej utrudnia zastosowanie w komputerach narażonych na drgania i wibracje ze względu na niewielkie i mało stabilne mechanicznie dodatkowe złącze zasilania (łatwo się wypina).

Istnieją też wersje DOM z SATA, gdzie wolnymi pinami interfejsu SATA poprowadzone jest zasilanie, jednakże ogranicza to ich zastosowanie dodatkowo do komputera budowanego od podstaw według własnego projektu. Pojemności wynoszą od 128 MB do 16 GB.

Marcin Malinowski
CSI Computer Systems for Industry
www.csi.pl