המהפכה הבאה: כוננים קשיחים היברידיים

בשנים האחרונות תעשיית המחשבים התקדמה מתקן ה-IDE (כלומר, PATA) המיושן לתקן ה-SATA והחידוש האחרון בתחום הוא הדור השני של תקן ה-SATA, הנקרא SATA II, אשר מבטיח רוחב פס של 300 מגה-בייט בשנייה. אולם, גם הכונן הקשיח המהיר ביותר במחשב אישי אינו מסוגל לכתוב ולקרוא מידע בקצב ממוצע שעולה על כ-80 מגה-בייט בשנייה וגם זה בשימוש בזיכרון חוצץ בנפח של 16 מגה-בייט שהוא הגדול ביותר שקיים בכוננים קשיחים היום. כך, נוצר צוואר בקבוק בעת כתיבת מידע אל הכונן הקשיח וקריאתו ממנו, אשר נעשה חמור יותר במחשבים ניידים אשר משתמשים בכוננים קשיחים בעלי מהירות סיבוב פלטות נמוכה יותר וכמות הזיכרון החוצץ גם היא קטנה יותר.

 

מי שעבר מכונן קשיח בעל זיכרון חוצץ של 2 מגה-בייט לגרסה מתקדמת עם 8 מגה-בייט, בוודאי הבחין בשיפור בביצועים. הזיכרון בו נעשה שימוש בכוננים קשיחים הוא זיכרון DRAM שהוט זיכרון נדיף, כלומר, הוא מאבד את המידע שמאוחסן בו לאחר שזרימת החשמל אליו פסקה. בשנה האחרונה הגיעו לשוק גם כוננים קשיחים עם זיכרון בנפח 16 מגה-בייט אשר מציעים שיפור ביצועים נוסף. אולם, השיפור במעבר מ-8 ל-16 מגה-בייט מורגש הרבה פחות מאשר השיפור שהתקבל במעבר מ-2 ל-8 מגה-בייט.

 

אחד החידושים האחרונים בתחום הוא של כונני מצב מוצק (SSD, ר"ת של Solid State Disk) אשר מבוססים על זיכרון בלתי נדיף (NVRAM, ר"ת Non Volatile RAM) מסוג NAND Flash. זיכרון זה משמש בכונני פלאש USB, זיכרונות המשמשים בנגני מוזיקה ומצלמות ועוד. זהו זיכרון אשר אינו תלוי בזרימה בלתי פוסקת של חשמל וניתן לקרוא ולמחוק ממנו מידע מאות אלפי פעמים (ואף יותר) לפני שהוא מאבד מיכולת זו. החיסרון הגדול ביותר של כוננים אלו הוא שהם יקרים מאוד שכן זיכרון NAND עדיין יקר מאוד וכך למשל כונן בנפח 32 גיגה-בייט אשר סמסונג הציגה לפני מספר חודשים עולה כמה מאות דולרים. במחיר זה ניתן לרכוש מספר כוננים קשיחים רגילים ולהרכיב מערך RAID בכדי לקבל קצב קריאה/כתיבה ממוצע גבוה יותר, אולם גם פתרון זה לא מיועד ללקוח הממוצע. כמו-כן, יש לכוננים חסרונות נוספים, בעוד קצב הקריאה שלהם גבוה מאוד קצת הכתיבה שלהם שווה ואף נמוך מעט מזה של כוננים קשיחים רגילים.

 

זו כנראה הסיבה שמיקרוסופט וסמסונג מפתחות מזה תקופה ארוכה מוצר ביניים, כוננים קשיחים סטנדרטיים אשר עושים בזיכרון NAND Flash, ונקראים כוננים קשיחים היברידיים (HHD ר"ת של Hybrid Hard Drive או H-HDD ר"ת של Hybrid Hard Disk Drive). התמיכה התוכנתית תבוא כמובן מצידה של מיקרוסופט, באמצעות טכנולוגיית ה-ReadyDrive שלה אשר תראה אור עם מערכת ההפעלה Windows Vista בתחילת 2007. התמיכה החומרתית תגיע באמצעות אותם כוננים קשיחים היברידיים מחברות כמו סמסונג, היטאצ'י וסיגייט אשר כבר הודיעו על כוונתן לשווק כוננים שכאלו עם השקת מערכת ההפעלה החדשה.

 

 

יש לציין כי מיקרוסופט אינה היחידה אשר דוחפת למעבר לשימוש בזיכרון NAND Flash במחשב וגם אינטל חוקרת בתחום. הגישה של אינטל שונה, ועל פיה השבב יורכב על גבי לוח האם. הפיתוח הראשון של אינטל, הנקרא Robson, מיועד למחשבים ניידים והוא יגיע עם השקת הדור ה-4 של פלטפורמת סנטרינו של החברה, במהלך 2007.

 

הכוננים הקשיחים ההיברידיים הראשונים יהיו בגודל 2.5 אינץ' (וכנראה גם 1.8 אינץ') ומיועדים לשימוש במחשבים ניידים ומוצרי אלקטורניקה בידורית אחרים אשר עושים שימוש בכונן קשיח שכזה. בשביל להבין מדוע כוננים אלו יגיעו קודם כל למחשבים ניידים יש להבין מהו בעצם אותו כונן קשיח היברידי.

 

 

כונן קשיח היברידי הוא למעשה כונן קשיח רגיל אשר יש לו בדיוק את אותם הרכיבים אך נוסף לו גם זיכרון חוצץ מסוג NAND Flash. באמצעות שילוב של זיכרון זה בכונן ניתן לקרוא ולכתוב לתוכו באופן מיידי גם כאשר הפלטות אינן מסתובבות. שבב של זיכרון אינו רכיב נע ועל כן זמן התגובה שלו הוא כמעט מיידי, זאת בניגוד לפלטה בכונן קשיח שלוקח לה מספר שניות לעבור ממצב מנוחה למצב של סיבוב במהירות המתאימה. העובדה שניתן לשמור מידע על זיכרון ה-Flash מאפשרת לשמור מידע והגדרות חיוניות ולבצע פעולות שכלל אינן אפשריות עם כונן קשיח רגיל.

 

כך ניתן לקצר את משך זמן טעינת המחשב לאחר הפעלתו או בחזרה ממצב מנוחה (Hibernate/Sleep). במחשב רגיל יש להמתין שהכונן הקשיח יחל לפעול ושהפלטות יגיעו למהירות המתאימה, לפני שניתן לקרוא קבצים הנחוצים לטעינת מערכת ההפעלה. אם המידע יהיה שמור בשבב ה-Flash ניתן יהיה לבצע פעולה זו עוד לפני שהפלטות החלו להסתובב או אפילו מבלי הצורך להפעיל אותן. על פי סמסונג שימוש בכונן קשיח שכזה יקטין את זמן איתחול המחשב בין 8 ל-25 שניות.

 

על פי מיקרוסופט, בעת שימוש בזיכרון בנפח 128 או 256 מגה-בייט, במשך 60 אחוזים מהזמן הפלטות אינן מסתובבות. המספר גדל ל-65 אחוזים מהזמן עם שימוש ב-512 מגה-בייט ומגיע ל-80 אחוזים עם 1 גיגה-בייט. זמן זה שבו הפלטות אינן מסתובבות מתבטא בסופו של דבר באנרגיה וכשמדובר במחשב נייד הכוונה היא לחסכון בצריכת חשמל שמתבטאת בזמן סוללה. על פי סמסונג זמן הסוללה יכול לגדול ב-8 עד 10 אחוזים, בהתאם לגודלו של המחשב הנייד ולצריכת החשמל שלו. הקטנת משך זמן סיבוב הפלטות מתבטאת גם בהקטנת טמפרטורת העבודה של המערכת ובהגדלת עמידות המחשב הנייד לזעזועים שכן אחד הרכיבים שהכי רגיש לזעזועים הוא הכונן הקשיח. כל אלה מביאים לכך שאמינותו של המחשב הנייד גדלה.

 

סביר להניח כי הכוננים הקשיחים שיגיעו לשוק יאכסנו שבב NAND Flash בנפח של 128 או 256 מגה-בייט והם יעלו מעט יותר מכונן קשיח רגיל באותו הנפח, פרמיה כתוצאה מתוספת העלות של שבב ה-Flash. אולם, המחירים של זיכרון NAND צונחים כל שנה בעשרות אחוזים מה שיביא לירידת מחירים והאפשרות לספק באותו המחיר כוננים קשיחים היברידיים עם שבבי NVRAM בעלי נפח גדול יותר, למשל 512 מגה-בייט ואולי בשלב מאוחר יותר גם 1 גיגה-בייט. על פי מיקרוסופט, מערכת ההפעלה יכולה לתמוך בגדלים שהם הרבה מעבר לזה, באיזור של מאות גיגה-בייטים.

 

פרט למחיר, החסרון היחיד הנוסף המשמעותי של NAND הוא מהירות הכתיבה שלו. בעוד מהירות הקריאה עומדת על 108 מגה-בייט לשנייה מהירות הכתיבה עומדת על 18 מגה-בייט לשנייה. מדובר במהירות שהיא שוות ערך ולעיתים אף נמוכה מזו של כונן קשיח רגיל אולם, הביצועים של ה-NAND Flash מכפילים את עצמם כל שנה וסביר להניח שעד להשקת כוננים אלה גם מהירות הכתיבה תשתפר.