Главная страница Карта сайта Обратная связь

Выбор жесткого диска SSD

Твердотельные накопители (SSD) в промышленных компьютерах Industrial

   Твердотельные накопители являются наиболее оптимальными для использования в компьютерах промышленного назначения. Несомненными плюсами SSD-накопителей, используемых в наших твердотельных компьютерах, являются:

 

  • Высочайшая скорость записи/чтения (типично 600Мб/с), в 4-10 раз превосходящие таковые для HDD
  • Высокая надежность за счет полного отсутствия движущихся частей (MTBF ~ 2 000 000ч)
  • Автоматическая защита от перегрева
  • Защита от потери данных при аварийной потере питания
  • Устойчивость к ударным (1500G) и вибрационным (5G) нагрузкам
  • Широкий диапазон рабочих температур (вплоть до +70°С)
  • Низкое энергопотребление (0,11Вт)
  • Заводская процедура "Prestress", исключающая отказы в приработочный период

 

Минус, пожалуй, только один - более высокая, в сравнении с HDD, стоимость мегабайта хранения данных.

Intel Data Center SSD в промышленном компьютере

По умолчанию, промышленные компьютеры "INDUSTRIAL" оснащаются твердотельными дисками Intel Data Center с избыточным для большинства приложений автоматизации ресурсом перезаписи 0,3 объема в день

 В зависимости от назначения и прогнозируемого объема ежедневно записываемых данных, промышленный компьютер «INDUSTRIAL» может комплектоваться твердотельными жесткими дисками потребительского, корпоративного, либо серверного классов.

Класс диска
Объем ежедневно записываемых данных (в течении 5 лет) Типичная область применения

Low endurance

(Потребительский)

До 10 Гб/день Рабочая станция оператора с некритическими данными, работающая в режиме 8/24

Medium enduramce

(Корпоративный)

0,3 - 3 объема диска / день Сервер телемеханики, сервер АСУ ТП, АРМ оператора с клиентским ПО (БД), 

High endurance

(Серверный)

17 объемов диска / день Сервер сбора и хранения большого объема данных, сервер АСУ ТП, АРМ оператора

 

    В процессе эксплуатации, ячейки микросхем памяти твердотельного диска подвержены естественному износу, что, в конечом счете, приводит к их деградации и выходу диска из строя. В современных твердотельных дисках, для продления их ресурса, используются специальные алгоритмы выравнивания износа, кроме того, имеется встроенный резерв ячеек памяти, использующийся для переназначения деградировавших ячеек.

   Все эти меры позволяют добиться показателей надежности и долговечности, превосходящие таковые для классических жестких дисков HDD. Более того, информация о переназначенных ячейках доступна для считывания пользователем через SMART, что позволяет легко контролировать и прогнозировать остаточный ресурс накопителя. 

   Параметр «GB/d», указанный в паспорте к компьютеру «INDUSTRIAL», определяет ресурс накопителя SSD, и служит для определения прогнозного срока эксплуатации при нагрузке.

   Параметр «GB/d» определяет, какое количество гигабайт данных может быть записано ежедневно на диск в течении гарантийного срока изделия до выработки ресурса. Параметр является производным параметра «TBW», указываемого производителем твердотельного диска.

 

 

Пример расчета:

    SSD240 Gb – серверного класса. Указанный производителем параметр TBW = 140. Гарантийный срок, определенный производителем диска – 5 лет. Рассчитаем количество гигабайт записи в день, при котором через 5 лет наступит естественный износ:

140(TBW)*1000(перевод в Гб)/5(лет эксплуатации)/365(дней в году) = 76,71 Гб/день (Gb/d) 

   Итого: для обеспечения ресурса перезаписи для установленного диска в течении 5 лет, объем ежедневно записываемых данных не должен превышать 76,71 гигабайт в день, что составляет почти треть объема диска ежедневно! Очевидно, что ресурс ячеек памяти данного накопителя избыточен для большинства применений. Типичный объем данных, записываемых на сервер АСУ ТП в больших системах, не превышает 12 Гб/день, что обеспечивает достаточность ресурса данного накопителя на протяжении до 32 лет непрерывной работы!

  При использовании в компьютерах INDUSTRIAL отказоустойчивого дискового массива RAID1 с использованием SSD-дисков серверного класса, надежность системы хранения многокартно возрастает за счет одновременной записи данных на два диска. при выходе из строя одного из них, нужно только заменить его на аналогичный по характеристикам, с равным или большим объемом.

   Следует иметь в виду, что в случае ежедневной записи на накопитель объема данных, превышающего показатель Gb/d, указанного в паспорте изделия, преждевременный выход из строя накопителя не является гарантийным случаем и является следствием естественного износа. Вышедший из строя накопитель должен быть утилизирован в соответствии с природоохранным законодательством, и быть заменен на совместимый.

    Таким образом, при выборе твердотельных накопителей, для обеспечения долговечности и надежности, следует руководствоваться примерным объемом ежедневно записываемых на диск данных, выраженных в Гигабайтах в день.

 

Что произойдет, когда ресурс SSD-накопителя будет выработан?

  Контроллер памяти SSD - диска постоянно проверяет остаточный ресурс ячеек памяти. В случае достижения пороговой величины (обычно 90% выработки), генерируется тревога соответствующего SMART-атрибута.

   При достижении 100%-го износа ячеек памяти, контроллер полностью блокирует запись данных на диск, при этом, все хранимые данные остаются доступными для считывания.

Что произойдет при перегреве диска SSD?

  Используемые по умолчанию в промышленных компьютерах "INDUSTRIAL" твердотельные накопители оснащены датчиком температуры внутренних компонентов. В случае превышения максимальной температуры окружающей среды, и, в следствии этого, перегрева диска, контроллер автоматически понижает скорость чтения/записи до тех пор, пока температура диска не вернется к допустимым значениям. Каждый факт срабатывания тепловой защиты диска фиксируется в энергонезависимой памяти контроллера и доступен для чтения в качестве атрибута SMART.       При  этом, работоспособность системы сохраняется при некотором понижении быстродействия дисковой системы. 

 

 

Промышленные компьютеры «INDUSTRIAL» могут быть оснащены 3-мя дисками SSD требуемого объема. При этом, доступна установка 2-х SSD-дисков формфактора 2,5" любого из трех классов с подключением к высокоскоростным каналам SATAIII, в том числе с организацией на их базе отказоустойчивого массива RAID-1. Дополнительно, может быть установлен один SSD-диск потребительского класса формфактора m-SATA с подключением по каналу SATAII.

Команда «INDUSTRIAL»

Классические накопители (HDD)

 

В некоторых приложениях, таких, как, например, система наружного видеонаблюдения, файловое хранилище, автоматизированное рабочее место оператора, установка классического жесткого диска может быть предпочтительнее, нежели твердотельного накопителя SSD. Преимущества HDD перед SSD:

 

  • Стоимость мегабайта пространства на HDD значительно ниже, чем на SSD
  • Наличие специализированных серий HDD для записи нескольких потоков видеоданных одновременно
  • Емкость HDD на сегодняшний день достигает 4Тб, в то время, как самые емкие SSD - 1Тб

 

Недостатки HDD по сравнению с SSD:

 

  • Значительно меньшая скорость чтения и записи, в особенности, произвольного
  • Низкая вибро- и ударостойкость
  • Наличие движущихся механических частей
  • Ограниченный диапазон рабочих температур (типично +5..+40°С)
  • Повышенное энергопотребление

 

Несмотря на кажущиеся очевидные преимущества SSD, в случае необходимости записи и хранения больших объемов данных, выбор в качестве устройства хранения HDD  выглядит наиболее оправданным.

В зависимости от области применения, мы предлагаем промышленные компьютеры «INDUSTRIAL» с жесткими дисками потребительского, nearline и SV - классов.


Класс диска
Особенности Типичная область применения
Потребительский Предназначен для некритических приложений, режим работы - 8 часов в сутки, MTBF~800 000 ч Рабочая станция оператора с некритическими данными, работающая в режиме 8/24
Nearline Жесткий диск для систем хранения данных, более продвинутая аппаратная часть, улучшенный контроллер и т.д., MTBF~1 400 000 ч Сервер телемеханики, сервер АСУ ТП, АРМ оператора с клиентским ПО (БД), работа в режиме 24/7
SV Оптимизированы для систем видеонаблюдения с записью нескольких видеопотоков, MTBF~1 400 000 ч Системы IP - видеонаблюдения

 

Изделия с классическими жесткими дисками предназначены для эксплуатации с температурой окружающей среды в диапазоне от +5°С до +40°С (с циркуляцией наружного воздуха 0,5 м/с при температуре от +35°С).

Классический жесткий диск в наших компьютерах устанавливается в специальное виброустойчивое шасси на резиновых подвесах, что минимизирует воздействие на него вибрации.

Промышленные компьютеры «INDUSTRIAL» могут быть оснащены одним классическим жестким диском и, дополнительно, одним или двумя дисками SSD требуемого объема для обеспечения оптимального быстродействия вкупе с достаточным объемом дискового пространства по разумной цене. 

 Команда «INDUSTRIAL»

Особенности отвода тепла от компьютерных компонентов

    Основополагающей характеристикой, обеспечивающей стабильную и надежную работу промышленных компьютеров в условиях пыльной среды и при жестких температурных колебаниях, является эффективность отвода тепла от внутренних тепловыделяющих компонентов. Рассмотрим несколько вариантов охлаждения компьютерных компонентов:

1) Персональные компьютеры и мощные серверы

     В персональных компьютерах и серверах данная проблема успешно решается установкой радиаторов и нескольких вентиляторов, однако, такой подход требует комплексных мер по очистке окружающей среды от микрочастиц. Мощные вентиляторы, «прогоняющие» воздух сквозь корпус, в неприемлемо короткие сроки загрязняют внутренние компоненты, снижая эффективность теплоотвода. Прибавим сюда возможные перепады температур в промышленных условиях - и, под воздействием конденсата, осевшая пыль превращается в токопроводящую среду, выводящую из строя электронику, препятствующую эффективному охлаждению. Стоит отметить и невысокую тепловую инерционность радиаторов небольших размеров, что еще больше усугубляет проблему конденсата и снижает ресурс компонентов вследствии быстрого изменения их температуры.

Плюсы:

  • высокая производительность системы охлаждения для мощных вычислительных платфор

Минусы:

  • Неудовлетворительная работа в условиях отрицательных температур, как следствие наличия движущихся частей
  • Высокие требования к чистоте окружающей среды, или
  • Необходимость установки/обслуживания фильтрующих элементов
  • Невысокая долговечность вентиляторов, необходимость иметь ЗИП для оперативной замены
  • Шум, вибрация
  • Загрязнение/выход из строя внутренних электронных компонентов
  • Низкая тепловая инерционность элементов термоинтерфейса, как следствие - резкие температурные перепады

 

2) Классические встраиваемые компьютеры

     Классическая конструкция встраиваемого компьютера подразумевает отсутствие вентиляторов, с заменой их элементами пассивного охлаждения. Достоинством такого подхода является отсутствие движущихся частей и сильного потока загрязненного воздуха, однако, классические схемы отвода тепла чаще всего содержат в себе так называемые «тепловые трубки», задача которых переносить тепло из области выокой температуры (центральный процессор) на внешний радиатор, зачастую совмещенный с боковой стенкой встраиваемого компьютера.

 Пассивное охлаждение с тепловыми трубками

 Рисунок 1 - классическая схема охлаждения втраиваемого компьютера. (1) - вентиляционное отверстие в корпусе, (2) - радиатор охлаждения чипсета,(3) - теплоотвод центрального процессора, (4) - тепловая трубка с теплоносителем, переносящим тепло от центрального процессора к внешнему радиатору, (5) - внутренние компоненты материнской платы, не имеющие радиатора и излучающие тепло внутрь корпуса компьютера.

       Недостаток данного метода, на первый взгляд, не совсем очевидный - невысокая надежность тепловых трубок. Под воздействием перепада температур, материал трубки претерпевает многократные деформации, что, в конечном счете, ведет к усталости металла трубки (особенно на линии сгиба) и ее последующей разгерметизации с испарением теплоносителя. Тепловая трубка без теплоносителя резко теряет коэффициент теплопроводности, что ведет к немедленному перегреву компонентов встраиваемого компьютера и выходу его из строя.

Плюсы:

  • высокая эффективность отвода тепла с минимальными требованиями к производительности внешнего радиатора
  • Удовлетворительная тепловая инерционность
  • Удовлетворительная работа в условиях низких температур (в зависимости от применяемого теплоносителя)

Минусы:

  • Крайне низкая эффективность ниже температуры кипения теплоносителя
  • Ограниченный ресурс (около 20 000 часов)
  • Полная спонтанная потеря работоспособности при разгерметизации вакуумной тепловой трубки/испарении теплоносителя

 

3) Промышленные компьютеры «INDUSTRIAL» производства ЗАО «ИСЭЛ»

     Мы решили избавить свое изделие от всех вышеуказанных недостатков, обеспечив действительно пассивоное и высокоэффективное охлаждение всех компонентов материнской платы.

Промышленные компьютеры с пассивным охлаждением без тепловых трубок INDUSTRIAL

Рисунок 2 - система пассивного охлаждения компьютеров «INDUSTRIAL». Массивный радиатор сложной пространственной конфигурации из алюминия (5) непосредственно прилегает к чипсету Intel QM77 (1), центральному процессору (2), дросселям питания процессора (3) и чипам сетевых интерфейсов Ethernet (6). Для повышения площади контакта тепловыделяющих поверхностей с радиатором предусмотрен тепловой интерфейс, состоящий из керамической матрицы (8) и высокоэффективной термопасты на углеродной основе (7), стабильность характеристик которой гарантируется на протяжении не менее 8-ми лет.

Плюсы:

  • Высокая эффективность отвода тепла
  • Высокая тепловая инерционность
  • Идеальная работа в условиях низких температур
  • Отсутствие подверженных механическим и температурным влияниям компонентов системы охлаждения
  • Охлаждение наиболее подверженных нагреву внутренних компонентов одним производительным радиатором
  • Гарантиррованная стабильность параметров на пртяжении более 70 000 часов, с постепенным снижением производительности

Минусы:

  • Высокие требования к массе, конфигурации и материалу радиатора
  • Высокие требования к качеству и надежности термоинтерфейса
  • Высокие требования к точности исполнения и качеству монтажа радиатора

 

Таким образом, компьютеры «INDUSTRIAL» оснащены по-настоящему пассивной системой охлаждения.

Встраиваемый промышленный компьютер с Intel Core i7 quad и 6-ю Ethernet портами

  • Без вентиляторов
  • Без тепловых трубок
  • Без вентиляционных отверстий
  • Массивный алюминиевый радиатор
  • Непосредственный контакт тепловыделяющих компонентов и радиатора
  • Высокая тепловая инерционность за счет массы радиатора (способность «гасить» резкие тепловые перепады CPU
  • Степень защиты оболочки IP40

     Ниболее чувстветельным к нагреву компонентом любого компьютера является жесткий диск с механическим приводом (HDD); многочисенные тесты показали, что продолжительная работа диска c температурой свыше +50°С многократно снижает его ресурс. Именно поэтому промышленные компьютеры все чаще оснащаются накопителями SSD, не имеющими механических и вращающихся частей. Учитывая дороговизну и ограниченный объем дисков SSD, мы предлагаем, наряду с моделями на твердотельных накопителях, модели промышленного компьютера «INDUSTRIAL» с классическими накомпителями. Для защиты их от перегрева, предусмотрена установка дисков HDD (формфактора 2.5, либо 3.5 дюйма)  в изолированном отсеке в нижней части корпуса устройства на специальном антивибрационном шасси. Таким образом, диск HDD монтируется в месте с наиболее оптимальными температурными условиями и не имеет металлического контакта с тепловыделяющими элементами.

       Все вышеперечисленные конструктивные решения позволили нам обеспечить надежное охлаждение как мощного четырехъядерного процессора Intel Core i7 (TDP 35 Вт!), так и других, подверженных значительному нагреву компонентов,  и гарантировать стабильную и долговечную работу промышленного компьютера «INDUSTRIAL» в необслуживаемом режиме 24 часа в сутки 7 дней в неделю.   

Вернуться на главную страницу «INDUSTRIAL»  ► 

Яндекс.Метрика

 

 


 

Компьютеры INDUSTRIAL:

+375 (29) 371-82-41

+375 (17) 270-77-80

 


 

Диллерская продукция:

+375 (17) 270-77-80

+375 (17) 270-87-62

 


 

ЗАО "ИСЭЛ"

220116, г. Минск, пр. Дзержинского, д. 69, корп. 2, помещение 59, каб. 1, бизнес-центр «ШИК»

Карта →

Дни  и  время  работы:

  8.30-17.30