Обновлено: 21.11.2024
У меня есть несколько 2,5-дюймовых жестких дисков. Их требования к питанию различаются, но обычно они находятся в диапазоне 5 В, 0,6–0,85 А (то есть от 3 до 4,25 Вт). физический размер, что удивительно (даже 3,5-дюймовые жесткие диски имеют аналогичные требования к питанию). На самом деле кажется, что самым важным фактором является вместимость, но это не так.
Напротив, для 2,5-дюймовых твердотельных накопителей требования к питанию составляют 5 В, 1,7 А (или 8,5 Вт). У моего твердотельного накопителя NVM PCIe 3,3 В, 2,8 А (или 9,24 Вт).
В целом кажется, что у твердотельных накопителей просто более высокие требования к энергопотреблению, чем у жестких дисков, и мне это кажется нелогичным.
Есть идеи, почему это так?
@TamalesRancheros - первое предложение этого вопроса начинается со слов «на веб-сайтах повсюду отмечается, что твердотельные накопители потребляют гораздо меньше энергии, чем жесткие диски», и ни один из ответов, похоже, не оспаривает это утверждение. Однако мои наблюдения, подробно изложенные в моем вопросе, похоже, оспаривают это утверждение. Так что нет, это не ответ на мой вопрос — это просто еще один пример того, почему мои наблюдения заслуживают вопроса.
Современные твердотельные накопители потребляют больше энергии, чем старые. Мой Samsung Evo 850 1 ТБ (2,5-дюймовый твердотельный накопитель) потребляет 0,045 Вт (45 мВт) в спящем режиме и около 2,6 Вт при выполнении большого количества последовательных или случайных операций записи. Жесткий диск WD Blue 2,5 дюйма емкостью 500 ГБ показывает около 44 мВт и 1,9 W для этих состояний.
2 ответа 2
Почти наверняка это вопрос пиковой потребляемой мощности по сравнению с средней потребляемой мощностью.
Цифры на внешней стороне дисков будут максимальной потребляемой мощностью в худшем случае.
Для жесткого диска это будет происходить во время запуска двигателя, каждый раз, когда диск вращается вверх и вниз, и, как вы могли заметить, это может занять от полсекунды до пары секунд. После этого будет постоянно потребляться мощность, необходимая для поддержания вращения привода. Как только привод решит, что он не будет использоваться какое-то время, привод приостановит работу головок, двигатель выключится, и вы останетесь с потреблением энергии для электроники контроллера.
Для SSD могут быть самые короткие высокие токи при запуске, так как конденсаторы заряжаются, а электроника выполняет свою активную работу при запуске, но это будет гораздо меньшее время, чем у жесткого диска. Это должно быть намного быстрее, чем время запуска жесткого диска. После этого он вернется к своему «холостому» потреблению тока, которое из-за большего количества электронных микросхем будет немного выше, чем у жесткого диска, когда он припарковал головки и выключил двигатель, но не значительно выше.
Худшее время для SSD будет во время стирания блока диска, а затем устойчивой записи на диск. Для стирания требуется очень большое напряжение, чтобы вытащить электроны из ячеек NAND для их сброса, а для их записи требуется более высокая мощность привода. Чтение потребует немного больше энергии, чем бездействие, но не слишком много.
Но для записи скорость SSD работает в свою пользу. Он может записывать намного быстрее, чем жесткий диск, и поэтому потребляет гораздо меньше времени, потребляя более высокую мощность. На короткое время может потребоваться гораздо больший ток (число, напечатанное на этикетке), но этот ток потребуется в течение значительно меньшего времени.
Другой фактор заключается в том, что механический 2,5-дюймовый диск в ноутбуке потенциально никогда не остановится из-за того, что то тут, то там происходят крошечные операции чтения, поэтому это приведет к постоянному потреблению энергии. SSD не имеет большой константы утечка энергии.
Таким образом, SSD в среднем, вероятно, находится на том же уровне потребляемой мощности, что и HDD, который перешел в спящий режим, возможно, немного выше, но, конечно, не на порядок отличается. Жесткий диск, который готов к работе, определенно будет иметь более высокое среднее энергопотребление.
В результате твердотельные накопители, несмотря на более высокое пиковое потребление тока, могут иметь гораздо более низкое среднее потребление тока.
Короче говоря, P=VA является полезным уравнением только тогда, когда вы точно знаете, что потребляемый ток постоянен. На большинстве этикеток указано пиковое энергопотребление, потому что оно определяет, какой блок питания вы получите, но среднее энергопотребление не упоминается.
В характеристиках этого твердотельного накопителя указано, что он использует напряжение +3,3 В. Эти штуки контролируют (например, от 5-вольтового USB-разъема) напряжение на плате, чтобы получить 3,3 вольта?
Molux имеет 5 В-12 В- и 2 заземления, разъемы питания SATA, 5 В, 12 В и заземление, у некоторых есть оранжевый провод к вилке, не знаю это напряжение (?).
Я не хочу покупать его, а потом жарить!
На самом деле, мне нужен самый маленький твердотельный накопитель (в отличие от SD-карт, флэш-накопителей и т. д.), который я могу найти, без странных разъемов, с которыми приходится иметь дело. (для того, что я хочу, 32 гига вполне достаточно)
(также, Как флэш-накопители сравниваются с SD-картами по долговечности хранимых данных?)
natr0n
Твердотельные накопители китайского бренда будут работать так же, как и любые другие твердотельные накопители. Не нужно беспокоиться. Эти характеристики вольт в основном тарабарщина.
Удален участник 67555
Гость
печь
Фанат Thermaltake
| Имя системы | Athenna |
|---|
| Процессор | intel i7 3770 *Dellided* |
|---|
| Материнская плата | GIGABYTE GA-Z68X-UD3H-B3 Rev. 1.1 |
|---|
| Охлаждение | < td>Вентиляторы Thermaltake Water 3.0 Pro + Tt Riing12 x2 / Tt ThunderBlade / Gelid Slim 120UV
|---|
| Память | Kingoston DRR3 16 ГБ с пользовательскими распределителями Tt + вентилятор HyperX |
|---|
| Видеокарты | GeForce GTX 980 4GB Nvidia Sample |
|---|
| Хранилище | Твердотельный накопитель Crucial M4 64 ГБ / Seagate Barracuda 2 ТБ / Seagate Barracuda 320 ГБ |
|---|
| Дисплей(-и) | 22-дюймовый LG FLATRON 1920 x 1280p |
|---|
| Корпус | Окно Thermaltake Commander G42 |
|---|
| Аудиоустройства | Встроенный Dolby 5.1+ Kingston HyperX Cloud 1 |
|---|
| Источник питания | Themaltake TR2 700W 80plus bronce & APC Pro backup 1000VA |
|---|
| Мышь | Мышь Tt eSports Level 10M Rev 1.0 Diamond Black и Tt Conkor "L" панель |
|---|
| Клавиатура | Tt eSports KNUCKER |
|---|
| Программное обеспечение | windows 10x64Pro |
|---|
| Результаты сравнительного анализа | ну, я поджарил 775-футовый P4 12 лет назад, это считается? |
|---|
Если вы согласны покупать дешевые китайские продукты, то идите, напряжение в этом случае не о чем беспокоиться, я буду беспокоиться о том, чтобы получить лучший SSD или, по крайней мере, известную модель / марку.
Энтузиаст
| Имя системы | Starlifter :: Dragonfly |
|---|
| Процессор | i7 2600k 4,4 ГГц :: i5 10400 |
|---|
| Материнская плата | ASUS P8P67 Pro :: ASUS Prime H570-Plus |
|---|
| Охлаждение< /th> | Cryorig M9 :: Stock |
|---|
| Память | 4x4GB DDR3 2133 :: 2x8GB DDR4 2400 |
|---|
< tr>Видеокарты | 2x PNY GTX1070 :: GT720 | | Хранилище | Plextor M5s 128 ГБ, 2x1 ТБ Seagate RAID 0 :: Mushkin Enhanced 60GB SSD, 3x4TB Seagate HDD RAID5 |
|---|
| Дисплей(-и) | Acer P216HL HDMI :: Нет | < /tr>
|---|
| Корпус | Antec SOHO 1030B :: Old White Full Tower |
|---|
| Аудиоустройство(а) | < td>Creative X-Fi Titanium Fatal1ty Pro - Bose Companion 2 Series III :: Нет
|---|
| Блок питания | FSP Hydro GE 550w :: EVGA Supernova 550 |
|---|
| Программное обеспечение | Windows 10 Pro — Plex Server на Dragonfly |
|---|
| Результаты сравнительного анализа | >9000 |
|---|
Разъемы питания SATA имеют линии 3,3 В. Тем не менее, желаемое напряжение может быть достигнуто множеством способов. Я помню руководство по TPU, в котором говорилось о перестановке проводов Molex для получения разных напряжений на конце разъема Molex. это была форма контроля фанатов. Вы можете сделать разъем Molex, который выдает 7 В или даже 5 В, а не полные 12 В, чтобы замедлить вентилятор. И тогда есть все виды силовых схем, которые могут быть задействованы. большинство материнских плат в наши дни имеют 4- или 8-контактный разъем питания процессора, состоящий только из линий +12 В и линий заземления. но ваш процессор не работает на 12v, не так ли?
Короче говоря, беспокоиться не о чем. Просто вставьте соответствующий штекер, и все будет хорошо. Вам не нужно беспокоиться о том, какие провода у вашего разъема, и что-то жарить. Поскольку это твердотельный накопитель, он, скорее всего, использует разъем питания SATA, а подойдет буквально любой разъем питания SATA.
Любой сбой питания, будь то простой сбой, скачок напряжения или полное отключение, потенциально может привести к повреждению устройства хранения и данных, если только не будет обеспечен эффективный механизм защиты от потери питания (PLP).
Поскольку все больше и больше твердотельных накопителей развертываются в корпоративной и промышленной среде, необходима эффективная технология защиты от сбоев питания, чтобы предотвратить повреждения, которые могут быть вызваны неожиданными перебоями в подаче электроэнергии.
Например, в обычном центре обработки данных могут быть развернуты сотни твердотельных накопителей. В случае сбоя питания диски могут быть повреждены, что приведет к значительному простою, поскольку диски необходимо переформатировать и переустановить операционные системы; потерянные данные могут отрицательно сказаться на бизнес-операциях и ухудшить отношения с клиентами; а поврежденные диски потребуют замены, что приведет к более высоким эксплуатационным расходам.
Как небезопасное завершение работы влияет на твердотельный накопитель
Когда хост хочет записать данные на SSD, данные сначала сохраняются во временном буфере (энергозависимой памяти), если SSD имеет кэш DRAM, а затем сбрасываются в энергонезависимую флэш-память для сохранности; в противном случае данные сохраняются непосредственно во флэш-памяти NAND (энергонезависимой памяти), где они надежно сохраняются даже при отключении питания.
Во время обычного завершения работы системы хост сначала уведомляет SSD о завершении работы системы. Затем SSD готовится к отключению питания, сбрасывая данные из энергозависимого хранилища в энергонезависимую флэш-память, а затем сообщает хосту, что диск готов к отключению питания.
Этот процесс решает две важные задачи: во-первых, он обеспечивает безопасное хранение данных до отключения питания; и, во-вторых, обновляются таблицы сопоставления. Таблицы сопоставления отслеживают адреса логических блоков по отношению к физическим флэш-страницам, указывая, где данные хранятся на флэш-накопителе.
Рис. 1. При обычном выключении системы данные сбрасываются во флэш-память NAND, а SSD сообщает хосту, что диск готов к отключению питания.
Небезопасное завершение работы происходит, когда питание отключается до того, как уведомление о выключении завершено. Это предотвращает перемещение («сброс») данных во временных буферах в энергонезависимую память NAND, что может привести к повреждению или потере данных или сделать устройство хранения непригодным для использования. Примеры небезопасных отключений включают неожиданное отключение питания, случайное извлечение твердотельного накопителя из компьютера, отключение устройства хранения данных при включенном питании или разряд батареи.
Твердотельные накопители особенно уязвимы в случае потери питания. В отличие от жестких дисков, твердотельные накопители не имеют механических частей, поэтому каждый компонент является электронным. Управление внутренними данными твердотельного накопителя включает в себя множество операций, выполняемых в фоновом режиме, и каждый сбой питания может привести к неоправданному прерыванию этих операций, что может повлиять на производительность накопителя.
Микроконтроллеры: защита от потери питания нового поколения
Механизмы защиты от потери питания (PLP) доступны для большинства твердотельных накопителей, особенно для тех, которые предназначены для высокопроизводительных приложений. Такие устройства хранения данных промышленного уровня обычно широко используются в суровых условиях, работают круглосуточно и без выходных и требуют бескомпромиссной целостности устройства.
Обычные решения PLP включают использование батарей и суперконденсаторов, которые обеспечивают резервную мощность, позволяющую завершить функции контроллера и флэш-памяти в случае сбоя питания.
ATP Electronics, одна из первых компаний, разработавших и выпустивших твердотельные накопители меньшего форм-фактора, такие как M.2 2242 со встроенным массивом PLP, поднялась на ступеньку выше, используя блок микроконтроллера (MCU), который обеспечивает непревзойденную защиту для следующего твердотельные накопители Serial ATA и NVMe нового поколения, обеспечивающие лучшую в отрасли защиту PLP.
Как MCU улучшают механизм PLP
В совершенно новой конструкции массива PLP, интегрированного в ATP PowerProtector 4, используется новая микросхема управления питанием (PMIC) и новый микроконтроллер с программным обеспечением, которые позволяют массиву PLP интеллектуально работать при различных температурах, сбоях питания и состояниях питания.
Рис. 2. Новый массив PLP компании ATP с PMIC и программируемым микроконтроллером
- MCU интеллектуально отслеживает условия отключения питания и проверяет состояние конденсаторов через интерфейс I 2 C.
- Полимерные танталовые конденсаторы обеспечивают достаточную мощность для очистки кэша данных в случае внезапного отключения питания.
- MCU может продолжать обнаруживать сбои питания; например, для 2,5-дюймового твердотельного накопителя, если входное напряжение падает ниже 4,0 В в течение нескольких миллисекунд подряд (устранение сбоев), MCU уведомляет контроллер о начале очистки кеша, и в то же время конденсаторы будут активированы. чтобы обеспечить поддержку очистки кеша.
Рис. 3. Конструкция на основе микроконтроллера, реализованная на новейшем твердотельном накопителе ATP NVMe
Возможности и преимущества
- Защита от перенапряжения на входе. Входное напряжение относится к напряжению, подаваемому на цепь. Твердотельные накопители обычно имеют определенный диапазон допустимого входного напряжения — например, для 2,5-дюймовых твердотельных накопителей ATP верхний предел составляет 16 В, а для других продуктов с твердотельными накопителями — 7 В. Когда входное напряжение превышает технические характеристики, это может привести к необратимому повреждению компонентов.
Твердотельные накопители ATP следующего поколения оснащены переключателем между внешним входным напряжением и внутренней схемой твердотельного накопителя. Этот переключатель управляется MCU. Поскольку входное напряжение контролируется микроконтроллером в режиме реального времени, он защищает твердотельный накопитель, отправляя сигнал на защитный переключатель, чтобы отключить входное напряжение, как только будет обнаружено, что оно превышает указанный максимальный допуск.
- Подавление пускового тока при включении питания. Пусковой ток при включении питания относится к большому току, потребляемому системой в момент ее включения.Этот начальный ток, также известный как импульсный ток включения или входной импульсный ток, необходим для зарядки конденсаторов, катушек индуктивности и трансформаторов. Слишком высокий пусковой ток при включении питания может привести к повреждению схем и компонентов. Конструкция на основе микроконтроллера, доступная в новейших твердотельных накопителях ATP SATA и NVMe, гарантирует, что пусковой ток не превысит указанные пороговые значения, за счет включения механизма плавного пуска, который минимизирует воздействие пускового тока на твердотельный накопитель.
- Устранение помех входного питания. Шум входной мощности относится к ситуации, когда источник питания нестабилен, вызывая нежелательные периодические пульсации и пики.
MCU помогает устранять помехи с помощью механизма оценки, который определяет, когда мощность падает ниже определенного значения, таким образом, правильно определяя потерю мощности или простую нестабильность питания. Без MCU нестабильность питания может быть ошибочно воспринята как сбой питания, что приведет к ложному срабатыванию сброса кеша и может привести к «зависанию» или зависанию SSD.
- Быстрое управление включением и выключением питания. Управление включением-выключением питания относится к механизму, который управляет временем между отключением питания и следующим включением питания. Конструкция MCU обеспечивает более быстрое и эффективное управление включением-выключением питания. В следующей таблице показаны преимущества твердотельных накопителей с управлением на основе MCU по сравнению с твердотельными накопителями без него:
SSD без MCU
SSD с MCU
Конденсаторы PLP необходимо разрядить/сбросить перед включением питания
Немедленное включение питания независимо от остаточного напряжения на конденсаторах PLP
Если состояние отключения питания очень короткое:
- PLP может разрядиться не полностью
- Возможна ошибка сброса контроллера
- SSD может быть не распознан и не сможет перезагрузиться
Если состояние отключения очень короткое:
- Полная разрядка PLP не требуется
- MCU сбрасывает контроллер
- SSD может быть распознан и правильно перезагружен
Таблица 1. Включение и выключение SSD с MCU и без него
С помощью PLP на основе MCU можно гарантировать быстрое управление включением-выключением питания без потенциального риска необнаружения дисков из-за неправильного сброса контроллера.
- Защита конденсаторов PLP от перенапряжения
Полимерные танталовые конденсаторы являются важными элементами технологии PLP компании ATP. Обеспечивая резервное питание, они гарантируют, что данные из кэша DRAM будут сброшены во флэш-память NAND для безопасного хранения, а последняя команда записи будет выполнена при отключении питания.
Перезарядка может привести к повреждению конденсаторов и нарушению их защитной функции. MCU отслеживает напряжение конденсатора в режиме реального времени и отключает зарядку, как только обнаруживает, что напряжение слишком высокое. Это гарантирует, что емкости PLP будет достаточно для полной очистки кэш-памяти во время потери питания. Это также предотвращает преждевременное старение конденсаторов PLP.
Резюме и заключение
ATP PowerProtector 4 объединяет дизайн на основе микроконтроллера, чтобы обеспечить улучшенное управление питанием и возможности PLP для твердотельных накопителей SATA и NVMe нового поколения от ATP. Комбинируя аппаратные и микропрограммные решения, конструкция на основе микроконтроллера защищает данные, а также устройство хранения, обеспечивая более высокий уровень целостности и надежности. В зависимости от запроса клиента расширенные функции могут быть настроены индивидуально, что позволяет адаптировать возможности PLP в соответствии с уникальными требованиями, конкретными потребностями приложения или вариантами использования.
В следующей таблице приведены преимущества каждой функции.
Улучшенная защита диска
- Подавление пускового тока при включении
- Защита от перенапряжения
Улучшенная целостность данных
- Защита от шумов входной мощности, заряда/перезаряда
- Защита конденсаторов PLP от недозаряда/перезаряда
Быстрое включение/выключение питания
- Сокращает время от выключения до повторного включения SSD.
Точный контроль последовательностей включения/выключения питания
- Предотвращает возможные проблемы при включении/выключении SSD.
Параметры настройки
- PLP можно адаптировать в соответствии с требованиями заказчика или конкретными потребностями приложения.
Таблица 2. Сводная таблица показывает, как каждая функция и преимущество MCU обеспечивает расширенные возможности PLP для новейших твердотельных накопителей и модулей ATP.
Твердотельные накопители ATP следующего поколения с новой конструкцией на основе микроконтроллера включают mSATA, 2,5-дюймовые твердотельные накопители, модули M.2 2242/2280 и NVMe. Доступные с поддержкой I-Temp и C-Temp, твердотельные накопители также поддерживают механизм RAID и сквозную защиту пути данных. Решения ATP «Только для промышленности» проходят строгие испытания и проверки, чтобы соответствовать требованиям высокой надежности, высокой производительности и долговечности для критически важных приложений, чтобы обеспечить наилучшее значение совокупной стоимости владения (TCO).Для получения дополнительной информации о промышленных флэш-накопителях ATP на базе микроконтроллеров посетите веб-сайт ATP или свяжитесь с представителем ATP.
Согласно вики-странице, посвященной флэш-памяти, флэш-чипы имеют встроенные насосы заряда для повышения напряжения питания 1,8 В до более высокого напряжения для программирования/стирания ячеек. Это тратит много энергии и, по-видимому, является распространенным режимом отказа. На вики-странице упоминается идея использования одного общего повышающего преобразователя для микросхем с отдельным выводом Vpp, но, по-видимому, это уже не очень распространено. Кроме того, это все еще кажется половинчатым решением; Я помню, как читал, что это напряжение составляет порядка 5-10 вольт, диапазон напряжений, который в изобилии доступен на ПК.
Для твердотельных накопителей SATA можно использовать шину 12 В, если она доступна, и использовать повышающий преобразователь, получающий питание от шины 5 В; для стандартных карт PCI-e доступно гарантированное питание 12 В. (m.2, похоже, имеет питание только 3,3 В, что вызывает вопрос, почему, учитывая очевидные преимущества источников питания с более высоким напряжением для вспышки)
Я понимаю, что один источник питания удобен, но, конечно же, несколько дополнительных слоев стоили бы того, чтобы повысить эффективность и производительность (?). И экономия за счет масштаба не кажется хорошим объяснением, учитывая, что существует довольно большой рынок высокопроизводительных флэш-памяти.
Итак, почему флеш-чипы с одним источником питания так распространены?
\$\begingroup\$ Нет; вот для чего нужен резервный повышающий преобразователь. Если вы помещаете SATA SSD в USB-корпус, скорее всего, вы не слишком заботитесь о расширении границ производительности записи. И, насколько я знаю, не существует USB-корпуса без питания для стандартных карт PCIe. В любом случае, даже 5 В и повышающий преобразователь будут лучше, чем 1,8 В и насос заряда \$\endgroup\$
\$\begingroup\$ вы хотите нарушить обратную совместимость или разделить универсальную деталь на внутреннюю и внешнюю модели? в чем преимущество этого? \$\конечная группа\$
\$\begingroup\$ 12 В может быть в изобилии в ПК, но в смартфонах и планшетах его намного сложнее найти. Поскольку сейчас они представляют собой такой огромный рынок для хранения данных, вполне вероятно, что рыночные силы удешевляют такие чипы и, следовательно, позволяют более широко использовать их в других приложениях, таких как твердотельные накопители. Какими бы ни были ваши взгляды на дизайн, ответом на эти вопросы обычно является «рыночные силы». \$\конечная группа\$
\$\begingroup\$ В прошлом году было продано около 1,5 миллиарда смартфонов (по данным Gartner). Я не знаю, сколько в мире дата-центров, но. \$\конечная группа\$
2 ответа 2
Три причины: TLDR: надежность и совместимость
- Твердотельные накопители используют 1,8 В в своих логических схемах для предотвращения помех.
Насколько мне известно, уровень 12 В для программирования и стирания относится к флэш-ячейкам NOR, я не уверен, каков уровень напряжения для флэш-памяти NAND и VNAND, поскольку они используют другой метод для программирования и стирания данных. (Почему NAND стирает только на уровне блоков, а не на уровне страниц?). Напряжение ДОЛЖНО быть выше, чем Vccq, но не обязательно 12 В.
- Flash Cells ненадежны и должны использовать контроллер, чтобы их можно было использовать.
Твердотельный накопитель — это просто Flash Cells с контроллером, который эмулирует жесткий диск. Подводя линию 12 В напрямую от контроллера к логической стороне устройства, вы действительно играете с огнем. Флэш-память в основном рассчитана на предсказуемый сбой, и контроллер всегда обслуживает устройство, очищает беспорядок и очищает потоки данных. Хотя надлежащее напряжение питания может подаваться от входа питания, более надежно использовать локальное регулирование напряжения в пространстве схемы контроллера.
- и, наконец, даже современные компьютеры не имеют надежных шин питания.
Из-за этого на материнской плате имеется множество регуляторов напряжения, которые обеспечивают чистый уровень мощности для более чувствительных компонентов материнской платы. Многие блоки питания имеют ограниченное количество шин 12 В, и довольно часто на более дешевых моделях их будет только 1. Это может вызвать провалы напряжения, а также скачки напряжения, максимум, что я видел на практике, это 12 В ± 1 В, но ячейки флэш-памяти чрезвычайно чувствительны к уровням напряжения, и полагаясь на внешнее регулирование мощности, может закончиться катастрофой, если что-то прыгнет на ту же шину или отключится и повысит или понизит напряжение. На самом деле это было бы обычным явлением, поскольку операции стирания или записи означают, что компьютер занят и будет потреблять больше энергии, чем в режиме ожидания.
Читайте также:
