Heatpipes

През последните няколко години станахме свидетели на изключително широкото приложение на технологията на топлопроводите (heatpipes). Идеята, стояща зад тях, всъщност е свръхбързото пренасяне на топлинната енергия, отделена от процесора. Топлопроводите са способни да пренесат огромни количества топлина дори между точки, имащи съвсем малка разлика в температурните си нива. Какъв обаче е техният принцип на действие и има ли наистина реална полза от тях?

За да си отговорим на тези въпроси, трябва да разгледаме какво точно представляват топлопроводите. На практика това e куха метална тръба, запълнена с работен флуид, както и с пресован на прах материал, служещ като трансферен път. Работният флуид може да представлява вода, етанол, амоняк или дори живак, чиято цел е именно пренасянето на топлинната енергия. При изработката на топлопровода в него се поставя малко количество работен флуид, а останалото пространство се запълва с наситени негови пари. Освен него, в топлопровода се слага и пресованият под формата на фитил материал, като обикновено се използва метал на прах. В крайна сметка готовият продукт представлява херметично затворена метална тръба, в деликатен баланс между двете агрегатни състояния на работния флуид. Каква е идеята?

Принципът
Както е известно, при своето изпарение, течностите отнемат топлина от повърхността, от която се изпаряват. При поставянето на топлопровода в състояние на топлинен дисбаланс крайният ефект е промяна в състоянието на флуида вътре в него. Ако в единия му край имаме повишаване на температурата, там работната течност ще се изпарява, отнемайки от топлинната енергия. След изпарението си тя ще се движи към мястото, където налягането е най-ниско – това е по-студеният край на топлопровода. Достигайки там (процесът отнема много малка част от секундата), течността отдава топлината си, кондензирайки по вътрешната повърхност на топлопровода. Преминавайки от газообразно в течно агрегатно състояние, тя трябва да се транспортира обратно към горещата част на топлопровода.

    Тази задача се изпълнява от порьозния материал, поставен вътре в него. Понеже представлява фитил, пресован от метален прах, той е съставен от изключително много на брой капиляри. Тук транспортирането се дължи именно на капилярния ефект, който представлява способността на порьозните материали да пренасят флуиди против посоката на гравитацията. В допълнение, вътрешната повърхност на топлопровода също е изработена по такъв начин, че да се осигурява капилярен ефект. Един характерен пример за този ефект е потапянето на част от лист хартия във вода, при което тя започва да се изкачва нагоре в него. Капилярният ефект в топлопроводите се използва за ефективен транспорт на флуида, независимо от положението и ориентацията му в пространството, т.е. не е необходимо той да е ориентиран вертикално. След транспортирането на работния флуид към горещата страна на топлопровода процесът на пренос на топлинната енергия се повтаря, осигурявайки по този начин адекватно охлаждане.

Ефектът
Може би ще прозвучи изненадващо, но способността на топлопроводите да отвеждат топлинната енергия на практика надхвърля тази на чистата мед. При повечето модели охладители те се използват за компенсиране на неспособността на ребрата на радиатора да изнесат топлинната енергия максимално пълноценно. Често крайната точка на ребрата, която е най-близо до вентилатора, всъщност е и най-студена. Използването на топлопроводи може да компенсира този недостатък. Ето защо комбинацията между тях заедно с добре разработения дизайн на охладителя е способна понякога дори да победи водно охлаждане.

Какво е RAID масив

      Най-общо казано, RAID масивът представлява обединение на два или повече твърди диска, с което се цели постигане на скорост и/или сигурност на данните. В сравнение с цялостната замяна на дисковете с нови, в някои случаи използването на RAID масив може да има дори по-ниска себестойност. Това е така, тъй като за изграждането му ще са ни нужни два диска с еднакъв обем – а ние, така или иначе, вече разполагаме с единия, следователно ни е нужен просто още един диск не само с обем като първия, но и дори по-важното – същата марка и модел (използването на устройство на друг производител може да доведе до множество проблеми). Според това в какъв тип RAID ще ги свържем, най-общо казано, или ще удвоим обема на дисковото си пространство и скоростта, или пък ще увеличим неимоверно сигурността на данните в масива.
Всъщност за да си изградим RAID конфигурация, ще имаме нужда от още нещо – дънната ни платка трябва да е способна да управлява подобен масив. В последно време тази възможност се среща в моделите дънни платки от среден и дори понякога нисък клас, но ако не разполагаме с такава екстра, ще се наложи да използваме външен контролер, способен да управлява RAID масиви.
Според това какво търсим от дисковата си подсистема, съществуват доста видове RAID конфигурации, но най-разпространените и практични от тях са следните:


RAID 0 – за тези, които търсят скорост

Нарича се още stripped RAID – наименование, което произлиза от принципа му на действие. Този вид RAID позволява значително увеличаване на скоростта на запис/четене на устройствата, а допълнително удвояваме и обема дисково пространство, с който разполагаме. Принципът на действие е изключително прост – тук потокът от информация стига до контролера на RAID масива (независимо от това дали е вграден в дъното или на отделна схема), който го разделя на два отделни потока. Най-общо казано, тези два потока представляват шахматно разделяне на първоначалната информация – например всеки четен бит се записва на единия диск, а всеки нечетен – на другия.
Така времето, необходимо за запис и четене, на теория би било наполовина по-малко, отколкото това при не-RAID конфигурация, тъй като чисто физически дисковете записват наполовина по-малко информация. Това, разбира се, не е така, тъй като самият RAID контролер въвежда известно забавяне в уравнението, дължащо се на това, че той трябва да разделя основния поток от информация. Въпреки това двойка дискове в RAID 0 масив могат да предложат сериозно ускорение в сравнение с единичен диск от същия модел и практически осигуряват почти два пъти по-висока скорост на четене от масива.
За да използвате този тип масив, трябва да разполагате с поне два диска с еднакъв обем. Разбира се, възможно е използването на конфигурация и от четири и повече диска, но така рискът за съхранената информация нараства експоненциално. Това се дължи на факта, че в повечето модели RAID контролери от среден или нисък клас не е включена проверка на информацията за грешки. Ето защо колкото повече дискове включваме, толкова по-чувствителна към грешки стават данните ни, тъй като се делят на все повече зависими една от друга части.

RAID 1 – за тези, които търсят сигурност
Този тип RAID масив отново представлява комбинация от поне два диска, но разбира се, е възможно включването и на повече устройства. Разликата между RAID 0 и 1 е в това, че RAID 1 (наричан още mirror масив) не предлага по-висока скорост, а сигурност на данните. Името mirror произлиза от самия му принцип на действие – при този RAID потокът данни отново се разделя на две, но тук всяка от двете части е идентична с другата. Казано по друг начин, информацията съхранявана на единия диск, е огледално копие на тази от другото устройство. Така, ако едното от тях се повреди, данните биха били спасени безпроблемно, тъй като разполагаме с независимо тяхно копие.
За съжаление този тип RAID не предлага никакво подобрение на скоростта в сравнение с единичен диск. Ето защо е по-подходящ за използване от потребители, търсещи по-високо ниво на сигурност вместо повишаване на скоростта на четене и запис. В интерес на истината, този тип масиви може да предложи увеличаване на скоростта на четене на данните при съответната поддръжка на хардуерно или софтуерно ниво. Тъй като записаните данни са идентични, няма значение от кой диск ще се прочетат те. Ето защо управляващият контролер може да редува четенето от двата диска, прочитайки “половината” от данните от единия, а останалото от другия, с което скоростта нараства значително (това обаче е изключително рядко срещано при ниския клас устройства).
Масивът отново може да е съставен от два или повече диска, като всеки съдържа копие на записаните на другите устройства данни. Независимо от повредите в другите устройства, масивът е функционален, докато в него работи поне един диск, от който можем да спасим записаните данни.

Съществува и вариант RAID 0+1, който предлага не само производителност, но и сигурност. За целта обаче ще ни трябват поне четири еднакви диска, а обемът на наличното дисково пространство ще е равен точно на големината на два от дисковете.

RAID масив може да се състави от кои да е два диска с еднакъв обем, при условие че разполагаме със съответния за целта контролер. Всъщност дори няма нужда дисковете да са с еднакъв обем – системата избира по-малкия от двата диска и създава масива с такъв обем, че да отговаря на него. Що се отнася до по-големия диск, излишният обем при него става неизползваем, което се явява недостатък при работа с различни по обем устройства – просто ще платим за дисково пространство, което не можем да оползотворим.