Nur für internen Gebrauch / © Siemens AG 2009. Alle Rechte vorbehalten. SIMATIC IPC Flash-Massenspeicher Version 1.0 06/2009

Nur für internen Gebrauch / © Siemens AG 2009. Alle Rechte vorbehalten.

SIMATIC IPC Flash-MassenspeicherVersion 1.0

06/2009


Diagnose bei SIMATIC IPC Flash-Massenspeichern

Solid-State Drive (SSD) in SIMATIC IPC

SIMATIC PC CompactFlash

Flash-Speicher-Technologie

Flash-Speichermedien bei SIMATIC IPC

SIMATIC IPC Flash-Massenspeicher



Industry Sector

Diagnose bei

SIMATIC IPC

Flash-

Massenspeichern

Solid-State Drive

(SSD) in SIMATIC

IPC

SIMATIC PC

CompactFlash

Flash-Speicher-

Technologie

Flash-

Speichermedien

bei SIMATIC IPC


SIMATIC IPC können mit hochwertigen diagnosefähigen Flash-Speichermedien in Form von CompactFlash-Karten oder Solid-State Drive ausgestattet werden.

SIMATIC Optionen

IPC427CHMI IPC477C

CompactFlash (bis zu 2x 8 GB)oder SSD (32 GB)

Box PC 627B / 827BPanel PC 677B

CompactFlash (bis zu 2x 8 GB)

Panel PC 577B CompactFlash (bis zu 8 GB)

Rack PC 647B CompactFlash (bis zu 8 GB)


Industry Sector

Diagnose bei

SIMATIC IPC

Flash-

Massenspeichern

Solid-State Drive

(SSD) in SIMATIC

IPC

SIMATIC PC

CompactFlash

Flash-Speicher-

Technologie

Flash-

Speichermedien

bei SIMATIC IPC

Vergleich bei SIMATIC IPC eingesetzter Flash-Speichermedien

CompactFlash SSD HDD (Referenz)

Speicherplatz O + ++

Performance (Lesen/Schreiben)

O ++ +

Energieverbrauch ++ + O

Robustheit ++ ++ O

Offenheit O(Windows: nur Windows

XP Embedded)

++ ++

Diagnose ++ ++ ++

Flexibilität + (extern zugänglich)

O O

Geräuschentwicklung ++ ++ O










Industry Sector

Diagnose bei

SIMATIC IPC

Flash-

Massenspeichern

Solid-State Drive

(SSD) in SIMATIC

IPC

SIMATIC PC

CompactFlash

Flash-Speicher-

Technologie

Flash-

Speichermedien

bei SIMATIC IPC

Flash-Speicher-Technologie als Massenspeicher

Vorteile Flash-Massenspeicher gegenüber Festplatten hohe MTBF / hohe Systemverfügbarkeit

keine beweglichen Verschleißteile äußerst robust

durch größeren Temperaturbereich gegenüber Schwing-/Schock-Beanspruchung

niedrigerer Stromverbrauch d.h. geringere Leistungsaufnahme und -abgabe des

Gesamtgerätes keine Geräuschentwicklung

Einsatz verhält sich aus SW-Sicht wie Standard-Festplatte

d.h. schnelle Zugriffe ohne zusätzliche Treiber Anzahl der Lesezyklen ist nahezu unbegrenzt Anzahl der Schreibzyklen bestimmt die Lebensdauer

Betriebssystem und Applikation sind bzgl. der Anzahl der Schreibzyklen zu bewerten


Industry Sector

Diagnose bei

SIMATIC IPC

Flash-

Massenspeichern

Solid-State Drive

(SSD) in SIMATIC

IPC

SIMATIC PC

CompactFlash

Flash-Speicher-

Technologie

Flash-

Speichermedien

bei SIMATIC IPC

Intelligentes Datenmanagement von Flash-Speichermedien

FehlermanagementAlgorithmen für Bad Block Management, Error Code Correction (ECC), Verwaltung von Spare Blocks erhöhte Datensicherheit und Zuverlässigkeit

"Wear Leveling" verteilt Schreibvorgänge auf alle Speicherzellen, so dass jede

Speicherzelle möglichst gleich häufig beschrieben wird, d.h. es wird sichergestellt, dass nicht immer die gleichen Speicherzellen oder Blöcke beschrieben werden

Zur Sicherstellung der Gesamtleistung wird empfohlen, den Speicherbereich nicht vollständig auszunutzen

Erhöhung der Schreib-/Löschzyklen des Flash-Massenspeichers

Durch das intelligente Datenmanagement des Flash-Controllers wird erreicht, dass die Schreibzyklenanzahl des Massenspeichers die Schreibzyklen einer einzelnen Flash-Speicherzelle weit übertreffen


Industry Sector

Diagnose bei

SIMATIC IPC

Flash-

Massenspeichern

Solid-State Drive

(SSD) in SIMATIC

IPC

SIMATIC PC

CompactFlash

Flash-Speicher-

Technologie

Flash-

Speichermedien

bei SIMATIC IPC

Flash-Technologien: MLC vs. SLC

MLC (Multi Level Cell) SLC (Single Level Cell)

Bits / Speicherzelle

mind. 2 1

Speicherzustände / Speicherzelle

mind. 4 2

Schreibzyklen / Speicherzelle

> 10.000 > 100.000

Mindestens 4 Speicherzustände pro Zelle größere Anfälligkeit ggü. Bit-Kippen als SLC

größere Spannungsdifferenz zwischen den Gültigkeitswerten ("0" und "1") robuster ggü. einem Bit-Kippen als MLC

101 100 1000 10,000 100,000 106

SLC

ThresholdVoltage Levels

-3.0

1.0

0.0

-2.0

-1.0

2.0

3.0

# Write/EraseCycles

„0“ Level SLC

„I“ Level SLC

101 100 1000 10,000 100,000 106

MLC


-3.0

1.0

0.0

-2.0

-1.0

2.0

3.0

# Write/EraseCycles

„00“ Level MLC

„I0“ Level MLC

„0I“ Level MLC

„II“ Level MLC

Bad Cell

Bad Cell

101 100 1000 10,000 100,000 106

SLC


-3.0

1.0

0.0

-2.0

-1.0

2.0

3.0

# Write/EraseCycles

„0“ Level SLC

„I“ Level SLC

101 100 1000 10,000 100,000 106

MLC


-3.0

1.0

0.0

-2.0

-1.0

2.0

3.0

# Write/EraseCycles

„00“ Level MLC

„I0“ Level MLC

„0I“ Level MLC

„II“ Level MLC

Bad Cell

Bad Cell

101 100 1000 10,000 100,000 106

SLC


-3.0

1.0

0.0

-2.0

-1.0

2.0

3.0

# Write/EraseCycles

„0“ Level SLC

„I“ Level SLC

101 100 1000 10,000 100,000 106

MLC


-3.0

1.0

0.0

-2.0

-1.0

2.0

3.0

# Write/EraseCycles

„00“ Level MLC

„I0“ Level MLC

„0I“ Level MLC

„II“ Level MLC

Bad Cell

Bad Cell

101 100 1000 10,000 100,000 106

SLC


-3.0

1.0

0.0

-2.0

-1.0

2.0

3.0

# Write/EraseCycles

„0“ Level SLC

„I“ Level SLC

101 100 1000 10,000 100,000 106

MLC


-3.0

1.0

0.0

-2.0

-1.0

2.0

3.0

# Write/EraseCycles

„00“ Level MLC

„I0“ Level MLC

„0I“ Level MLC

„II“ Level MLC

Bad Cell

Bad Cell

Nach heutigem Stand bietet SLC-Technologie höhere Datensicherheit als MLC. Deshalb wird bei SIMATIC IPC nur SLC-Technologie eingesetzt.










Industry Sector

Diagnose bei

SIMATIC IPC

Flash-

Massenspeichern

Solid-State Drive

(SSD) in SIMATIC

IPC

SIMATIC PC

CompactFlash

Flash-Speicher-

Technologie

Flash-

Speichermedien

bei SIMATIC IPC


Sicherstellung der für eine Automatisierungslösung notwendigen technischen Eigenschaften und des SIMATIC-Qualitätsstandards

Basierend auf der Industrial-Qualitätstufe mit optimierten Eigenschaften für die Automatisierungstechnik

schneller Boot-Vorgang

Sicherstellung des Echtzeit-Verhaltens, z.B. von WinAC RTX, RMOS

größerer Temperaturbereich

Erhöhung der Betriebssicherheit durch Vergrößerung der Systemreserven

Diagnose-Möglichkeit


typgeprüfte Industrieeigenschaften

System-getestet für SIMATIC IPC

langfristige Verfügbarkeit der CF-Karten für SIMATIC IPC

unabhängig von Abkündigungen am Markt


Industry Sector

Diagnose bei

SIMATIC IPC

Flash-

Massenspeichern

Solid-State Drive

(SSD) in SIMATIC

IPC

SIMATIC PC

CompactFlash

Flash-Speicher-

Technologie

Flash-

Speichermedien

bei SIMATIC IPC

Technische Features SIMATIC PC CompactFlash

SIMATIC PC CompactFlashSIMATIC PC CompactFlash diagnosefähig, ab „C“-Gerätegeneration

Capacity 256 MByte, 2 / 4 GByte 256 MByte, 2 / 4 / 8 GByte

Form factor CF Type I CF Type I

Operation voltage 5V, 3.3V ±10%, 5 V ±10 %, 3.3 V ±10 %

Current < 100mA < 160mA (under UDMA-4 mode)

Endurance [Cycle / block]

> 2.000.000 Write / Erase > 2.000.000 Write / Erase

PIO / DMA PIO4 / MWDMA2 PIO4 / MWDMA2 /UDMA-2 / UDMA-4

Performance Up to 5 MByte/s Write

Up to 10 MByte/s Read

(at MWDMA2 mode)

Up to 16 MByte/s Sequentiell Write

Up to 36 MByte/s Sequentiell Read

(at UDMA-4 mode)

Real time ability Yes Yes

Error Correction Yes Yes

Safe Power Loss Protection

Yes Yes

Wear leveling Yes Yes

Diagnose No Yes

Bestell-Nr .......-....1-.... .......-....2-....










Industry Sector

Diagnose bei

SIMATIC IPC

Flash-

Massenspeichern

Solid-State Drive

(SSD) in SIMATIC

IPC

SIMATIC PC

CompactFlash

Flash-Speicher-

Technologie

Flash-

Speichermedien

bei SIMATIC IPC

Solid-State Drive (SSD)

Solid-State Drives (SSD) stellen eine robuste Alternative zu konventionellen Festplatten (Hard Disk Drive) dar 1)

Vorteile gegenüber der Festplattentechnologie Robustheit

größerer zulässiger Betriebstemperaturbereich deutlich höhere Werte für Schock- und Vibrationsbelastbarkeit

Performance höhere Schreib-/Lesegeschwindigkeit (auch gegenüber

CompactFlash) Vorteil des bei SIMATIC IPC eingesetzten hochwertigen Intel® X25-E

Extreme SATA Solid-State Drive hohe Performance durch hohe Parallelisierung der Daten (10 parallele

Kanäle) zwischen Flash-Controller und Flash-Speicherzellen auf der SSD

Durch die Eliminierung von mechanischen Verschleißteilen ggü. Festplatten ergibt sich eine höhere Lebensdauer, d.h. eine höhere Systemverfügbarkeit bei gleichzeitig höherer Performance

1) Freigaben und Randbedingungen für die jeweiligen SIMATIC IPC-Produkte:s. jeweilige Service- & Support-Mitteilungen


Industry Sector

Diagnose bei

SIMATIC IPC

Flash-

Massenspeichern

Solid-State Drive

(SSD) in SIMATIC

IPC

SIMATIC PC

CompactFlash

Flash-Speicher-

Technologie

Flash-

Speichermedien

bei SIMATIC IPC

Schematische Darstellung der Intel-SSD bei SIMATIC IPC und deren SATA-Anbindung

Um das hohe Datenaufkommen der SATA-II-Anbindung zu bewältigen wird das Intel® X25-E Extreme SATA Solid-State Drive mit mehreren parallelen Datenkanälen zwischen Firmware/Controller und Flash-Speicherzellen verwendet

CPU

Intel SSD

Flash-Speicher

Firm

wa

re/

Co

ntro

ller

paralleleMultikanal-

Datenanbindung

Flash-Speicherzelle

gesamter Flash-Speicher

SATA-II-Anbindung

Flash-Speicherblock


Industry Sector

Diagnose bei

SIMATIC IPC

Flash-

Massenspeichern

Solid-State Drive

(SSD) in SIMATIC

IPC

SIMATIC PC

CompactFlash

Flash-Speicher-

Technologie

Flash-

Speichermedien

bei SIMATIC IPC

Technische Features der Solid-State Drive bei SIMATIC IPC

Solid-State Drive

Capacity 32 GByte

Form factor 2.5”

Interface SATA-II (300MB/s)

Operation voltage 5 V ±5 %

Power consumption acitve: typ. 2,4 W

idle: typ. 0,06 W

Endurance 1 Petabyte random write capacity(= 106 GByte)

Performance Sequential read: up to 250 MB/s

Sequential write: up to 170 MB/s

Real time ability similar to hard disk drive

Safe Power Loss Protection

No (similar to hard disk drive)

Error Correction Yes

Wear leveling Yes

Diagnostic Yes, SMART-support










Industry Sector

Diagnose bei

SIMATIC IPC

Flash-

Massenspeichern

Solid-State Drive

(SSD) in SIMATIC

IPC

SIMATIC PC

CompactFlash

Flash-Speicher-

Technologie

Flash-

Speichermedien

bei SIMATIC IPC

Diagnosefunktionen für Flash-Massenspeicher in SIMATIC IPC

Trotz Optimierung der Schreibzyklenanzahl mittels entsprechender Algorithmen ("Wear leveling“ etc.) ist bei Flash-Speichermedien die Anzahl der maximal möglichen Schreibzyklen aufgrund der physikalischen Eigenschaften der Speicherzellen begrenzt

Erhöhung der Systemverfügbarkeit bei SIMATIC IPC Flash-Massenspeichern Permanente Überwachung wichtiger Parameter zur frühzeitigen Erkennung

drohender Flash-Speicher-Defekte Überwachung des Diagnose-Bit von SIMATIC PC CompactFlash und Solid-State

Drive in SIMATIC IPC mittels Diagnose-Software SIMATIC PC DiagBase (ab V1.1) und

SIMATIC PC DiagMonitor (ab V4.0) Ähnlich S.M.A.R.T.-Funktionalität bei Festplatten

(Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) Bei Setzen des Diagnose-Bits (SMART) wird

empfohlen, den Massenspeicher zu tauschen: CF: innerhalb 30 Tage

(unter normalen Anwendungsbedingungen) SSD: innerhalb 24 h

(unter normalen Anwendungsbedingungen) Damit kann im Zuge einer vorbeugenden Wartung ein ungeplanter Maschinenstillstand verhindert werden

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