Nur für internen Gebrauch / © Siemens AG 2009. Alle Rechte vorbehalten.
SIMATIC IPC Flash-MassenspeicherVersion 1.0
06/2009
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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
SIMATIC IPC Flash-Massenspeicher
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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-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)
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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
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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
SIMATIC IPC Flash-Massenspeicher
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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
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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
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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
ThresholdVoltage Levels
-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
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
ThresholdVoltage Levels
-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
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
ThresholdVoltage Levels
-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
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
ThresholdVoltage Levels
-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.
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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
SIMATIC IPC Flash-Massenspeicher
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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 PC CompactFlash
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
SIMATIC PC CompactFlash
typgeprüfte Industrieeigenschaften
System-getestet für SIMATIC IPC
langfristige Verfügbarkeit der CF-Karten für SIMATIC IPC
unabhängig von Abkündigungen am Markt
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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-....
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Diagnose bei SIMATIC IPC Flash-Massenspeichern
Solid-State Drive (SSD) in SIMATIC IPC
SIMATIC PC CompactFlash
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Flash-Speichermedien bei SIMATIC IPC
SIMATIC IPC Flash-Massenspeicher
SIMATIC IPC Flash-Massenspeicher
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Diagnose bei
SIMATIC IPC
Flash-
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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
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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
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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
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Solid-State Drive (SSD) in SIMATIC IPC
SIMATIC PC CompactFlash
Flash-Speicher-Technologie
Flash-Speichermedien bei SIMATIC IPC
SIMATIC IPC Flash-Massenspeicher
SIMATIC IPC Flash-Massenspeicher
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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