固態硬碟在遙測儲存的應用

發展自製遙測儀器為本中心的主要任務之一，歷年來發展出許多遙測儀器，如多光譜儀 VCDi、VCDi-660、智慧光譜影像儀 (ISIS) 及伏羲高光譜儀 (FUHSI) 等。遙測儀器除了取像的相機外，資料儲存裝置也是相當重要的組件，隨著地面解像力 (GSD) 的精進及波段的增加，對數據儲存傳輸性能的要求愈來愈嚴苛，而本中心在載具的選擇上更是不斷擴展觸角，除了固定翼的小飛機外，輕航機、飛船等，甚至無人載具 (UAV) 也在考慮之列。非固定翼輕型載具操作環境普遍不佳，如震動高、載重力低及電源持續力低等，如果使用傳統厚重的磁軌硬碟儲存資料，其重量及高耗電量勢將限縮遙測儀器的實用性，故需尋求新型態的儲存系統。

固態硬碟 (solid-state disk, SSD) 是近兩年來發展的一種儲存架構，以使用快閃記憶體 (flash memory) 作為記錄的方式。快閃記憶體的儲存單位稱為基本位元 (cell)，其內部元件 MOS 的閘級 (gate) 和通道 (channel) 間，相較傳統的只有一層氧化絕緣層 (gate oxide)，增加了一層浮閘 (floating gate)。因為有這一層浮閘，使得快閃記憶體可進行寫入、讀出及抹除等運作。當負電子被注入浮閘時，此一 cell 就從數位 1 被寫為 0；當負電子被移走後，cell 即自 0 變為 1，等於是抹除的動作。由於 SSD 儲存裝置無需機械結構的讀取頭，故具備低耗能、高抗震且高容量／重量比的優點。

VCDi-660 資料儲存

VCDi-660 共有 6 組 CCD 模組，分別對應不同的波段，含全色態 (PAN)、4 個可見光、近紅外 (VNIR) 及 1 個短波紅外 (SWIR) 波段，設計使用 6 張 PCI-64 介面的影像擷取卡，因此在主機板的選擇上，必須滿足下列條件：

PCI-X 插槽 6 個 (以上)。
需有 6 個 SATA、SCSI、SAS 或 IDE 的儲存設備擴充機能。
南北橋之間需採用 64 位元以上的傳輸。

針對上述需求，除可委請專人特殊設計客製化的產品外，目前市面上的現貨有 TYAN S5882 及 Supermicro X7DB8+。兩者均使用 Intel 的 Blackford 系統晶片搭配 Intel Socket 771 XEON 處理器。

VCDi-660 的資料儲存架構有採用磁軌硬碟及 SSD (即 flash 硬碟) 兩種。磁軌硬碟式架構容易因磁軌損害而無法使用，且耗電量大；而 flash 硬碟質輕、耗電少且抗震佳，但價格較高。兩者比較如表一所示。

表一、磁軌硬碟與 flash 硬碟比較
	3.5 inch 15K HD	2.5 inch 15K HD	Flash
Interface	SAS、SATA	SAS、SATA	SATA
Capacity	300 GB each	73 GB each	64 GB each
Transfer rate	120 MB/s	80 MB/s	18 MB/s
Weight (g)	900 g	220 g	50 g
Power C (Watt)	20 (idle 13)	11 (idle 5.8)	1
Physical (mm)	25 × 100 × 150	15 × 70 × 100	13 × 70 × 100
Shock-res (Gs)	60	60	1000
Cost (US$)	2–3.5/GB	4–5/GB	18–30/GB

VCDi-660 最初規劃使用磁軌硬碟記錄，乃取其下列優點：

取得容易。
速度快，單顆可輕易達到 70 MB/s。
容量大，單顆可達 300 GB 以上。
價格便宜，1 GB 僅美金 3 元 (如表一)。

目前常見的磁軌硬碟可分為平行 (parallel) 傳輸的 40 pin 及 44 pin IDE、SCSI 與串列 (serial) 傳輸的 SATA、SAS 等形式，頻寬及速度由快至慢依序為 SAS、SCSI、SATA、40 pin 及 44 pin。針對 VCDi-660 所選用的主機板已內建 Adaptec 雙通道 Ultra 320 SCSI 控制器，故選用兩顆容量分別為 73 GB 的 SCSI 硬碟。在資料傳輸能力部分，表二的最大總資料量為 69.9 MB/s，而 SCSI 硬碟單顆經實測為穩定 50 MB/s 以上，故可輕易的對應使用。

表二、VCDi-660 最大資料量估算
	MS						PAN
	VNIR			SWIR			PAN
altitude (km) 1.5 speed (nots) 180	GSD (m)	swath (km)		GSD (m)	swath (km)