.
Ноутбук стал вполне способен заменить настольный компьютер в подавляющем большинстве распространенных приложений. Соответственно увеличился спрос на ноутбуки, что побудило их производителей к «подтягиванию» и остальных потребительских свойств портативного компьютера к параметрам среднего ПК. Вот только с возможностями модернизации ноутбукам не повезло — в отличие от настольного компьютера свобода усовершенствования ограничена для них лишь расширением оперативной памяти и заменой жесткого диска, причем зачастую именно дисковая подсистема ноутбука является узким местом, лимитирующим его возможности. Стандартный жесткий диск формфактора 3,5 дюйма имеет ширину 101,6 мм, высоту 25,4 и длину 145 мм, т.е. его объем составляет 374 см3. Диск в 2,5 дюйма намного компактнее — 70×9,5×100 мм, т.е. его объем лишь 66,5 см3 — в 5,6 раза меньше. Понятно, что запихнуть в такой физический объем сопоставимый объем информации невозможно. К счастью, физические размеры, интерфейс, а также электрические параметры жестких дисков стандартизованы, а технологический прогресс не стоит на месте, поэтому в случае острой нехватки дискового пространства можно заменить штатный диск ноутбука более емким.
Сегодня мы рассмотрим три модели жестких дисков формфактора 2,5 дюйма большой емкости с интерфейсом microIDE, т.е. таких, которые подходят для замены большинства установленных в ноутбуках накопителей. Это модели Hitachi Travelstar 5K160 HTS541616J9AT00, Seagate Momentus 5400.3 ST9160821A и Western Digital WD Scorpio WD1200VE. В первых двух моделях по 160 Гбайт используется перпендикулярная запись. Третий, менее емкий диск (120 Гбайт) выполнен по традиционной технологии продольной записи. Все накопители обладают максимально возможным количеством пластин и поверхностей, представляя, таким образом, старшие модели в своих линейках, и оснащены 8-Мбайт буфером.
Производительность жестких дисков измерялась с помощью тестового стенда на базе настольного ПК в следующей конфигурации: центральный процессор AMD Athlon 64 X2 3800+ (2Ё2 ГГц), оперативная память Corsair 1024 Mбайт DDR2 800 МГц SDRAM PC6400 (2×512 Мбайт), системая плата Biostar TForce 570 U Deluxe, видеосистема Palit GeForce 6600GT 256 Мбайт, системный жесткий диск Western Digital WD2000JD-00HBB0, 200 Гбайт, SATA 150, 7200 об/мин, 8 Мбайт, привод CD-ROM Lite On LTN483L 48X, дисковод Sony MPF920-E, блок питания NPU-3S525 (575W).
Была использована операционная система Windows
XP SP2.
Исследуемый жесткий диск подключали к стандартному контроллеру IDE посредством 80-жильного шлейфа UDMA 100 и переходника IDE—microIDE.
Что измеряем?
Утилит для оценки производительности очень много. Увы, результаты большинства из них довольно поверхностны. И дело даже не в недостаточной квалификации разработчиков этих программ, а в том, что всесторонняя оценка производительности требует слишком продолжительного времени, как правило совершенно неприемлемого для пользователя. Например, у нас в тестовой лаборатории на определение производительности одного накопителя уходит около двух рабочих дней. И даже при этом мы не можем гарантировать всесторонность оценки. Вот некоторые разработчики и изобретают быстрые методы тестирования, принося в жертву точность результатов.
Общая производительность зависит от механических, электрических и программных компонентов накопителя. Кроме того, в любой современной ОС происходит кэширование данных, а значит, на производительность накопителя оказывают существенное влияние также особенности реализации операций дискового ввода-вывода в конкретной файловой системе. Охарактеризовать эффективность дисковой подсистемы можно двумя способами.
Первый — измерять параметры устройства (включая как накопитель, так и компьютерный интерфейс, к которому он подключен) вне файловой системы. В этом случае на результаты не влияют файловая система ОС и реализованные в ней алгоритмы кэширования. Обычно определяются два основных показателя: скорость линейной передачи данных и время поиска. Скорость линейной передачи зависит от частоты вращения пластины, продольной плотности записи и времени перехода на соседнюю дорожку. Время поиска складывается из суммы времени перемещения головки, времени успокоения ее колебаний, а также среднего времени, необходимого для того, чтобы нужный сектор оказался под головкой (см. также статью «Новая жизнь старого диска» на с. 24). Но это только в первом приближении. Оказывается, требования к амплитуде паразитных колебаний различны для операций чтения и записи, откуда следует, что время поиска для этих операций будет разным. Также от случая к случаю различно и время перехода на соседнюю дорожку, следовательно, может проявиться и разница в скорости чтения и записи даже при одной и той же скорости вращения пластин.
К тому же принято измерять максимальную скорость передачи интерфейса, т.е. ту скорость, с которой данные могут быть «прочитаны» при условии, что они уже хранятся в кэш-памяти накопителя (burst speed). Этот параметр при всей его кажущейся искусственности имеет немаловажное значение на практике при не слишком частых операциях записи небольших порций данных (которые помещаются в кэш-память накопителя), фактическая скорость записи с точки зрения ОС и приложений равна как раз этой скорости интерфейса.
Неоднозначно и время поиска, так как различные алгоритмы его определения приводят к существенно различающимся результатам. Самый простой «истинно случайный» алгоритм, в частности, никогда не используется производителями накопителей, так как неадекватно отражает поиск в реальной файловой системе — полученные при использовании этого метода значения существенно больше и соответственно хуже указываемых изготовителем. Обычно файлы не рассредоточены по всей поверхности диска, а расположены в одной его части, в результате чего при реальной работе амплитуда перемещения головки, а следовательно, и время поиска значительно меньше, чем вычисляется по алгоритму случайного поиска.
Кроме того, время поиска различается для операций чтения и записи из-за разных промежутков времени, необходимого для успокоения колебаний головки. Различают также время поиска дорожки (или время позиционирования), равное сумме времен перемещения и успокоения колебаний, а также время поиска сектора, равное сумме времени поиска дорожки и времени, необходимого для поворота диска так, чтобы сектор оказался под головкой. Последнее, очевидно, в среднем равно половине периода вращения диска.
Второй способ охарактеризовать производительность — работа непосредственно с файловой системой. Увы, взаимодействие всех составляющих этих операций настолько сложно, что не удалось не только изобрести адекватной методики тестирования, но даже выделить ряд воспроизводимых более или менее объективных параметров. К числу недостатков существующих тестов можно отнести большой разброс параметров при проведении измерения и существенную зависимость от других элементов системы, в первую очередь от центрального процессора и оперативной памяти.
В нашем тестировании для проведения измерений использовались утилиты, написанные автором. Первая предназначалась для определения физических характеристик: среднего времени поиска по всей поверхности диска, среднего времени поиска по первым 8 Гбайт его объема (для имитации расположения файлов в ограниченном объеме дискового пространства), скорости передачи интерфейса, а также снятия профилей скорости чтения и записи для всего объема диска. Вторая — для определения скорости файлового обмена при записи файлов (включая создание каталогов), чтении из них и копировании.
Для сравнения использовались также данные, полученные при измерении параметров дисковой производительности с помощью пакета SiSoft Sandra 2007 и утилиты HDTach 3.0.1.0.
Во всех случаях измерения проводились три раза с последующим вычислением среднего значения.
Сравниваем результаты
Если в качестве определяющего параметра использовать линейную скорость чтения/записи, то наиболее быстрым диском в обзоре является Hitachi Travelstar, но следует заметить, что и потребляемый им ток на 20—23% выше, чем у конкурентов. Так что этот результат вполне прогнозируем. Естественно, самый медленный — диск, обладающий наименьшей емкостью, что также закономерно: скорость линейного чтения/записи пропорциональна квадратному корню из емкости. По крайней мере, так должно быть при одинаковой скорости вращения и сохранении отношения между продольной и поперечной плотностью записи. Но при смене технологии с продольной на перпендикулярную это отношение, вероятно, должно измениться, что, по всей видимости, и произошло, так как скорость этого диска меньше, чем у конкурентов, всего процентов на десять, тогда как по различию объемов можно было бы ожидать разницу в 15,5%.
Что же касается времени поиска, то здесь преимущество также на стороне Travelstar, хотя и не столь заметное. А вот при работе в файловой системе (использовалась NTFS) результаты далеко не однозначны. Очевидно, большую роль играет взаимодействие алгоритмов кэширования, заложенных в накопителе и применяемых в ОС. Но в целом места можно расставить так же, как и по скорости линейного чтения/записи: Hitachi, Seagate, Western Digital. Впрочем, как уже упоминалось, отставание последнего вызвано объективным фактором — меньшей емкостью. К его преимуществам можно отнести то, что емкость 120 Гбайт для формфактора 2,5 дюйма сегодня имеет более низкую удельную стоимость единицы объема, — диски на 160 Гбайт пока считаются дорогостоящей диковинкой.
Так что каждый из трех рассмотренных накопителей может быть рекомендован в качестве более емкой замены установленному в ноутбуке. Диск Western Digital на сегодня обладает оптимальной ценой за один гигабайт, так что можем рекомендовать его большинству пользователей ПК, чей ноутбук испытывает явную нехватку дискового пространства. Другие две модели предназначены бескомпромиссным пользователям, желающим иметь максимально вместительную на сегодняшний день дисковую систему. При этом накопитель Hitachi предпочтительнее для тех, кто чаще работает «вблизи от розетки», а Seagate — в том случае, если важным параметром является время работы от батареи.
Технические характеристики жестких дисков, указываемые производителем
Технические характеристики жестких дисков, полученные в результате измерений
Результаты тестов SiSoft Sandra 2007 и HDTach 3.0.1.0