WD Caviar SE16 - жорсткий диск із буфером 16 Мб

Розміщення наскрізного посилання

Відомо, що жорсткі диски оснащуються власною буферною пам'яттю порівняно невеликого обсягу. Буфер використовується як вбудована кеш-пам'ять при виконанні операцій читання та запису, дозволяючи оптимізувати роботу і мінімізувати звернення до магнітних пластин, що вимагають істотного часу. Наприклад, коли в буфері є вільне місце, контролер може тимчасово помістити туди дані, які необхідно записати, і зачекати на зручний момент, коли немає запитів від системи (хоста).

Виконуючи запити на читання, контролер зберігає останні лічені дані на випадок, якщо хост запросить їх повторно – тоді не потрібно ще раз звертатися до диска. Контролер часто виконує попереджувальне читання, намагаючись спрогнозувати наступні запити хоста, і лічені таким чином дані поміщає в буфер. Виходить, буфер використовується жорстким диском постійно, і його роль дуже важлива.

Виробники жорстких дисків завжди прагнули збільшити обсяг буферної пам'яті. Сьогодні це зробити легше, оскільки звичайні мікросхеми синхронної динамічної пам'яті (SDRAM), а жорстких дисках застосовуються саме вони, коштують зовсім недорого. Наприкінці 90-х років настільні вінчестери оснащувалися буфером 512 Кб, потім більшість моделей отримало 2 Мб пам'яті, а сьогодні найпоширеніші вінчестери з буфером 8 Мб. Втім, немає межі досконалості: компанія WD оновила свою масову лінійку вінчестерів Caviar SE, доповнивши її моделями Caviar SE16. Основна їхня відмінність, як ви вже здогадалися, полягає у збільшеному удвічі обсязі буферної пам'яті.

Для чого нам 16 Мб?

Здавалося б, що більше обсяг буферної пам'яті, то вище будепродуктивність жорсткого диска. Контролер більше даних зможе помістити в буфер, а отже, рідше звертатиметься до магнітних пластин. Втім, не все так просто, як здається на перший погляд.

Алгоритми кешування зазвичай використовують метод асоціативного пошуку для визначення, чи потрібні дані в буфері. Щоб збільшити обсяг даних, що зберігаються в кеші, слід або збільшити обсяг одного блоку (рядки кешу), або збільшити кількість рядків. А це загрожує появою додаткових проблем з асоціативним пошуком та обміном даними з кешем.

Втім, для жорсткого диска швидкість кешування не така важлива, оскільки воно в будь-якому випадку мізерно в порівнянні з затримками при доступі до магнітного носія. Інша річ, чи справді контролеру потрібний додатковий обсяг пам'яті. Цілком можливо, що жорсткий диск не настільки завантажений роботою, щоб повністю використати весь доступний обсяг буфера. Наприклад, при простому копіюванні та завантаженні програм кешувати нічого не потрібно, тому що дані зчитуються лише одноразово. Зате при роботі в серверному середовищі, коли запити надходять хаотично та безперервно, великий буфер – суттєвий плюс для вінчестера. Власне тому серверні вінчестери завжди оснащувалися буфером не менше 8 Мб. Але в настільному комп'ютері важливіша швидкість читання та доступу, ніж ефективність буферизації.

(Щоправда, не будемо забувати про технологію NCQ. З її допомогою вінчестер може керувати чергою запитів, змінюючи порядок їх обслуговування. Оскільки в цьому випадку характер доступу до носія теж змінюється, додаткова буферизація може допомогти в покращенні продуктивності. Але на жаль – більшість користувачів досі досі не знає, яким чином можна використовувати NCQ, оскільки лише підтримки з боку вінчестера тутнедостатньо).

Виходить, що великий обсяг буфера навряд чи вплине на загальну швидкість. Поставити мікросхему вищої ємності замало поліпшення швидкодії. Розробникам слід не тільки переробити мікрокод, а й покращити швидкість читання/запису носія та пропускну спроможність інтерфейсу.

Caviar SE16. Особливості конструкції

Нам вдалося порівняти модель WD2500KS, що входить у лінійку Caviar SE16, з моделлю WD2000JS із стандартної лінійки Caviar SE. Як виявилося, вони мають мінімум відмінностей: маркування гермоблоку, роз'ємів, плати електроніки збігаються. Навіть версія мікрокоду одна й та сама. Отже, розробники з WD використовували колишню технологію просто замінивши одну мікросхему пам'яті на іншу.

Для тих, хто не в курсі особливостей жорстких дисків WD, повідомимо наступне. Цей виробник застосовує лише перевірені технології та особливо дбає про захист дисків від пошкоджень. Конструкція гермоблока стандартна: масивний корпус та плоска верхня кришка герметично з'єднані, на кришці зверху є вентиляційний отвір. Але плата електроніки за традицією перевернута мікросхемами всередину і притиснута до корпусу, є термопровідна прокладка.

Подібний прийом дозволяє захистити мікросхеми від перегріву та зовнішніх впливів. Роз'ємів живлення два – стандартний 4-контактний та новий плоский, відповідно до вимог Serial ATA. Для захисту інтерфейсного роз'єму Serial ATA від випадкового відключення WD пропонує використовувати спеціальний кабель SecureConnect, що має клямки.

Серія Caviar SE16 випускається лише за допомогою інтерфейсу Serial ATA. Причому контролер жорсткого диска підтримує другу швидкість 3 Гбіт/с (300 Мб/с). Інші технології, зокрема, NCQ, поки нереалізовані – тут WD відстає з інших виробників.

Діапазон ємностей вінчестерів Caviar SE16 поки невеликий. На сайті WD вдалося знайти дані за моделлю 250 Гб, плюс нещодавно з'явилася модель 400 Гб. Точну щільність запису та ємність однієї пластини виробник не повідомляє, але, за наявними даними, у нинішній серії вінчестерів застосовуються пластини по 100 Гб. На сьогодні це скромний результат, проте WD практикує модернізацію лінійки без зміни назв та специфікацій, тому цілком може виявитися, що у продажу вже є диски з більш ємними пластинами.

У тестуванні брали участь жорсткі диски трьох виробників – WD, Seagate та Samsung. На момент написання статті саме їхню продукцію було представлено в широкому асортименті. Примірник, що розглядається в огляді жорсткого диска серії Caviar SE16, мав наступні параметри:

маркування WD2500KS-00MJB0;
об'єм 250 Гб;
версія мікрокоду 02.01C03;
режим "тихого позиціонування" (AAM) вимкнено (0FEh).

Ми порівнюватимемо з ним такі жорсткі диски:

Caviar SE, з лінійки з буфером 8 Мб, об'єм 200 Гб:

маркування: WD2000JS-00MHB0;
об'єм буфера – 8 Мб;
інтерфейс - Serial ATA 3 Гбіт/с, NCQ не підтримується;
версія мікрокоду – 02.01C03 (та сама);
режим "тихого" позиціонування (AAM) вимкнено (0FEh).

Samsung SpinPoint P120, 200 Гб:

маркування SP2004C;
об'єм буфера – 8 Мб;
інтерфейс - Serial ATA 3 Гбіт/с, NCQ підтримується;
версія мікрокоду – VM100-33;
режим "тихого" позиціонування увімкнено (код 00h).

Seagate Barracuda 7200.8, 200 Гб:

маркування ST3200826AS;
обсяг буфера –8 Мб;
інтерфейс - Serial ATA 1.5 Гбіт / с, NCQ підтримується;
версія мікрокоду – 3.03;
режим "тихого" позиціонування заблоковано (управління недоступне).

Жорсткі диски Seagate та Samsung мають більш високу щільність запису, ніж WD Caviar. До того ж Seagate має більш високу заявлену швидкість позиціонування (8 мс проти 8.9 мс у Samsung та WD), а Samsung працює тихіше. Тобто, WD формально не мають переваг у порівнянні з дисками інших виробників. Але на практиці може бути все навпаки.

Жорсткі диски підключалися до другого порту контролера Serial ATA, вбудованого в південний хаб чіпсету ICH5 Intel 865G. На жаль, чіпсети серії 865 не підтримують швидкість 3 Гбіт/с та технологію NCQ, тому можливості сучасних вінчестерів повністю розкрити не дозволяє. Інші параметри тестової конфігурації:

Використання програм, що працюють із диском безпосередньо, дозволяє виміряти теоретичні параметри вінчестера – швидкість випадкового доступу, усереднену (sustained) швидкість читання та запису, ефективність відкладеного запису. При цьому вплив алгоритмів кешування мінімальний, оскільки доступ здійснюється безперервно і за простою схемою.

Низькорівневі параметри розраховувалися за допомогою програм:

IOMeter 2004.07.30;
HDTach 2.68;
HDTach 3.0.1.0;
Winbench 2.0 (диск форматувався під один великий розділ NTFS).

Швидкість доступу виявилася вищою у Caviar, оскільки вінчестери WD не використовують алгоритми уповільнення позиціонування (AAM). Seagate, незважаючи на чудові заявлені цифри, виявився останнім. Як не дивно, Caviar SE16 трохи (0.3 мс) поступився своєму побратимові, що можна пояснити або природною розбіжністю технологічних параметрів(все ж таки механіка має деякі відхилення в той чи інший бік), або впливом третьої пластини (що більше число головок, тим більше буде затримка на їх перемикання). Звичайно, відмінності насправді невеликі, і говорити про серйозне відставання Caviar SE16 ми не будемо.

За швидкістю доступу під час запису вінчестери WD зрівнялися, забезпечивши дворазове прискорення проти швидкістю доступу під час читання. Пояснюється це впливом алгоритму відкладеного запису.

За швидкістю послідовного читання/запису Caviar SE16, навпаки, злегка випередив Caviar SE. Але їх випередив вінчестер Seagate (+10%), що закономірно через застосування більш високої щільності запису, а Samsung, навпаки, так само відстав.

Точніший аналіз швидкості читання/запису дозволяє провести IOMeter. Якщо інші програми працюють із блоками 64 Кб, IOMeter може варіювати розмір блоку.

За читанням лідирує Seagate: він значно краще (+20%) справляється з дрібними і великими блоками. Samsung, як виявилося, із дрібними блоками працює зовсім погано.

А WD відмінно показали себе в тестах запису, обійшовши Seagate під час роботи з блоками менше 64 Кб.

Програма Winbench'99, незважаючи на свій поважний вік, досить точно розробляє графік послідовно читання. Обидва диски WD мають однакову форму графіка з відсутністю піків і провалів, що свідчить про високу стабільність читання. Графік Caviar SE16 більш витягнутий, що пов'язано з більшою його ємністю.

Збільшення масштабу графіка дозволяє розглянути короткочасні, але сильні провали швидкості у Seagate та Samsung (робота алгоритмів виправлення помилок ECC, затримки на перемикання головок та зміну доріжок) та відсутність таких у WD. І нехай щільність запису у WD гірша, перевірена технологія виробництвамає свої плюси – вища стабільність роботи.

Імітація роботи додатків

Шаблон Workstation тесту IOMeter дозволяє генерувати навантаження на дискову підсистему, близьку до реальної (збір статистики проводився тестом Winstone 2002 Content Creation). Так от цей тест більш чутливий до швидкості доступу, ніж до швидкості читання/запису, плюс він враховує роботу алгоритмів кешування, так як запити надходять з наростанням глибини черги.

Згідно з отриманими даними, обидва диски WD злегка випередили Samsung і буквально розгромили Seagate. Caviar SE знову трохи краще за Caviar SE16, так як у них є невелика різниця по швидкості доступу.

На тест PCMark05 ми покладали велику надію, оскільки саме він має показати перевагу великого кеш-буфера. Цей тест використовує шаблони, записані за допомогою тестового пакету Intel IPEAK SPT під час виконання певних завдань. p align="justify"> Отже, PCMark05 може більш-менш правдоподібно змоделювати роботу вінчестера в реальних умовах.

Так ось, якщо за швидкістю завантаження Windows XP, копіювання файлів і сканування на віруси вінчестери WD майже не відрізняються, то за швидкістю завантаження додатків і доступу до даних під час роботи програм Caviar SE16 на 10-15% швидше за Caviar SE, не кажучи вже про Samsung та Seagate.

Перевага вінчестера з великим буфером помітна і у тесті Winstone, особливо якщо використовується файлова система FAT32.

Результати тестування доводять: позитивний ефект збільшення буфера є. Він невеликий, у межах 10-15%, і проявляється лише при роботі вінчестера в умовах, близьких до реальних. У низькорівневих тестах різниці практично немає, що узгоджується з теорією. Та ж теорія говорить про те, що зі зростанням пропускної спроможності інтерфейсу та щільностізаписи, а також із впровадженням технологій оптимізації доступу до диска обсяг буфера доведеться збільшувати. Тому розробники з WD трохи поспішили; втім, краще зайнятися відпрацюванням технології зараз, ніж згодом наздоганяти конкурентів.