Выбор жесткого диска для ПК является очень ответственной задачей. Ведь он является основным хранилищем как служебной, так и вашей личной информации. В этом материале мы поговорим о ключевых характеристиках HDD, на которые стоит обратить внимание при покупке магнитного накопителя.
Покупая компьютер, многие пользователи зачастую сосредотачивают свое внимание на характеристиках таких его комплектующих, как монитор, процессор, видеокарта. А такой неотъемлемый компонент любого ПК, как жесткий диск (в компьютерном сленге - винчестер), покупатели нередко приобретают, руководствуясь лишь его объемом, практически пренебрегая другими немаловажными параметрами. Тем не менее, следует помнить о том, что грамотный подход к выбору жесткого диска является одной из гарантий комфорта при дальнейшей работе за компьютером, а также экономии финансовых средств, в которых мы так часто бываем стеснены.
Жесткий диск или накопитель на жестких магнтных дисках (НЖМД, HDD) представляет собой основной накопитель данных в большинстве современных компьютеров, на котором хранится не только информация, необходимая пользователю, включая фильмы, игры, фотографии, музыку, но и операционная система, а также все установленные программы. Поэтому-то, собственно говоря, к выбору жесткого диска для компьютера следует относиться с должным вниманием. Помните, что при выходе из строя любого элемента ПК его можно заменить. Единственный негативный момент в этой ситуации - дополнительные финансовые затраты на ремонт или покупку новой детали. А вот поломка жесткого диска, помимо непредвиденных затрат, может привести к потере всей вашей информации, а так же необходимости в повторной установке операционной системы и всех требуемых программ. Основной целью этой статьи является помощь начинающим пользователям ПК в выборе модели жесткого диска, которая бы лучше всего соответствовала требованиям, предъявляемым конкретными «юзерами» к компьютеру.
Прежде всего, вам следует четко определиться, в какое компьютерное устройство будет устанавливаться винчестер и для реализации каких целей планируется это устройство использовать. Исходя из наиболее распространенных задач, мы можем условно разделить их на несколько групп:
В соответствии с одним из перечисленных вариантов эксплуатации компьютера можно начать подбирать по характеристикам подходящую модель жесткого диска.
Форм-фактор - это физический размер жесткого диска. На сегодняшний день, большинство накопителей для домашних компьютеров имеет ширину 2,5 либо 3,5 дюйма. Первые, которые поменьше, предназначены для установки в ноутбуки, вторые - в стационарные системные блоки. Конечно, при желании 2,5-дюймовый диск можно установить и в настольный ПК.
Существуют и более маленькие магнитные накопители с размерами 1,8”, 1” и даже 0,85”. Но данные винчестеры распространены гораздо меньше и ориентированы на специфические устройства, типа ультра-компактных компьютеров (UMPC), цифровых камер, КПК и другое оборудование, где очень важны малые габариты и вес комплектующих. О них в этом материале мы говорить не будем.
Чем меньше размер диска, тем он легче и тем меньше требуется питания для его работы. Поэтому винчестеры форм-фактора 2,5” почти полностью заменили 3,5-дюймовые модели во внешних накопителях. Ведь для работы больших внешних дисков требуется дополнительное питание от электрической розетки, в то время как младший собрат довольствуется только питанием от портов USB. Так что если вы решили самостоятельно собрать портативный накопитель, то лучше для этих целей использовать HDD размером 2,5-дюйма. Это будет более легкое и компактное решение, да и блок питания с собой таскать не придется.
Что же касается установки 2,5-дюймовых дисков в стационарный системный блок, то такое решение выглядит неоднозначным. Почему? Читайте дальше.
Одной из главных характеристик любого накопителя (в этом плане винчестер - не исключение) является его емкость (или объем), которая сегодня у некоторых моделей достигает уже четырех терабайт (в одном терабайте 1024 Гб). Еще каких-то 5 лет назад подобный объем мог показаться фантастикой, однако нынешние сборки ОС, современное программное обеспечение, видео и фотографии высокого разрешения, а так же трехмерные компьютерные видеоигры, имея довольно солидный «вес», нуждаются в большой емкости винчестера. Так, некоторым современным играм для нормального функционирования необходимо 12 и даже больше гигабайт свободного пространства на жестком диске, а полуторачасовой фильм HD-качества может потребовать для хранения и вовсе свыше 20 Гб.
На сегодняшний день емкость 2,5-дюймовых магнитных носителей колеблется от 160 Гб до 1,5 Тб (наиболее распространенные объемы: 250 Гб, 320 Гб, 500 Гб, 750 Гб и 1 Тб). Диски размером 3,5” для десктопов более емкие и могут хранить от 160 Гб до 4 Тб данных (наиболее распространенные объемы: 320 Гб, 500 Гб, 1 Тб, 2 Тб и 3 Тб).
При выборе емкости HDD учтите одну важную деталь - чем больше объем жесткого диска, тем ниже цена 1 Гб хранения информации. Например, десктопный винчестер на 320 Гб стоит 1600 рублей, на 500 Гб - 1650 рублей, а на 1 Тб - 1950 рублей. Считаем: в первом случае стоимость гигабайта хранения данных составляет 5 рублей (1600 / 320 = 5), во втором - 3,3 рубля, а в третьем - 1,95 руб. Конечно, такая статистика не означает, что надо обязательно покупать диск очень большой емкости, но в данном примере очень хорошо видно, что покупка 320-гигабайтного диска нецелесообразна.
Если вы планируете использовать компьютер в основном для решения офисных задач, то вам с лихвой хватит винчестера емкостью 250 - 320 Гб, а то и меньше, если, конечно, нет необходимости в хранении на компьютере огромных по объему архивов документации. В тоже время, как мы отмечали выше, покупка жесткого диска объемом ниже 500 Гб невыгодна. Сэкономив от 50 до 200 рублей, в итоге вы получаете очень высокую стоимость одного гигабайта хранения данных. При этом данный факт касается дисков обоих форм-факторов.
Хотите собрать игровой либо мультимедийный ПК для работы с графикой и видео, планируете загружать на жесткий диск новые фильмы и музыкальные альбомы в больших количествах? Тогда жесткий диск лучше выбирать объемом не менее 1 Тб для настольного ПК и не менее 750 Гб для мобильного. Но, разумеется, окончательный расчет емкости винчестера должен соответствовать конкретным потребностям пользователя и в данном случае мы даем только рекомендации.
Отдельно стоит отметить системы для хранения данных (NAS) и ставшие популярными мультимедиа плееры. Как правило, в такое оборудование устанавливаются большие диски 3,5”, желательно с объемом не менее 2 Тб. Ведь данные устройства ориентированы на хранение больших объемов данных, а значит, винчестеры, устанавливаемые в них, должны быть емкими с наиболее низкой ценой хранения 1 Гб информации.
При выборе жесткого диска не следует слепо ориентироваться только на его общую емкость, по принципу «чем больше, тем лучше».Существуют и другие немаловажные характеристики, среди которых: плотность записи и число используемых пластин. Ведь от этих факторов напрямую зависит не только объем винчестера, но и скорость записи/считывания данных.
Сделаем небольшое отступление и скажем несколько слов о конструктивных особенностях современных накопителей на жестких магнитных дисках. Запись данных в них осуществляется на алюминиевые либо стеклянные диски, называемыми пластинами, которые покрыты ферромагнитной пленкой. За запись и считывание данных с одной из тысяч концентрических дорожек, расположенных на поверхности пластин, отвечают считывающие головки, размещающиеся на специальных поворотных кронштейнах-позиционерах, иногда называемых «коромыслами». Эта процедура происходит без прямого (механического) контакта между диском и головкой (они находятся на расстоянии порядка 7-10 нм друг от друга), что обеспечивает защиту от возможных повреждений и продолжительный срок службы устройства. Каждая пластина имеет две рабочие поверхности и обслуживается двумя головками (по одной на каждую сторону).
.jpg)
Для создания адресного пространства, поверхность магнитных дисков разделяется на множество кольцевых областей, называемых дорожками. В свою очередь дорожки делятся на равные отрезки - секторы. Из-за такой кольцевой структуры, геометрия пластин, а точнее их диаметр влияет на скорости чтения и записи информации.
Ближе к внешнему краю диска дорожки имеют больший радиус (большую длину) и вмещают большее количество секторов, а значит, и большее количество информации, которая может быть считана устройством за один оборот. Поэтому, на внешних дорожках диска скорость передачи данных больше, так как считывающая головка в данной области преодолевает за определенный временной промежуток большее расстояние, чем на внутренних дорожках, которые находятся ближе к центру. Таким образом, диски диаметром, равным 3,5 дюйма, отличаются более высокой производительностью, чем диски, у которых эта величина составляет 2,5 дюйма.
Внутри жесткого диска может располагаться сразу несколько пластин, на каждую из которых можно записать определенный максимальный объем данных. Собственно говоря, этим и определяется плотность записи, измеряемая в гигабитах на квадратный дюйм (Гбит/дюйм 2) или в гигабайтах на пластину (Гб). Чем больше эта величина, тем больше информации помещается на одной дорожке пластины, и тем быстрее осуществляется запись, а также последующее считывание информационных массивов (независимо от того, какова скорость вращения дисков).
Суммарный объем винчестера складывается из емкостей каждой из помещенных в него пластин. Например, появившийся в 2007 году, первый коммерческий накопитель емкостью 1000 Гб (1Тб) имел целых 5 пластин плотностью по 200 Гбайт каждая. Но технологический прогресс не стоит на месте и в 2011 году, благодаря совершенствованию технологии перпендикулярной записи, компания Hitachi представила первую пластину емкостью 1 Тб, которые повсеместно используются в современных жестких дисках большого объема.
Уменьшение количества пластин в жестких дисках несет в себе целый ряд важных преимуществ:
На сегодняшний день на компьютерном рынке одновременно присутствуют модели жестких дисков, в которых используются пластины с разными плотностями записи. Это значит, что винчестеры одного и того же объема могут иметь совершенно разное количество пластин. Если вы ищите наиболее эффективное решение, то лучше выбирать HDD с наименьшим количеством магнитных пластин и высокой плотностью записи. Но проблема в том, что, практически ни в одном компьютерном магазине в описаниях характеристик дисков значение вышеописанных параметров вы не найдете. Более того, эта информация часто отсутствует даже на официальных сайтах производителей. В итоге, для обычных рядовых пользователей, эти характеристики далеко не всегда являться определяющими при выборе жесткого диска, из-за своей труднодоступности. Тем не менее, перед покупкой мы рекомендуем обязательно разыскать значения данных параметров, что позволить подобрать винчестер с наиболее продвинутыми и современными характеристиками.
Быстродействие жесткого диска напрямую зависит не только от плотности записи, но и от скорости вращения магнитных дисков, размещенных в нем. Все пластины, находящиеся внутри винчестера жестко крепятся к его внутренней оси, называемой шпинделем, и вращаются вместе с ней, как единое целое. Чем быстрее будет вращаться пластина, тем скорее найдется сектор, который следует прочитать.
В стационарных домашних компьютерах находят применение модели жестких дисков, имеющие рабочую частоту вращения 5400, 5900, 7200, либо 10000 оборотов в минуту. Устройства со скоростью вращения шпинделя, составляющей 5400 об/мин, обычно функционируют тише своих высокоскоростных «конкурентов» и имеют меньшее тепловыделение. Винчестеры с более высокими оборотами, в свою очередь, отличаются лучшей производительностью, но при этом более энергозатратны.
Для обычного офисного ПК будет достаточно накопителя, у которого скорость вращения шпинделя равна 5400 об/мин. Так же такие диски хорошо подходят для установки в мультимедийные плееры или хранилища данных, где важную роль играет не столько скорость передачи информации, сколько пониженное энергопотребление и тепловыделение.
В остальных случаях, в подавляющем большинстве, используются диски со скоростью вращения пластин 7200 об/мин. Это касается как компьютеров среднего, так и топового класса. Использование HDD со скоростью вращения 10000 об/мин встречается сравнительно редко, так как такие модели винчестеров являются очень шумными и имеют достаточно высокую стоимость хранения одного гигабайта информации. Более того, в последнее время, пользователи все чаще предпочитают использовать вместо производительных магнитных дисков, твердотельные накопители.
В мобильном секторе, где царствуют 2,5-дюймовые диски, наиболее распространенной скоростью вращения шпинделя является 5400 об/мин. Это и не удивительно, так как для портативных устройств важны небольшое энергопотребление и низкий уровень нагрева деталей. Но не забыли и про обладателей производительных ноутбуков - на рынке существует большой выбор моделей со скоростью вращения 7200 об/мин и даже несколько представителей семейства VelociRaptorсо скоростью вращения 10000 об/мин. Хотя целесообразность применения последних даже в самых мощных мобильных ПК находится под большим сомнением. На наш взгляд, в случае необходимости установки очень быстрой дисковой подсистемы, здесь лучше обратить внимание на твердотельные накопители.
Практически все современные модели, как маленьких, так и больших жестких дисков подключаются к системным платам персональных компьютеров с помощью последовательного интерфейса SATA (Serial ATA). Если же у вас очень старый компьютер, то возможен вариант подключения с помощью параллельного интерфейса PATA (IDE). Но учтите, что ассортимент таких винчестеров в магазинах на сегодняшний день очень скуден, так как их производство практически полностью прекращено.
Что же касается интерфейса SATA, то здесь на рынке представлено 2 варианта дисков: подключение через шину SATA II или SATA III. В первом варианте максимальная скорость передачи данных между диском и оперативной памятью может составлять 300 Мбайт/с (пропускная способность шины до 3 Гбит/с), а во втором - 600 Мбайт/с (пропускная способность шины до 6 Гбит/c). Так же у интерфейса SATA III стоит отметить несколько улучшенное управление питанием.
На практике, для любых классических жестких дисков «за глаза» хватает пропускной способности интерфейса SATA II. Ведь даже у самых производительных моделей HDD скорость чтения данных с пластин едва превышает показатель в 200 Мбайт/c. Другое дело - твердотельные накопители, где данные храниться не на магнитных пластинах, а во флэш-памяти, скорость считывания из которой в разы больше и может достигать величин свыше 500 Мбайт/c.
Следует отметить, что во всех версиях интерфейса SATA сохранена совместимость между собой на уровне протоколов обмена, разъемов и кабелей. То есть винчестер с интерфейсом SATA III можно спокойно подключить к материнской плате через разъем SATA I, правда при этом максимальная пропускная способность диска ограничится возможностями более старой ревизии и будет составлять 150 Мбайт/с.
Буферная память - это быстрая промежуточная память (обычно стандартный тип оперативной памяти), служащая для нивелирования (сглаживания) разницы между скоростями чтения, записи и передачи по интерфейсу данных во время работы диска. Кэш винчестера может быть использован для хранения последних считаных данных, но еще не переданных для обработки или тех данных, которые могут быть запрошены повторно.
В предыдущем разделе мы уже отмечали разницу между производительностью жесткого диска и пропускной способностью интерфейса. Именно этим фактом и обусловлена необходимость транзитного хранилища в современных винчестерах. Таким образом, пока происходит запись или считывание данных с магнитных пластин, система для своих нужд может использовать информацию, хранящуюся в кэше, не простаивая в ожидании.
Величина буфера обмена у современных жестких дисков, выполненных в форм-факторе 2,5”, может быть 8, 16, 32 или 64 Мб. У старших 3,5-дюймовых собратьев максимальное значение буферной памяти достигает уже 128 Мб. В мобильном секторе наиболее распространены диски с кэшем 8 и 16 Мб. Среди винчестеров для настольных ПК самыми распространенными объемами буфера являются 32 и 64 Мб.
Чисто теоретически, кэш большего размера, должен обеспечивать дискам большую производительность. Но на практике это далеко не всегда так. Существуют различные операции с диском, при которых буфер обмена практически не влияет на производительность винчестера. Например, это может происходить при последовательном чтении данных с поверхности пластин или при работе с файлами большого размера. Кроме этого, на эффективность работы кэша влияют алгоритмы, способные предотвращать ошибки при работе с буфером. И здесь диск с более маленьким кэшем, но продвинутыми алгоритмами его работы, может оказаться производительнее конкурента, имеющим больший буфер обмена.
Таким образом, гнаться за максимальным объемом буферной памяти не стоит. Тем более если за большую емкость кэша нужно ощутимо переплачивать. К тому же, производители стараются сами оснащать свои продукты наиболее эффективным объемом кэша, исходя из класса и характеристик определённых моделей дисков.
В заключении давайте коротко рассмотрим некоторые оставшиеся характеристики, которые вам могут попасться в описаниях жестких дисков.
Надежность или среднее время наработки на отказ ( MTBF) - средняя продолжительность работы винчестера до его первой поломки или возникновения потребности в ремонте. Измеряется обычно в часах. Данный параметр очень важен для дисков, использующихся в серверных станциях или файловых хранилищах, а так же в составе RAID-массивов. Как правило, у специализированных магнитных накопителей среднее время наработки составляет от 800 000 до 1 000 000 часов (например, диски серии RED у компании WD или серии Constellation у компании Seagate).
Уровень шума - шум, создаваемый элементами жесткого диска при его работе. Измеряется в децибелах (дБ). В основном складывается из шума, возникающего при позиционировании головок (потрескивание) и шума от вращения шпинделя (шелест). Как правило, чем меньше скорость вращения шпинделя, тем тише работает винчестер. Тихим жесткий диск можно назвать, если его уровень шума составляет ниже 26 дБ.
Потребление энергии - важный параметр для дисков, устанавливаемых в мобильные устройства, где ценится большое время автономной работы. Так же от потребления энергии напрямую зависит и тепловыделение винчестера, что так же немаловажно для портативных ПК. Как правило, уровень потребления энергии указывается производителем на крышке диска, но слепо доверять этим цифрам не стоит. Очень часто они далеки от действительности, так что если вы действительно хотите выяснить энергопотребление той или иной модели диска, то лучше поискать в интернете результаты независимых тестирований.
Время произвольного доступа - среднее время, за которое выполняется позиционирование считывающей головки диска над произвольным участком магнитной пластины, измеряемое в миллисекундах. Очень важный параметр, влияющий на производительность винчестера в целом. Чем меньше время позиционирования, тем быстрее на диск будут записаны или считаны с него данные. Может составлять от 2,5 мс (у некоторых моделей серверных дисков) до 14 мс. В среднем у современных дисков для персональных компьютеров этот параметр колеблется от 7 до 11 мс. Хотя встречаются и очень быстрые модели, например, WD Velociraptor со средним временем произвольного доступа 3,6 мс.
В заключение хотелось бы сказать несколько слов о все более набирающих популярность гибридных магнитных накопителях (SSHD). Устройства подобного типа совмещают в себе обычный жесткий диск (HDD) и твердотельный накопитель (SSD) небольшого размера, выступающий в качестве дополнительной кэш-памяти. Таким образом, разработчики пытаются использовать вместе основные преимущества двух технологий - большую емкость магнитных пластин и быстродействие флеш-памяти. При этом стоимость гибридных дисков гораздо ниже, чем у новомодных SSD, и немногим выше, чем у обычных HDD.
Несмотря на перспективность данной технологии, пока что накопители SSHD на рынке жестких дисков представлены очень слабо лишь небольшим количеством моделей в форм-факторе 2,5 дюйма. Наибольшую активность в этом сегменте проявляет компания Seagate, хотя конкуренты Western Digital (WD) и Toshiba так же уже представили свои гибридные решения. Все это оставляет надежды, что рынок SSHD жестких дисков будет развиваться, и мы в ближайшее время увидим в продаже новые модели подобных устройств не только для мобильных компьютеров, но и для настольных ПК.
На этом мы заканчиваем наш обзор, где мы рассмотрели все основные характеристики компьютерных жестких дисков. Надеемся, что исходя из этого материала, вы сможете подобрать себе винчестер для любых целей с соответствующими им оптимальными параметрами.
Личная коллекция цифровых данных имеет тенденцию со временем экспоненциально увеличиваться. С годами, количество данных в виде тысячи песен, фильмов, фотографий, документов, всяких видеокурсов непрерывно растет и они, естественно, где-то должны храниться. компьютера или , каким бы большим он ни был, все равно когда-нибудь полностью исчерпает свободное пространство.
Очевидное решение проблемы нехватки места для хранения данных – покупка DVD-дисков, USB флэш-накопителей или внешнего жесткого диска(HDD). Флеш накопители обычно предоставляют несколько Гб дискового пространства, но они однозначно не подходят для длительного хранения, к тому же, соотношение цена – объем у них, мягко говоря, не самое лучшее. DVD-диски – выгодный вариант в плане цены, но не удобный в плане записи, перезаписи и удаления ненужных данных, но они потихоньку сдыхают становятся устаревшей технологией. Внешний HDD предоставляет большой объем пространства, портативен, удобен в использовании, прекрасно подходит для длительного хранения данных.
При покупке внешнего HDD, чтобы сделать правильный выбор, вы должны знать, на что обращать внимание в первую очередь. В этой статье мы расскажем, какими критериями необходимо руководствоваться при выборе и покупке внешнего жесткого диска.
Начнем с выбора марки, лучшими из них являются Maxtor
, Seagate, Iomega
, LaCie, Toshiba
и Western Digita
l.
Наиболее важными характеристиками, на которые необходимо обращать внимание при покупке:
Емкость
Объем дискового пространства, это первое, что необходимо учитывать. Основное правило, которым вы должны руководствоваться при покупке – емкость, которая вам необходима, умножайте на три. Например, если вы думаете, что 250 ГБ дополнительного места на винчестере достаточно, покупайте модель от 750 Гб. Диски с большим объемом дискового пространства, как правило, довольно громоздки, что сказывается на их мобильных возможностях, это также необходимо учитывать тем, кто часто носит внешний накопитель с собой. Для настольных компьютеров, в продаже имеются модели с объемом дискового пространства в несколько терабайт.
Форм-фактор
Форм-фактор определяет размер устройства. В настоящее время для внешних HDD используются форм-факторы 2,5 и 3,5.
2,5-форм-факторы(размер в дюймах)- меньше по размерам, имеют небольшой вес, энергопитание получает от порта, компактны, мобильны.
3,5 форм факторы – больше в размерах, имеют дополнительное питание от электросети, довольно тяжелы (часто более 1 Кг), имеют большой объем дискового пространства. Обратите внимание на блок питания от сети, т.к. если планируется подключать устройство к слабенькому ноутбуку, то он возможно не сможет обеспечить раскрутку диска — и диск просто не будет работать.
Скорость вращения (RPM)
Вторым важным фактором, который необходимо учитывать — скорость вращения диска, указываемая в RPM (обороты в минуту). Большая скорость обеспечивает быстрое считывание данных и высокую скорость записи. Любой HDD, имеющий скорость вращения диска равной 7200 RPM и более является хорошим выбором. Если скорость для вас не критична, то можно выбрать модель с 5400 RPM, они тише работают и меньше греются.
Размер кэш-памяти
Каждый внешний HDD имеет буфер или кэш-память, в которую временно помещаются данные перед тем, как они попадают на диск. Диски с большим размером кеш-памяти передают данные быстрее тех, которые имеют кеш меньшего размера. Выбирайте модель, имеющую как минимум 16 мб кеш-памяти, желательно больше.
Интерфейс
Кроме вышеперечисленных факторов, еще одной важной особенностью является тип интерфейса, используемого для передачи данных. Наиболее распространенным является USB 2.0. набирает популярность USB 3.0, у нового поколения значительно возросла скорость передачи данных, также доступны модели с интерфейсами FireWire и ESATA. Рекомендуем остановить свой выбор на моделях с интерфейсами USB 3.0 и ESATA, имеющих высокую скорость передачи данных, при условии, что ваш компьютер оборудован соответствующими портами. Если для вас критическое значение имеет возможность подключать внешний жесткий диск к возможно большему количеству устройств – выбирайте модель с версией интерфейса USB 2.0.
Напомню, что утилита Seagate SeaTools Enterprise позволяет пользователю управлять политикой кэширования и, в частности, переключать новейшие SCSI-диски Seagate между двумя разными моделями кэширования - Desktop Mode и Server Mode. Этот пункт в меню SeaTools носит название Performance Mode (PM) и может принимать два значения - On (Desktop Mode) и Off (Server Mode). Отличия между этими двумя режимами чисто программные - в случае Desktop Mode кэш-память жесткого диска разбивается на фиксированное число сегментов постоянного (одинакового) объема и далее они используются для кэширования обращений при чтении и записи. Причем, в отдельном пункте меню пользователь даже может сам назначать количество сегментов (управлять сегментированием кэша): например, вместо дефолтных 32 сегментов проставить другое значение (при этом объем каждого сегмента пропорционально уменьшится).
В случае же Server Mode сегменты буфера (кэша диска) могут динамически (пере)назначаться, меняя при этом свой размер и количество. Микропроцессор (и микропрограмма) диска сами динамически оптимизируют количество (и емкость) сегментов кэш-памяти в зависимости от поступающих для исполнения на диск команд.
Тогда мы смогли выяснить, что использование новых накопителей Seagate Cheetah в режиме «Desktop» (при фиксированном сегментировании по умолчанию - на 32 сегмента) вместо дефолтного «Server» с динамическим сегментированием способно немного поднять производительность дисков в ряде задач, более характерных для настольного компьютера или медиа-серверов. Причем, эта прибавка порой может достигать 30-100% (!) в зависимости от типа задачи и модели диска, хотя в среднем она оценивается величиной 30%, что, согласитесь, тоже неплохо. Среди таких задач - рутинная работа настольного ПК (тесты WinBench, PCmark, H2bench), чтение и копирование файлов, дефрагментация. При этом в чисто серверных приложениях производительность накопителей почти не падает (если и падает, то незначительно). Впрочем, заметный выигрыш от использования Desktop Mode мы смогли наблюдать только на диске Cheetah 10K.7, тогда как ее старшей сестрице Cheetah 15K.4 оказалось почти все равно, в каком из режимов работать над настольными приложениями.
Пытаясь разобраться дальше, как влияет сегментирование кэш-памяти этих жестких дисков на производительность в различных приложениях и какие режимы сегментирования (какое количество сегментов памяти) более выгодно при выполнении тех или иных задач, я исследовал влияние количества сегментов кэш-памяти на производительность диска Seagate Cheetah 15K.4 в широком диапазоне значений - от 4 до 128 сегментов (4, 8, 16, 32, 64 и 128). Результаты этих исследований и предлагаются вашему вниманию в этой части обзора. Подчеркну, что данные результаты интересны не только сугубо для этой модели дисков (или SCSI-дисков Seagate в целом) - сегментирование кэш-памяти и выбор количества сегментов - это одно из основных направлений оптимизации firmware, в том числе, настольных дисков с интерфейсом ATA, которые сейчас также оснащаются преимущественно буфером 8 Мбайт. Поэтому описанные в данной статье результаты производительности накопителя в различных задачах в зависимости от сегментирования его кэш-памяти имеют отношение и к индустрии настольных ATA-накопителей. А поскольку методика испытаний была описана в первой части, переходим непосредственно к самим результатам.
Впрочем, прежде, чем перейти к обсуждению результатов, взглянем чуть подробнее на устройство и работу сегментов кэш-памяти диска Seagate Cheetah 15K.4, чтобы лучше понимать, о чем идет речь. Из восьми мегабайт для собственно кэш-памяти (то есть для кэширующих операций) здесь доступно 7077 Кбайт (остальное - служебная область). Эта область делится на логические сегменты (Mode Select Page 08h, byte 13), которые используются для чтения и записи данных (для осуществления функций упреждающего чтения с пластин и отложенной записи на поверхность диска). Для обращения к данным на магнитных пластинах сегменты используют именно логическую адресацию блоков накопителя. Диски этой серии поддерживают максимум 64 сегмента кэш-памяти, причем длина каждого сегмента равна целому числу секторов диска. Объем доступной кэш-памяти, по всей видимости, распределяется поровну между сегментами, то есть если сегментов, скажем, 32, то объем каждого сегмента равен примерно 220 Кбайт. При динамической сегментации (в режиме PM=off) количество сегментов может меняться винчестером автоматически в зависимости от потока команд от хоста.
Приложения для серверов и настольных компьютеров требуют различных операций кэширования от дисков для обеспечения оптимальной производительности, поэтому сложно обеспечить единую конфигурацию для наилучшего выполнения этих задач. По мнению Seagate, для «настольных» приложений требуется сконфигурировать кэш-память так, чтобы быстро отвечать на повторяющиеся запросы большого количества небольших сегментов данных без задержек на упреждающее чтение смежных сегментов. В серверных задачах, напротив, требуется так сконфигурировать кэш, чтобы обеспечить поступление больших объемов последовательных данных в неповторяющихся запросах. В этом случае более важна способность кэш-памяти хранить больше данных из смежных сегментов при упреждающем чтении. Поэтому для Desktop Mode производитель рекомендует использовать 32 сегмента (в ранних версиях Cheetah использовались 16 сегментов), а для Server Mode адаптивное количество сегментов стартует всего с трех на весь кэш, хотя в процессе работы может и увеличиваться. Мы в своих экспериментах по поводу влияния количества сегментов на производительность в различных приложениях ограничимся диапазоном от 4 сегментов до 64 сегментов, а в качестве проверки «прогоним» диск также при 128 сегментах, установленных в программе SeaTools Enterprise (программа при этом не сообщает, что данное количество сегментов в этом диске недопустимо).
Графики скорости линейного чтения при разном количестве сегментов кэш-памяти приводить никакого смысла нет - они одинаковы. А вот по измеренной тестами скорости работы интерфейса Ultra320 SCSI можно наблюдать весьма любопытную картину: при 64 сегментах некоторые программы начинают неправильно определять скорость работы интерфейса, снижая ее более чем на порядок.
По измеренному среднему времени доступа отличия между различным количеством сегментов кэш-памяти становятся более заметны - по мере снижения сегментации среднее измеренной под Windows время доступа при чтении немного растет, а существенно лучшие показания наблюдаются в режиме PM=off, хотя утверждать при этом, что количество сегментов очень мало или, наоборот, очень велико, на основании этих данных сложно. Возможно, что диск в данном случае просто начитает игнорировать префетч при чтении, чтобы исключить дополнительных задержки.
Об эффективности работы алгоритмов отложенной записи firmware диска и кэширования записываемых данных в буфере накопителя можно попытаться судить по тому, как падает среднее измеренное операционной системой время доступа при записи относительно чтения при включенном write-back кэшировании накопителя (оно в наших тестах было всегда включено). Для этого мы обычно используем результаты теста C"T H2benchW, но в этот раз дополним картину и тестом в программе IOmeter, паттерны чтения и записи для которой использовали стопроцентно случайный доступ блоками по 512 байт с единичной глубиной очереди запросов. (Разумеется, не следует думать, что average write access time на двух диаграммах ниже реально отражает данную физическую характеристику накопителей! Это лишь некий программно измеряемый при помощи теста параметр, по которому можно судить об эффективности кэширования записи в буфере диска. Реальное заявленное производителем среднее время доступа при записи для Cheetah 15K.4 составляет 4,0+2,0=6,0 мс). Кстати, предвидя вопросы, замечу, что в данном случае (то есть когда в диске разрешена отложенная запись) накопитель рапортует хосту об успешном завершении команды записи (статус GOOD) сразу, как только они записаны в кэш-память, а не непоседственно на магнитный носитель. Этим и обусловлено меньшее значение измеренного извне average write access time, чем для аналогичного параметра при чтении.
По результатам этих тестов налицо ясная зависимость эффективности кэширования случайной записи мелких блоков данных от количества сегментов кэш-памяти - чем больше сегментов, тем лучше. При четырех сегментах эффективность резко падает и среднее время доступа при записи возрастает почти до значений при чтении. А в «серверной моде» число сегментов в данном случае, очевидно, близко к 32. Случаи 64 и "128" сегментов полностью идентичны, что подтверждает программное ограничение на уровне 64 сегментов сверху.
Интересно, что тест IOmeter в простейших паттернах на случайный доступ блоками 512 байт дает совершенно такие же значения при записи, что и тест C"T H2BenchW (с точностью буквально до сотых долей миллисекунды), тогда как при чтении IOmeter показал несколько завышенный результат во всем диапазоне сегментирования - возможно, разница в 0,1-0,19 мс с другими тестами на время случайного доступа при чтении обусловлена какими-то «внутренними» причинами для IOmeter (или же размером блока 512 байт вместо 0 байт, как требуется в идеале для таких измерений). Впрочем, результаты «по чтению» у IOmeter практически совпадают с таковыми для дискового теста программы AIDA32.
Переходим к тестам производительности накопителей в приложениях. И первым делом, попробуем выяснить, как хорошо диски оптимизированы для многопотоковой работы. Для этого я традиционно использую тесты в программе NBench 2.4, где файлы размером 100 Мбайт записываются на диск и читаются с него несколькими одновременными потоками.
Данная диаграмма позволяет нам судить об эффективности алгоритмов многопотоковой отложенной записи жестких дисков в реальных (а не синтетических, как было на диаграмме со средним временем доступа) условиях при работе операционной системы с файлами. Лидерство обоих SCSI-дисков Maxtor при записи несколькими одновременными потоками не вызывает сомнений, однако у Читы мы уже наблюдаем некий оптимум в районе между 8 и 16 сегментами, тогда как при более высоких и более низких значениях скорость диска на данных задачах падает. Для Server Mode число сегментов, очевидно, равно 32 (с хорошей точностью:)), а "128" сегментов - это, на самом деле, 64.
При многопотоковом чтении ситуация для дисков Seagate явно улучшается по сравнению с дисками Maxtor. Что же касается влияния сегментации, то, как и при записи, мы наблюдаем некий оптимум ближе к 8 сегментам (при записи он был ближе к 16 сегментам), а при очень высоком сегментировании (64) скорость диска существенно понижается (как и при записи). Отрадно, что Server Mode тут «отслеживает базар» хоста и меняет сегментирование с 32 при записи на ~8 при чтении.
Теперь посмотрим, как диски ведут себя в «преклонных», но до сих пор популярных тестах Disk WinMark 99 из пакета WinBench 99. Напомню, что мы проводим эти тесты не только для «начала», но и для «середины» (по объему) физического носителя для двух файловых систем, а на диаграммах приведены усредненные результаты. Безусловно, данные тесты не являются «профильными» для SCSI-накопителей, и мы приводя тут их результаты скорее отдаем дань уважения самому тесту и тем, кто привык судить о скорости диска по тестам WinBench 99. В качестве «утешения» заметим, что эти тесты с определенной долей достоверности покажут нам, какова производительность этих enterprise-накопителей при выполнении задач, более характерных для настольного компьютера.
Очевидно, что оптимум сегментирования есть и здесь, причем при малом количестве сегментов диск смотрится невыразительно, а при 32 сегментах - наилучшим образом (возможно, именно поэтому разработчики Seagate «сместили» дефолтную настройку Desktop Mode с 16 до 32 сегментов). Впрочем, для Server Mode в офисных (Business) задачах сегментирование не совсем оптимально, тогда как для профессиональной (High-End) производительности сегментирование более чем соптимизировано, заметно обгоняя даже оптимальную «постоянную» сегментацию. Видимо, именно в процессе выполнения теста она меняется в зависимости от потока команд и за счет этого получается выигрыш в общей производительности.
К сожалению, такой оптимизации «по ходу теста» не наблюдается для более свежих «трековых» комплексных тесты оценки «настольной» производительности дисков в пакетах PCMakr04 и C"T H2BenchW.
На обоих (а точнее - на 10 различных) «треках активности» интеллект Server Mode заметно уступает оптимальной постоянной сегментации, которая для PCmark04 равна примерно 8 сегментам, а для H2benchW - 16 сегментам.
Для обоих этих тестов 4 сегмента кэш-памяти оказывается очень нежелательным, да и 64 тоже, и сложно сказать, к чему больше тяготеет в своем выборе Server Mode в данном случае.
В противовес этим, безусловно, все же синтетическим (хотя и очень похожим на реальность) тестам - совершенно «реальный» тест скорости работы дисков с временным файлом программы Adobe Photoshop. Здесь ситуация гораздо позрачнее - чем больше сегментов, тем лучше! И Server Mode это почти «уловила», воспользовавшить 32 сегментами для своей работы (хотя 64 было бы еще чуточку лучше).
Переходим к задачам, более характерным для профилей использования SCSI-накопителей - работе различных серверов (DataBase, File Server, Web Server) и рабочей станции (Workstation) по соответствующим паттернам в программе Intel IOmeter версии 2003.5.10.
С имитацией сервера базы данных успешнее всех справляется Maxtor, а для Seagate выгоднее всего использование Server Mode, хотя по сути последняя очень близка к 32 постоянным сегментам (объемом примерно по 220 кбайт каждый). Меньшее или большее сегментирование в данном случае оказывается хуже. Впрочем, это паттерн слишком прост по виду запросов - посмотрим, что будет для более комплексных паттернов.
При имитации файлового сервера лидирует снова адаптивная сегментация, хотя отставание от нее 16 постоянных сегментов ничтожно (32 сегмента тут чуть хуже, хотя тоже вполне достоны). При малом сегментировании наблюдается ухудшение на большой очереди команд, а при слишком большом (64) любая очередь вообще противопоказана - видимо, в этом случае слишком малым оказывается размер секторов кэша (менее 111 Кбайт, то есть всего 220 блоков на носителе), чтобы эффективно кэшировать приемлемые по размеру объемы данных.
Наконец, для Web-сервера мы видим даже более занятную картину - при НЕединичной очереди команд Server Mode равноценна любому уровню сегментирования, кроме 64, хотя на единичной она чуть лучше всех.
В результате геометрического усреднения показанных выше серверных нагрузок по паттернам и очередям запросов (без весовых коэффициентов) получаем, что для подобных задач адаптивное сегментирование лучше всего, хотя 32 постоянных сегмента отстают незначительно, да и 16 сегментов тоже смотрятся в целом неплохо. В общем, выбор Seagate вполне можно понять.
Что касается паттерна «рабочая станция», тот здесь Server Mode явно лучше всех.
А оптимум для постоянной сегментации находится на уровне 16 сегментов.
Теперь - наши паттерны для IOmeter, более близкие по назначению настольным ПК, хотя определенно показательные и для enterprise-накопителей, поскольку и в «глубоко профессиональных» системах жесткие диски львиную долю времени считывают и записывают большие и маленькие файлы, а также иногда копируют файлы. А поскольку характер обращений в данных паттернах в данных паттернах в тесте IOmeter (по случайным адресам в пределах всего объема диска) более характерен именно для систем серверного класса, то и важность этих паттернов для исследуемых дисков выше.
Чтение крупных файлов снова лучше дается для Server Mode, за исключением непонятного провала на QD=4. Однако небольшое количество крупных сегментов явно предпочтительнее для диска на этих операциях (что, в принципе, предсказуемо и отлично согласуется с результатами для многопотокового чтения файлов, см. выше).
Спорадическая запись крупных файлов, напротив, пока «не по зубам» интеллекту Server Mode, и здесь выгоднее постоянная сегментация на уровне 8-16 сегментов, как и при многопоточной записи файлов, см. выше. Отдельно отметим, что на этих операциях крайне вредным является большое сегментирование кэша - на уровне 64 сегментов. Однако оно оказывается полезным для операций с чтением мелкими файлами при большой очереди запросов:
Думаю, именно это использует Server Mode для выбора адаптивного режима - уж очень похожи их графики.
Вместе с тем, при записи мелких файлов по случайным адресам 64 сегмента снова провальны, а Server Mode здесь уступает постоянной сегментации с уровнем 8-16 сегментов на кэш, хотя видно старание Server Mode использовать оптимальные настройки (только с 32-64 сегментами на очереди 64 вышла незадача;)).
Копирование крупных файлов - явная неудача Server Mode! Здесь явно выгоднее сегментирование с уровнем 16 (это оптимум, поскольку 8 и 32 хуже на очереди 4).
Что же касается копирования мелких файлов, то 8-16-32 сегмента здесь практически равноценны, обгоняя 64 сегмента (как это ни странно), а Server Mode немного «чудит».
По результатам геометрического усреднения данных для случайного чтения, записи и копирования крупных и мелких файлов получаем, что наилучший в среднем результат дает постоянное сегментирование с уровнем всего 4 сегмента на кэш (то есть размеры сегментов более 1,5 Мбайт!), тогда как 8 и 16 сегментов примерно равноценны и почти не отстали от 4 сегментов, а вот 64 сегмента явно противопоказаны. Адаптивная Server Mode в среднем лишь немного уступила постоянной сегментации - проигрыш одного процента вряд ли можно считать заметным.
Остается отметить, что при имитации дефрагментации мы наблюдаем примерное равенство всех уровней постоянной сегментации и небольшое преимущество Server Mode (на тот же 1%).
А в паттерне потоковых чтения-записи крупными и мелкими блоками слегка выгоднее использование малого количества сегментов, хотя снова отличия в быстродействии конфигураций кэш-памяти здесь, как ни странно, гомеопатичны.
Проведя во второй части нашего обзора более детальное исследование влияния сегментирования кэш-памяти на быстродействие накопителя Seagate Cheetah 15K.4 в разнообразных задачах, хочется отметить, что разработчики недаром назвали режимы кэширования так, как они их назвали: в Server Mode действительно нередко проводится адаптация сегментирования кэш-памяти под выполняемую задачу и это, порой, приводит к весьма неплохим результатам - особенно при выполнении «тяжелых» задач, среди которых и серверные паттерны в Intel IOmeter, и тест High-End Disk WinMark 99, и случайное чтение мелких блоков по всему диску… Вместе с тем, нередко выбор уровня сегментирования кэш-памяти в Server Mode оказывается неоптимальным (и требует дальнейшей работы по улучшению критериев анализа потока команд хоста), и тогда вперед выходит Desktop Mode с фиксированным сегментированием на уровне 8, 16 или 32 сегментов на кэш. Причем, в зависимости от типа задачи иногда выгоднее использовать 16 и 32, а иногда - 8 или всего 4 сегмента памяти! Среди последних - многопотоковые чтения и запись (как случайные, так и последовательные), «трековые» тесты вроде PCMark04 и потоковые задачи с одновременным чтением и записью. Хотя «синтетика» на случайный доступ при записи явно показывает, что эффективность отложенной записи (по произвольным адресам) существенно снижается с уменьшением числа сегментов. То есть налицо борьба двух тенденций - и именно поэтому в среднем эффективнее использовать 16 или 32 сегмента на 8-мегабайтный буфер. При удвоении объема буфера можно предсказать, что выгоднее сохранить количество сегментов на уровне 16-32, но за счет пропорционального увеличения емкости каждого сегмента средняя производительность накопителя может существенно повыситься. Видимо, даже неэффективное нынче в большинстве задач сегментирование кэша с 64 сегментами при удвоении объем буфера может оказаться очень полезным, тогда как использование в этом случае 4 и даже 8 сегментов станет малоэффективным. Впрочем, данные выводы сильно зависят еще и от того, какими блоками операционная система и приложения предпочитают оперировать с накопителем, и файлы какого размера при этом используются. Вполне возможно, что при изменении окружения оптимум сегментирования кэш-памяти может сместиться в ту или иную сторону. Ну а мы пожелаем Seagate успехов в оптимизации «интеллекта» Server Mode, которая, в определенной мере, может сгладить эту «системозависимость» и «задачезависимость», научившись наилучшим образом подбирать самое оптимальное сегментирование в зависимости от потока команд хоста.
Нормальное функционирование операционной системы и быстрая работа программ на компьютере обеспечиваются оперативной памятью. Каждый пользователь знает, что от ее объема зависит количество задач, которые ПК может выполнять одновременно. Подобной памятью, только в меньших объемах, оснащаются и некоторые элементы компьютера. В данном материале речь пойдет о кэш-памяти жесткого диска.
Кэш-память (или буферная память, буфер) – область, где хранятся данные, которые уже считались с винчестера, но еще не были переданы для дальнейшей обработки. Там хранится информация, которой ОС Windows пользуется чаще всего. Необходимость в этом хранилище возникла из-за большой разницы между скоростью считывания данных с накопителя и пропускной способностью системы. Подобным буфером обладают и другие элементы компьютера: процессоры, видеокарты, сетевые карты и др.
Немаловажное значение при выборе HDD имеет объем буферной памяти. Обычно эти устройства оснащают 8, 16, 32 и 64 Мб, но имеются буферы на 128 и 256 Мб. Кэш довольно часто перегружается и нуждается в чистке, так что в этом плане больший объем всегда лучше.
Современные HDD в основном оснащаются кэш-памятью на 32 и 64 Мб (меньший объем уже редкость). Обычно этого достаточно, тем более что у системы есть собственная память, которая вкупе с ОЗУ ускоряет работу жесткого диска. Правда, при выборе винчестера не все обращают внимание на устройство с наибольшим размером буфера, так как цена на такие высока, да и параметр этот не является единственным определяющим.
Кэш служит для записи и чтения данных, но, как уже было сказано, это не основной фактор эффективной работы жесткого диска. Здесь важно и то, как организован процесс обмена информацией с буфером, а также, насколько хорошо работают технологии, предотвращающие возникновение ошибок.
В буферном хранилище содержаться данные, которые используются наиболее часто. Они подгружаются прямо из кэша, поэтому производительность увеличивается в несколько раз. Смысл в том, что нет необходимости в физическом чтении, которое предполагает прямое обращение к винчестеру и его секторам. Этот процесс слишком долгий, так как исчисляется в миллисекундах, в то время как из буфера данные передаются во много раз быстрее.
Кэш занимается быстрой обработкой данных, но у него есть и другие преимущества. Винчестеры с объемным хранилищем могут значительно разгрузить процессор, что приводит к его минимальному задействованию.
Буферная память является своего рода ускорителем, который обеспечивает быструю и эффективную работу HDD. Она положительно влияет на запуск ПО, когда речь идет о частом обращении к одним и тем же данным, размер которых не превышает объема буфера. Для работы обычному пользователю более чем достаточно 32 и 64 Мб. Дальше эта характеристика начинает терять свою значимость, так как при взаимодействии с большими файлами эта разница несущественна, да и кому захочется сильно переплачивать за более объемный кэш.
Если размер винчестера — величина, о которой несложно узнать, то с буферной памятью другая ситуация. Не каждый пользователь интересуется этой характеристикой, но если возникло такое желание, обычно ее указывают на упаковке с устройством. В противном случае можно найти эту информацию в интернете или воспользоваться бесплатной программой HD Tune.
Утилита, предназначенная для работы с HDD и SSD, занимается надежным удалением данных, оценкой состояния устройств, сканированием на наличие ошибок, а также дает подробную информацию о характеристиках винчестера.
В этой статье мы рассказали, что такое буферная память, какие задачи она выполняет, каковы ее преимущества и как узнать ее объем на винчестере. Выяснили, что она важна, но не является основным критерием при выборе жесткого диска, а это — положительный момент, учитывая высокую стоимость устройств, оснащенных большим объемом кэш-памяти.
