Тест настольных жёстких дисков от Western Digital и Hitachi с пониженным энергопотреблением – THG.RU

Сравнение энергосберегающих жёстких дисков

Жёсткие диски, о которых пойдёт сегодня речь, вряд ли побьют рекорды производительности, зато в том, что касается соотношения “ёмкость/ватт”, они могут стать рекордсменами. Компании Hitachi Global Storage Technologies (HGST) и Western Digital уже выпустили накопители, удовлетворяющие требованиям пользователей, которые заботятся об экономии энергии. Hitachi Deskstar P7K500 и “зелёная” линейка WD GreenPower снижают энергопотребление на 40% по сравнению с обычными жёсткими дисками. Мы хотели выяснить, насколько изменения, произошедшие в таких накопителях, повлияли на их производительность, ведь они не должны быть существенными, чтобы данные продукты могли конкурировать на рынке.

По сравнению с энергопотреблением ЖК-дисплеев (50-120 Вт), процессоров (20-120 Вт), отдельных видеокарт (25-200 Вт), high-end материнских плат (до 50 Вт), а также учитывая ещё 10-20% потерь в блоке питания, обсуждение энергопотребления жёстких дисков может показаться неинтересным и бессмысленным. В конце концов, типичный жёсткий диск настольного компьютера потребляет около 5-15 Вт, в зависимости от модели, скорости вращения шпинделя и количества пластин. На первый взгляд, выбор того или иного жёсткого диска мало влияет на энергопотребление настольного ПК.

Однако жёсткие диски всё же оказывают вполне измеримое влияние на энергопотребление, если взять в расчет не типичный настольный ПК, а информационные центры, где требуются тысячи жёстких дисков для обеспечения огромного дискового пространства. Более того, любое устройство во время работы не только потребляет определённое количество энергии, но и выделяет тепло, которое должно выводиться с помощью систем кондиционирования воздуха. В сущности, усилия и затраты на развёртывание масштабных, отказоустойчивых решений кондиционирования воздуха могут быть более значительными, чем непосредственная стоимость и влияние энергопотребления самого накопителя.

К другой сфере применения жёстких дисков с малым энергопотреблением относится потребительская (бытовая) электроника: персональные видеомагнитофоны (PVR), телевизионные приставки со встроенными накопителями и все виды таких устройств резервирования, как внешние жёсткие диски и решения на основе RAID для резервного хранения данных (near-line storage). Они должны хорошо охлаждаться, тихо работать и быть простыми в эксплуатации настолько, насколько это возможно, а высокой производительности от них не требуется. Большая часть жёстких дисков, встроенных в продукты бытовой электроники, по-прежнему основана на интерфейсе UltraATA вместо Serial ATA.

Hitachi или Western Digital? P7K500 против “зелёных” накопителей GreenPower. Нажмите на картинку для увеличения.

Компании Hitachi и Western Digital располагают продукцией, которая может удовлетворить потребности вышеназванных сфер рынка: Hitachi Deskstar P7K500, где буква “P” означает “мощность”, и “зелёная” линейка Western Digital GreenPower, включающая в себя решения по оптимизации энергопотребления, которые можно найти в различных линейках продуктов WD.

Энергосбережение на жёстких дисках

Когда речь идёт об энергопотреблении обычных жёстких дисков, следует рассматривать два основных момента. Во-первых, энергопотребление механических деталей: мотора шпинделя, который используется для вращения физических пластин, а также привода головок жёсткого диска (актуатора), который перемещает головки чтения/записи в заданное место магнитной поверхности. Для достижения более высоких скоростей вращения шпинделя требуется больше энергии. Кроме того, энергопотребление зависит от диаметра пластин, их количества и от типа используемых подшипников.

Чтобы сократить время доступа, тоже требуется больше энергии, поскольку приводу головок жёсткого диска нужно быстро менять скорость для перемещения головок с одного места на другое. Количество пластин также влияет на энергопотребление привода головок, так как для позиционирования каждой пары головок нужен один кронштейн (по одной несущей на каждую сторону пластины).

Технологии увеличения производительности жёстких дисков, такие, как “родная” очередь команд (Native Command Queuing, NCQ), тоже могут поспособствовать экономии энергии при нагрузке. Очередь команд NCQ упорядочивает все входящие команды, анализирует их, а затем выполняет в наиболее эффективном порядке, что минимизирует передвижения головки. Однако NCQ реально представляет интерес лишь в окружениях серверного типа.

Во-вторых, следует обратить внимание на энергопотребление печатной платы жёсткого диска, которая отвечает за контроллер, кэш-память и интерфейсную логику. Повышение уровня интеграции способствует увеличению эффективности печатной платы по энергопотреблению. Однако её всё равно не стоит сбрасывать со счетов.

Очевидно, что экономия энергии может быть достигнута на физическом уровне, за счёт снижения скорости вращения шпинделя или уменьшения ускорения и производительности привода головок жёсткого диска. Оптимизировать подшипники трудно, потому что большинство жёстких дисков уже основаны на так называемых гидродинамических подшипниках (fluid dynamic bearings, FDB). Применение новых, более лёгких материалов также может помочь снизить энергопотребление. Однако прочность и надёжность – это те свойства, которые нельзя недооценивать. К тому же, трудно уменьшить такие параметры, как толщина пластины, из-за их влияния на другие параметры, например, обеспечение плавного вращения. Что касается печатной платы (PCB), то к ней, безусловно, можно применять энергосберегающие механизмы, как и к другим кремниевым компонентам. Та часть логики, которая не используется в какой-то конкретный момент, например кэш-память, может быть временно отключена.

Hitachi Deskstar P7K500

Компания Hitachi уже близка к выпуску следующего поколения настольных жёстких дисков, которое призвано заменить Deskstar 7K1000 с пятью пластинами винчестерами с меньшим количеством вращающихся деталей. Это могло бы позволить обновить линейку продуктов, эффективных по энергопотреблению, которая на данный момент включает в себя накопители ёмкостью только до 500 Гбайт. Принимая во внимание, что эффективность часто измеряется как ёмкость/ватт, это увеличило бы шансы Hitachi на победу над WD.

Жёсткий диск, который потребляет мало энергии в режиме бездействия, но работает с низкой производительностью, может в итоге потребовать больше энергии на выполнение определённой задачи, чем какой-то другой винчестер. Следовательно, производительность тоже важна, поскольку очень медленный жёсткий диск сведёт на нет все преимущества экономии, поскольку он будет дольше находиться в состоянии с высоким потреблением энергии.

Нажмите на картинку для увеличения.

Доступны четыре варианта ёмкости: 500, 400, 320 и 250 Гбайт. Последние варианты больше подойдут для PVR и тому подобных устройств бытовой электроники, поскольку большинство жёстких дисков для настольных ПК должны иметь, минимум, 500 Гбайт дискового пространства. Меньшая ёмкость не обеспечит большой экономии денег на новом ПК, зато в ближайшем будущем точно обернётся нехваткой дискового пространства. Как бы то ни было, Hitachi явно нацеливается на потребительский рынок, потому что Deskstar P7K500 доступен с интерфейсом SATA или UltraATA, последний из которых всё ещё доминирует на рынке потребительских хранилищ и на рынке устройств начального уровня.

Скорость вращения шпинделя всех жёстких дисков P7K500 стандартна и составляет 7 200 об/мин, тогда как Western Digital решила снизить скорость, чтобы сократить энергопотребление. Все версии с интерфейсом UltraATA имеют 8 Мбайт кэш-памяти, а SATA-версии (за исключением 250-Гбайт жёсткого диска начального уровня) оснащены 16-Мбайт кэшем. Винчестеры имеют плотность 250 Гбайт на пластину, т.е. 250-Гбайт модель имеет одну пластину, а все остальные модели – по две пластины.

Жёсткий диск Deskstar P7K500 на самом деле гораздо эффективнее, чем другие 3,5″ винчестеры, работающие со скоростью вращения 7200 об/мин: в режиме простоя он потреблял 4,7 Вт. Хотя такое энергопотребление выше, чем то, что мы измерили для жёстких дисков Western Digital GreenPower, мы пришли к выводу, что максимальное энергопотребление в действительности оказывается поразительно низким – всего 6,6 Вт, тогда как другим жёстким дискам на 7 200 об/мин требуется 9-11 Вт, когда происходит много передвижений головок. Это также соответствует заявлениям Hitachi об экономии энергии до 40%. Обратите внимание, что жёсткие диски UltraATA, как правило, более эффективны, так как параллельный интерфейс требует приблизительно на 250 мВт меньше энергии, чем Serial ATA.

По утверждению Hitachi, в Deskstar P7K500 используются те же технологии энергосбережения, что и в жёстких дисках ноутбуков Travelstar. Это может быть причиной большого среднего времени доступа 18,7 мс, которое соответствует времени доступа 2,5″ винчестера. Тем не менее, это объясняет, почему Hitachi поддерживает такое низкое максимальное энергопотребление.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

“Зелёное” семейство Western Digital GreenPower

Компания Western Digital выпускает так называемые “зелёные” жёсткие диски GreenPower для трёх разных сегментов рынка: для организаций, для пользователей настольных ПК и для бытовой электроники. Диски доступны в нескольких вариантах ёмкости: 500, 750 и 1 000 Гбайт, и носят привычные названия Caviar, RE2 (RAID Edition 2) и AV (Audio/Video), но с суффиксом GP. Мы рассмотрели два жёстких диска Caviar GP, которые предназначены для обычных пользователей ПК.

На странице спецификаций WD GreenPower представлено маловато информации. WD много говорит о проблемах с окружающей средой, но не упоминает о скорости вращения шпинделя даже в характеристиках. Да, там есть информация о 16 Мбайт кэш-памяти и интерфейсе 300 Мбайт/с SATA, но обязательные технические спецификации отсутствуют.

Давайте посмотрим на эти два жёстких диска, оказавшихся в нашей лаборатории.

WD5000AACS (Caviar GP Green Power)

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

WD7500AACS (Caviar GP Green Power)

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Нажмите на картинку для увеличения.

Тестовая конфигурация

Результаты тестов

Диаграммы передачи данных

Жёсткие диски Hitachi P7K500 и Western Digital WD7500AACS обеспечивают самую высокую минимальную скорость передачи данных на уровне почти 50 Мбайт/с. WD5000AACS показал хороший результат, но на внутренних секторах пластин скорость передачи упала до 40 Мбайт/с.

Время доступа

Hitachi ограничивает производительность доступа в попытке поддержать максимальное энергопотребление на низком уровне. Среднее время доступа 18,7 мс маловато даже для 2,5″ жёстких дисков. Для серверов-хранилищ или устройств бытовой электроники это не проблема, чего не скажешь о настольных ПК. Жёсткие диски WD обеспечивают лучшее время доступа.

Производительность интерфейса

Тест на пропускную способность интерфейса обязателен для подтверждения технических спецификаций, но он имеет мало отношения к реальной производительности. Производительность интерфейса показывает скорость, с которой компьютер может обмениваться данными с кэш-памятью винчестера.

Производительность чтения/записи

Hitachi Deskstar P7K500 обеспечивает наилучшую последовательную пропускную способность при том, что он работает со скоростью вращения 7 200 об/мин по сравнению с 5 400+ об/мин жёстких дисков Western Digital (подробную информацию компания не предоставила). Однако другие жёсткие диски на 7 200 об/мин, такие, как Seagate Barracuda 7200.11 или Samsung Spinpoint F1, достигают, как минимум, 100 Мбайт/с, в то время как Hitachi показал, максимум, 87 Мбайт/с, а WD – 84 Мбайт/с.

Производительность ввода/вывода

Энергосберегающие накопители явно не предназначены для интенсивных операций ввода/вывода.

Производительность приложений

Жёсткие диски WD GreenPower обеспечивают только 80% производительности в приложениях по сравнению с другими винчестерами со скоростью вращение 7 200 об/мин; так что уменьшение скорости вращения шпинделя в данном случае является недостатком. Впрочем, и P7K500 не может обеспечить лучшей производительности записи файлов в тесте PCMark05 HDD.

Энергопотребление

Минимальное энергопотребление при простое в 3,1 Вт – это новый рекорд. Western Digital WD5000AACS Caviar GP (500 Гбайт) показал себя как самый эффективный с точки зрения энергопотребления жёсткий диск, хотя в данном обзоре его производительность была самой низкой. Скорость вращения шпинделя 7 200 об/мин винчестера Hitachi является недостатком, поскольку энергопотребление при простое этого жёсткого диска почти на 50% выше! Тем не менее, жёсткий диск Hitachi всё равно гораздо эффективнее, чем другие винчестеры на 7 200 об/мин, потребляющие от 6 Вт и выше в режиме бездействия.

Максимальное энергопотребление жёсткого диска Hitachi даже ниже, чем у жёстких дисков WD, несмотря на более высокую скорость вращения. Если вы помните, что время доступа большое, то поймёте, как так получилось. Если вам нужен эффективный жёсткий диск для настольного ПК, то Hitachi предлагает лучшее соотношение “производительность/ватт”, поскольку производительность явно выше при том же энергопотреблении.

Температура поверхности

Что касается температуры поверхности, то все жёсткие диски показали хорошие результаты. Как и ожидалось, температура жёстких дисков WD при скорости вращения менее 7 200 об/мин остаётся ниже, чем у 7 200-об/мин винчестеров Hitachi. Обратите внимание, что WD VelociRaptor, занявший верхнюю строчку в таблице с результатом всего 38°C, является 2,5″ жёстким диском со скоростью вращения шпинделя 10 000 об/мин.

Заключение

Жёсткие диски Hitachi Deskstar P7K500 и Western Digital Caviar GP оправдали ожидания, поскольку оба снижают энергопотребление при простое на 50%, а при максимальной нагрузке – на 20-30%. Для домашних пользователей эта разница незначительна, потому что экономией энергии в 3-5 Вт по сравнению с обычными 3,5″ жёсткими дисками можно пренебречь. Однако устройства бытовой электроники, которые должны работать тихо и не нагреваться, безусловно, выиграют от использования таких жёстких дисков. Весьма интересны экономичные винчестеры и для больших серверных систем с сотнями и даже тысячами жёстких дисков за счёт снижения энергопотребления как самих винчестеров, так и систем охлаждения. Кроме того, пользователи, которые хотят сделать разумный апгрейд, могут подумать насчёт такого жёсткого диска, поскольку разницы в цене с другими моделями нет. Hitachi предоставляет интересный выбор для апгрейда, поскольку доступна версия жёсткого диска P7K500 с интерфейсом UltraATA.

Благодаря скорости вращения шпинделя 7 200 об/мин, Hitachi на протяжении всех тестов демонстрировал превосходные скорости передачи и приличную производительность в целом. Однако по времени доступа и производительности ввода/вывода Deskstar P7K500 не может соревноваться с другими жёсткими дисками на 7 200 об/мин, поскольку Hitachi замедлила движения привода головок жёсткого диска в целях экономии энергии. Именно поэтому P7K500 требует даже меньше энергии при максимальной нагрузке, чем 750-Гбайт и 1 000-Гбайт жёсткие диски WD Caviar GP.

Компания WD снизила скорость вращения шпинделя с 7 200 об/мин до значения, которое находится в пределах между 7 200 об/мин и 5 400 об/мин, благодаря чему она добилась нового рекорда в энергопотреблении: 3,1 Вт при простое для 500-Гбайт модели и 3,6 Вт для 750-Гбайт Caviar GP – отличные результаты. Если вы ищите один или несколько жёстких дисков для экономичного хранения данных, то Caviar GP – это лучший выбор. Hitachi предоставляет хороший вариант, если вы хотите использовать жёсткий диск, эффективный с точки зрения энергопотребления, для своей операционной системы.

Сравнительная таблица