Seagate Momentus XT 750 Гбайт | Гибридные жёсткие диски снова эволюционировали
За долгие годы работы с жёсткими дисками мы стали свидетелями их существенного развития. Если проследить за формированием цен механических приводов за гигабайт в динамике, то вы приятно удивитесь. Однако рост производительности впечатляет меньше, а в высокопроизводительных ПК HDD давно является “узким местом”.
Поэтому, когда примерно три года назад были представлены первые твердотельные накопители, энтузиасты начали воспринимать их как лучший инструмент для увеличения скорости работы системы. Главным преимуществом SSD является низкое время доступа, которое на порядок лучше, чем у жёстких дисков. Тем не менее, в дальнейшем этот параметр существенно не улучшился. Хотя в последующих поколениях производительность SSD улучшалась другими способами, они так и не смогли дать такой же прирост скорости, как первые твердотельные накопители по сравнению с HDD. Если у вас уже есть SSD, то лучше потратить деньги на апгрейд какого-нибудь другого компонента вашего ПК, прежде чем рассматривать более современный накопитель.
Развитие твердотельной технологии ограничено возможностями NAND-памяти и архитектурой контроллеров. С развитием технологии производства NAND-памяти каждый год происходит уменьшение кристалла. И каждый раз, с применением более тонкого технологического процесса, производитель может понизить стоимость флэш-памяти и сделать SSD более доступными.
Но даже сегодня SSD ёмкостью 500 Гбайт стоит столько же, сколько неплохой по функциональности ноутбук. Мы никогда не увидим одинаковой цены за гигабайт между твердотельными накопителями и жёсткими дисками из-за больших инвестиций в производство. SanDisk прогнозирует, что текущая NAND-технология продолжит доминировать до конца десятилетия. Но уже планируется замена NAND на 3D ReRAM, и новая технология может быть представлена в течение следующих пяти лет. Resistive RAM будет обладать меньшей стоимостью, увеличенной выносливостью и более быстрой скоростью работы с нелинейными операциями ввода/вывода. Поэтому маловероятно, что в следующем десятилетии SSD будут существовать в том же виде, в котором мы видим их сейчас.
Вывод: как ожидается, SSD останутся технологией премиум-класса до тех пор, пока совсем не исчезнут. Они никогда не сравняются по цене за гигабайт с HDD, и никогда не догонят их по ёмкости. Низкое время доступа делает SSD идеальными для установки операционной системы и чувствительных к производительности приложений. Но из-за высокой цены они не приемлемы для хранения пользовательских данных типа музыки и видео.
Следовательно, для таких типов файлов используются жёсткие диски, в результате получается разноуровневое окружение. Но что если объединить лучшие качества этих двух технологий на одном приводе? Такие решения уже существуют и называются гибридные жёсткие диски (HHDD) – это относительно свежая идея в сфере хранения данных. Первый HHDD мы рассматривали около двух лет назад в обзоре
Seagate Momentus XT 750 Гбайт | Сравниваем механический, твердотельный и гибридный накопитель
Итак, наш герой Seagate Momentus XT 750 Гбайт сочетает в себе 8 Гбайт SLC NAND-памяти, кэш на 32 Мбайт, 750 Гбайт на магнитных дисках со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин и интерфейс SATA 6 Гбит/с.
Когда мы впервые рассматривали гибридную технологию HHDD от Seagate, привод Momentus XT был оснащён SLC NAND-памятью объемом 4 Гбайт. Кроме того, ёмкость тестируемой модели составляла 500 Гбайт, и привод работал через интерфейс SATA 3 Гбит/с. В модели первого поколения и той, которую мы тестируем сегодня, небольшой объём SLC NAND-памяти используется для хранения “горячих” (часто-используемых) данных.
Данные в это пространство попадают не только потому, что к ним идут частые обращения. Привод перемещает сюда ту информацию, время доступа к которой превышает определённое значение. И он не обязательно перемещает весь файл. Если операция чтения замедляется лишь одним фрагментированным блоком, только эта часть файла будет скопирована во флэш-память. В теории такой подход должен сократить задержки времени доступа, связанные с недостатками традиционных жёстких дисков. Для Momentus XT среднее время поиска при чтении составляет 11 мс, а записи 13 мс.
Максимальное использование 8 Гбайт
Хотя 8 Гбайт может показаться совсем немного, этого пространства достаточно для хранения маленьких блоков данных, которые могут негативно повлиять на время доступа.
NAND-память преимущественно обслуживает операции чтения. Запись на флэш-память контроллером накопителя происходит после обращения к данным на диске, или, если данные кажутся важными, они тоже могут быть помещены во флэш-память для ускорения их последующего чтения. Когда файл (или часть файла) находящийся в NAND-памяти подвергается модификации, изменения сначала вносятся на пластинах жёсткого диска, а уже только потом во флэш-памяти. В результате, целостность данных соблюдается именно на механическом носителе, а не во флэш-памяти.
Запись на NAND-память происходит циклами программирования/стирания (P/E cycles). Способность ячейки флэш-памяти проходить много циклов P/E зависит от геометрии транзистора, зрелости техпроцесса и самой флэш-технологии. Одноуровневая ячейка памяти NAND (SLC), которую Seagate применяет в приводах Momentus XT, может выдержать гораздо больше циклов P/E, чем многоуровневая ячейка NAND (MLC). Однако за SLC NAND-память стоит заметно дороже, вот почему большинство производителей SSD (даже корпоративного класса) используют флэш-память MLC.
Несмотря на дорогую SLC NAND-память, Seagate Momentus XT 750 Гбайт продаётся примерно за $150, и цена за гигабайт составляет 20 центов. Это почти вдвое больше, чем стоимость обычного жёсткого диска (Seagate Barracuda 750 Гбайт стоит $80, или примерно 10 центов за гигабайт). Однако эта сумма даже рядом не стоит с той, которую вы потратите на SSD аналогичного объема.
Сравнение SSD и жёсткого диска
Мы будем сравнивать Seagate Momentus XT 750 Гбайт и
Накопители HDD будет представлять модель Western Digital WD1500ADFD Raptor X 150 Гбайт. Это не самая новая модель компании, но вполне конкурентоспособна. Raptor X использует две пластины со скоростью вращения шпинделя 10000 об/мин, 16 Мбайт буферной памяти и имеет поддержку NCQ (Native Command Queuing). Среднее время поиска при чтении составляет 4,6 мс, записи – 5,2 мс. Средняя скорость перехода с дорожки на дорожку находиться на уровне 0,4 мс, а полное перемещение головки – 10,2 мс. Raptor появился в 2006 году и продавался за $350. Сейчас его можно найти меньше чем за $60.
Seagate Momentus XT 750 Гбайт | Конфигурация и тесты
Тестовая конфигурация | |
CPU | Intel Core i7-2700K (Sandy Bridge), 32 нм, 3,5 ГГц, LGA 1155, 8 Мбайт общего кэша L3, Turbo Boost вкл., функции энергосбережения вкл. |
Материнская плата | Asus P8Z68-V, Z68 Express Chipset, LGA 1155 |
Память | 4 x 4 Гбайт Corsair Vengeance DDR3-1600 |
Системный привод | Crucial m4 256 Гбайт SATA 6 Гбит/с, прошивка: 0309 |
Видеокарта | AMD Radeon HD 6970 2 Гбайт |
Накопитель | Seagate Momentus XT 750 Гбайт, SATA 6 Гбит/с, кэш 32 Мбайт 7200 RPM Samsung 830 64 Гбайт, SATA 6 Гбит/с Western Digital Raptor X, SATA 1,5 Гбит/с, кэш 16 Мбайт, 10 000 Об/мин |
ПО и драйверы | |
Операционная система | Windows 7 x64 Ultimate, Service Pack 1 |
Драйвер чипсета Intel | 10.8.0.1003 |
AMD Graphics | Catalyst 12.4 |
Бенчмарки | |
AS SSD | 1.6.4237.30508 |
Anvil’s Storage Utility | Beta 12 |
hIOmon | Версия клиента 7.0.229.0 |
Seagate Momentus XT 750 Гбайт | Результаты тестов
AS SSD
Мы установили свежую копию Windows на Western Digital Raptor X,
Этот бенчмарк был написан специально для SSD и обеспечивает простой и быстрый способ определить максимальную скорость последовательных операций, скорость случайных операций с данными объемом 4 Кбайт, и масштабирование глубины очереди.
Отзывчивость операционной системы и приложений, работающих на ней, сильно зависит от времени, которое она затрачивает на доступ к маленьким блокам при низкой глубине очереди, в то время как скорость последовательных операций измеряет способность быстро передавать большие блоки, которые обычно ассоциируются с файлами видео, музыки и т.п.
В тесте AS SSD результаты времени доступа и скорости работы с небольшими блоками данных приводов
Однако на
Anvil Storage Utility
Чтобы изучить преимущества
ASU – гибкая программа со множеством настраиваемых параметров. Специально для этого теста мы создали тестовый файл размером 1 Гбайт, который впоследствии можно перечитывать несколько раз. ASU не использует файловый кэш операционной системы. Как следствие, изменения в скорости могут быть напрямую связаны с NAND-кэшем. Для наших тестов мы используем отформатированный привод
После каждого успешного прогона, передача маленьких блоков существенно ускоряется. Пиковая производительность наступает после пяти прогонов. Передача блоков по 4 Мбайт, наоборот, почти не ускоряется от раза к разу. Очевидно, что
Производительность случайного чтения блоками по 4 Кбайт с каждым прогоном растёт в геометрической прогрессии, при первом прогоне мы имеем показатель 0,62 Мбайта/с, а на пятом уже 18,79 Мбайт/с. Результат сравним с SSD.
Скорость передачи блоков по 32 Кбайт и 128 Кбайт тоже сильно увеличивается, но не так, как производительность передачи блоками по 4 Кбайт (которая увеличилась почти на 3000%).
Загрузка в hIOmon
Если взглянуть на результаты теста ASU,
С целью это выяснить мы используем утилиту hIOmon, которая измеряет скорость работы, как всего диска, так и для отдельно взятого файла, и может отслеживать активность операций ввода/вывода на трёх отдельных уровнях аппаратно-программного стека: уровень логического диска (файловая система), уровень физического тома и уровень физического устройства. Изображение, расположенное ниже, поможет лучше понять каждый уровень.
Результаты мониторинга логического диска получены между диспетчером ввода/вывода операционной системы и файловой системой. Результаты физического тома собираются между файловой системой и диспетчером тома, а результаты физического устройства между диспетчером тома и драйвером диска.
Различия в активности ввода/вывода между логическим уровнем и физическим диском могут сильно варьироваться. На диаграмме ниже мы собрали данные в конце процесса загрузки. Загрузка системы делиться на несколько стадий: начиная с автоматического теста при включении системы, доступу к BIOS ROM и старта загрузчика, заканчивая запуском различный служб и других стартовых приложений.
hIOmon обычно начинает мониторинг когда начинают загружаться службы (хотя его можно настроить так, что бы он начинал работать раньше). Из-за динамической природы процесса загрузки, взятые показатели могут значительно отличаться между прогонами, о чём свидетельствуют результаты представленные ниже. Самые большие колебания происходят на уровне логического диска.
Несмотря на то, что различия в количестве переданных данных довольно существенны, в данном случае они не сильно влияют на процент коротких (быстрых) операций ввода/вывода или средний размер блока передачи. Короткие операции в терминологии hIOmon – те, которые выполняются менее чем за одну миллисекунду.
Процесс загрузки системы, который мы отслеживали, обычно состоит из 88% операций случайного чтения и 12% последовательного чтения, а средняя глубина очереди при этом составляет 1,4.
Главной особенностью является то, что значительный объём операций ввода/вывода возникает независимо от устройства хранения, что существенно понижает требования к системе хранения данных. В результате, потенциально низкая производительность накопителя может быть сильно замаскирована. Это проявляется в росте доли быстрых операций ввода/вывода и более высокой максимальной скорости передачи данных, которые достигаются на уровне логического диска, когда мы отслеживаем HDD Western Digital Raptor X.
Когда мы отслеживаем процесс загрузки на
На
Время загрузки системы и игр
Желая перевести наши измерения в показатели времени загрузки, мы фиксировали время, затраченное на вход в систему и появление рабочего стола Windows на каждом приводе.
Как вы уже вероятно знаете, процесс загрузки преимущественно задействует случайные операции с маленькими блоками. Поэтому мы решили посмотреть время загрузки игры. Для этого мы загружали Call of Duty: Modern Warfare 3 с самого начала и отслеживали результаты на уровне физического устройства. Результаты для HHDD
Мы обнаружили, что задача состоит из приблизительно 18% операций случайного чтения и 82% последовательного чтения, так получилось, что это противоположно тому, что мы видели при загрузке системы. Средний размер блока передачи вырос до 79 Кбайт при средней глубине очереди в одну команду.
В дополнение к отслеживанию процента быстрых операций ввода/вывода и максимальной скорости передачи данных, мы записали индекс “Data Transferred/Time Index”, который можно получить только в hIOmon. Этот индекс обеспечивает хорошую возможность для относительного сравнения производительности ввода/вывода, где, чем выше результат – тем лучше. Более высокий индекс говорит о более высокой производительности (больше данных передаётся и/или меньшее время отклика). Показатель hIOmon DXTI рассчитывается на основе количества данных переданных по операциям ввода/вывода (для масштабирования переведённых в мегабайты), и поделённых на общую сумму времени (фактическое время отклика), потраченного операциями ввода/вывод на передачу данных.
Показатель hIOmon DXTI похож на индекс экономии топлива в автомобиле, поскольку он измеряет производительность с такой же эффективностью. Можно представить, что за потраченное топливо (время на передачу) вы проедете больше километров (данных передадите). Или на такое же количество километров (переданных данных), потратите меньше топлива (более низкое время отклика).
Мы удивились, когда увидели, что
По среднему времени отклика чтения HHDD
Учитывая относительно небольшой промежуток времени на изучение и адаптацию, производительность привода
Seagate Momentus XT 750 Гбайт | Общая оценка SSD, HDD и HHDD
Когда приходит время покупки, мы рассматриваем не только производительность. Так что давайте сравним этот параметр с ёмкостью, ценой за гигабайт, выносливостью и надёжностью.
Добавив 8 Гбайт SLC NAND-памяти в привод
Обладая 750 Гбайтами,
Одноуровневая NAND-память обладает большей долговечностью и выносливостью, чем многоуровневая NAND-память, которую можно обнаружить почти в каждом десктопном SSD. Поэтому о продолжительности работы этого приводы мы особо не беспокоимся. Надёжность оценить тяжелее. По крайней мере, в теории, SSD должны быть более надежными, нежели механические жёсткие диски. Есть доказательства, что у некоторых поставщиков SSD показатель RMA (замена по гарантии) ниже, чем у поставщиков HDD. Однако с другой стороны, у других поставщиком RMA выше. Таким образом, картина зависит от конкретного производителя. Также динамика сложившейся ситуации связана с быстрой эволюцией SSD-накопителей. Насколько мы знаем, относительно RMA для гибридных накопителей информации нет. Тем не менее, Seagate утверждает, что годовой рейтинг отказов (AFR) составляет 0,5%.
Потребляемая мощность сильно варьируется между тремя участниками. Стандартное энергопотребление для
На нашем графике отображены сильные и слабые стороны каждого решения, и, похоже, в целом, лучше всего выглядит гибридный жёсткий диск. SSD обеспечивают лучший уровень производительности при низком энергопотреблении, хотя и за дополнительную цену.
Seagate Momentus XT 750 Гбайт | Гибридные жёсткие диски: все дело в компромиссе
Если вы уже работали с SSD, вернуться на систему с жёстким диском будет тяжело. SSD обеспечивают более высокую отзывчивость, даже если его возможности не используются в полной мере.
Например, высокие показатели записи/чтения, которые мы часто видим в характеристиках, практически невозможно получить на настольной системе, особенно, если говорить о высокой глубине очереди, которая необходима чтобы это проверить. В результате, вы можете заплатить высокую цену за характеристики производительности, которые вы так и не сможете получить на своём ПК.
С другой стороны, мы видели, что низкая производительность жёсткого диска может быть скрыта кэшем файловой системы. Но на какой-то стадии кэш файловой системы должен принимать и записывать данные на жёсткий диск, и когда это происходит, могут возникать существенные задержки. Об этом свидетельствуют загрузка системы и первая загрузка игр и приложений.
В реальности, низкие показатели HHDD в тестах выглядят не так плохо, поскольку
В действительности,
Конечно, по сравнению с твердотельными накопителями самым большим преимуществом привода