Seagate Momentus XT 750 Гбайт: тест и обзор гибридного жёсткого диска – THG.RU

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: гибридный жёсткий диск с флэш-памятью”. В этот раз вашему вниманию представляется преемник этой модели – Seagate Momentus XT 750 Гбайт, который мы сравним с твердотельными накопителями и жёсткими дисками.

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 Samsung 830 емкостью 64 Гбайт, из которых только 59 Гбайт доступно пользователю. Samsung 830 использует память MLC, трёхъядерный контроллер MCX и 256 Мбайт SDRAM DDR2 в качестве кэш-памяти. Более ёмкие модели имеют до 1 Гбайт SDRAM DDR2. В новых SSD с контроллерами от Marvell производители тоже начинают использовать до одного гигабайта кэша DRAM. Почти так же как гибридные HDD используют флэш-память для ускорения операций чтения, SSD часто обращаются к DRAM для обработки операций записи, которые являются слабостью NAND-памяти.

Samsung 830 можно назвать моделью начального уровня. Его низкая ёмкость негативно влияет на производительность. Тем не менее, привод достигает скорости последовательного чтения в 520 Мбайт/с и последовательной записи до 160 Мбайт/с. Скорость случайного чтения блоками по 4 кбайт находиться в диапазоне 75 000 операций в секунду, а для случайной записи максимум составляет 16 000 операций. Samsung 830 64 Гбайт продаётся примерно за $90, и цена за гигабайт составляет $1,4.

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

Seagate Momentus XT 750 Гбайт | Результаты тестов

AS SSD

Мы установили свежую копию Windows на Western Digital Raptor X, Seagate Momentus XT 750 Гбайт и Samsung 830. После установки всех доступных обновлений мы начали тесты с бенчмарка AS SSD.

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 Seagate Momentus XT 750 Гбайт и Raptor X на порядок ниже, чем у Samsung 830. Время доступа HDD Raptor X по сравнению с Seagate Momentus XT 750 Гбайт примерно на 48% лучше для операций чтения и на 77% для записи, а вот скорость последовательного чтения и записи оказалась ниже.

Однако на Seagate Momentus XT 750 Гбайт мы запустили AS SSD только раз. Следовательно, запросы на чтение не могли обслуживаться NAND-памятью. Если запрос на запись повториться, Seagate Momentus XT 750 Гбайт может поместить эту информацию на флэш-память, что принесет ожидаемый прирост скорости.

Anvil Storage Utility

Чтобы изучить преимущества Seagate Momentus XT 750 Гбайт, нам нужна утилита, в работе с которой привод будет переносить информацию с диска на флэш-память. Добиться этого мы собираемся с помощью Anvil Storage Utility (ASU).

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 Seagate Momentus XT 750 Гбайт, подключённый к порту SATA 6 Гбит/с.

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 Seagate Momentus XT 750 Гбайт разработан для ускорения маленьких блоков, доступ к которым долго осуществляется на пластине жёсткого диска. Помещая эти блоки на встроенную флэш-память, чтение происходит гораздо быстрее, в результате жёсткий диск обрабатывает чтение и запись с физического носителя более эффективно.

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, Seagate Momentus XT 750 Гбайт выглядит весьма многообещающе. Но прежде чем делать какие-либо выводы, нужно узнать, как синтетические результаты интерпретируются в реальных условиях.

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 Seagate Momentus XT 750 Гбайт, видим увеличение количества быстрых операций ввода/вывода и ускорение передачи данных, как на уровне логического диска, так и на уровне физического устройства.

На Samsung 830 процент операций быстрого ввода/вывода одинаковый для обоих уровней. В то же время, максимальная скорость передачи данных увеличивается с каждым уровнем.

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.

Seagate Momentus XT 750 Гбайт лишь немного медленнее чем SSD Samsung 830, и значительно быстрее привода Western Digital Raptor X.

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 Seagate Momentus XT 750 Гбайт были собраны после трёх загрузок игры за прошедший день.

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 Seagate Momentus XT 750 Гбайт выходит вперёд по максимальной скорости передачи данных в Мбайт/с. Однако он проигрывает накопителю Samsung 830 по количеству быстрых операций ввода/вывода в DXTI.

По среднему времени отклика чтения HHDD Seagate Momentus XT 750 Гбайт выглядит гораздо лучше, чем Western Digital Raptor X и находиться ближе к Samsung 830.

Учитывая относительно небольшой промежуток времени на изучение и адаптацию, производительность привода Seagate Momentus XT 750 Гбайт больше походит на SSD, чем на HDD. Время загрузки системы не намного длиннее, чем с SSD, и рабочий стол Windows доступен сразу после загрузки. Создаётся такое ощущение, что приложения работают с “проворностью” SSD. Бывают случаи, когда Seagate Momentus XT 750 Гбайт ведёт себя как обычный жёсткий диск, поскольку NAND-память не содержит информацию, которую вы запрашиваете в данный момент. Но в целом, компромисс вполне допустим.

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 Seagate Momentus XT 750 Гбайт, Seagate увеличила стоимость по сравнению с обычным жёстким диском, однако по цене за гигабайт он всё равно дешевле, чем SSD.

Обладая 750 Гбайтами, Seagate Momentus XT 750 Гбайт предлагает гораздо больше места для данных, чем любой твердотельный накопитель mainstream-класса. 8 Гбайт памяти SLC NAND используется для ускорения операций чтения. Запись происходит только после данных, или когда “горячие данные” заменяются более востребованными.

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 Samsung 830 заявлено на уровне 0,127 Вт, в то время как Seagate, утверждает, что в простое Seagate Momentus XT 750 Гбайт потребляет 1,1 Вт. Данный показатель для Western Digital Raptor X составляет 9,19 Вт.

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 Seagate Momentus XT 750 Гбайт адаптируется и его производительность поднимается ближе к уровню SSD во многих сценариях. Благодаря энергонезависимому характеру NAND-памяти, “горячие” данные доступы сразу после начала процесса загрузки, в результате мы имеем ускоренное время загрузки и более отзывчивую систему, которая становиться доступна, как только появляется рабочий стол.

В действительности, Seagate Momentus XT 750 Гбайт работал медленно по сравнению с SSD только когда была установлена свежая операционная система и приложения. Однако когда всё было полностью загружено, и программные алгоритмы перенесли самые востребованные данные на флэш-память, производительность быстро увеличилась, и мы получили близкие к SSD показатели. Если честно, на этом этапе, в общих приложениях различить их было довольно тяжело.

Конечно, по сравнению с твердотельными накопителями самым большим преимуществом привода Seagate Momentus XT 750 Гбайт является большая ёмкость и низкая цена за гигабайт, к тому же HHDD демонстрирует близкое к SSD поведение, чем может привлечь пользователей, которые нормально относятся к отдельным периодам, когда производительность привода падает до уровня жёсткого диска.