| От 500 Гбайт к 1,5 Тбайт: сравнение трёх поколений жёстких дисков на примере Samsung |  |
|
|
Введение Жёсткие диски сегодня достигли уровня ёмкости 2000 Гбайт (2 Тбайт), да и производительность не перестаёт увеличиваться. Производители жёстких дисков, наконец, стали учитывать энергопотребление, в результате чего современные модели не только более ёмкие и производительные, но и более эффективные, если смотреть как с точки зрения производительности на ватт, так и ёмкости на ватт. Мы решили взять топовые модели настольных жёстких дисков Samsung трёх последних поколений, чтобы оценить прогресс, сделанный за последние годы в этой сфере.
Нажмите на картинку для увеличения. Жёсткие диски против твёрдотельных накопителей Последние новинки в сфере твёрдотельных накопителей на флэш-памяти (SSD) достигли ёмкости до 256 Гбайт, а производительность часто превышает 200 Мбайт/с при очень коротком времени доступа. Однако только некоторые модели действительно оправдывают вложение нескольких сотен долларов, поскольку дизайн твёрдотельного накопителя должен использовать продуманную многоканальную организацию флэш-памяти с интеллектуальным контроллером и кэш-памятью. Кэш-память требуется для поддержки "родной" очереди команд (NCQ), чтобы минимизировать износ ячеек и оптимизировать производительность при меняющихся нагрузках. Впрочем, на этом мы закончим обсуждать флэш-накопители, поскольку они интересны только в самом high-end и в самом low-end сегментах. Жёсткие диски будут продолжать доминировать на рынке накопителей ещё несколько лет. Ёмкости до 2 Тбайт сегодня от флэш-памяти получить невозможно. Но если бы подобные накопители существовали, то стояли бы они многие тысячи долларов. Преимущество по цене в массовом сегменте ещё более существенное, поскольку терабайтные винчестеры сегодня можно купить всего за $100, но вам придётся выложить в три раза больше за всего 10-20% от этой ёмкости на флэш-памяти. Наконец, рынок флэш-памяти не может даже поставить достаточное количество памяти, чтобы насытить потребности сегодняшнего дня (и даже завтрашнего). Samsung: поколения продуктов Многие пользователи не думают о Samsung, когда обсуждают жёсткие диски, но этому корейскому гиганту удалось стать важным игроком на рынке HDD, как раз вслед за Seagate, Hitachi и Western Digital. Японские компании Fujitsu и Toshiba тоже довольно активны, но они фокусируются сегодня на мобильных жёстких дисках (Fujitsu, Toshiba) или серверных винчестерах (Fujitsu). Последнее также верно для Seagate и Hitachi. У Samsung и WD есть предложения для серверов, но линейки продуктов очень ограниченные. В будущей статье мы планируем рассмотреть мобильные жёсткие диски, поскольку данный тип HDD будет доминировать на рынке подсистем хранения в ближайшие годы из-за сдвига со стационарных компьютеров в сторону мобильных решений. Сегодня же мы рассмотрим три поколения жёстких дисков от Samsung: Spinpoint T166 на 500 Гбайт, Spinpoint F1 EcoGreen на 1000 Гбайт и Spinpoint F2 EcoGreen на 1500 Гбайт. Они представляют три последние продуктовые линейки Samsung, поэтому послужат хорошим индикатором развития данного рынка. Внедрение перпендикулярной магнитной записи (PMR) оказалось важным шагом по увеличению ёмкости жёстких дисков выше уровня 1000 Гбайт. Первый терабайтный винчестер Hitachi Deskstar 7K1000 состоял из целых пяти пластин, при этом технология перпендикулярной магнитной записи не использовалась. Seagate Barracuda 7200.11 базировался на четырёх пластинах, несмотря на использование PMR. Жёсткие диски Samsung Spinpoint F1 с ёмкостью 1 Тбайт появились чуть позже, при этом они стали первыми производительными терабайтными винчестерами, распределяющими столь высокую ёмкость по трём пластинам, что позволило сделать накопитель более быстрым и эффективным. Кроме того, эта модель дала бизнес-преимущество Samsung, поскольку "золотую середину" (объём данных, которые можно записать на одной пластине) можно было перенести с уровня 250 на 320 Гбайт из-за повышения плотности записи. До сих пор недорогие жёсткие диски "золотой середины" составляют ключевую долю продаж. Скорость: уменьшение и увеличение В результате увеличения плотности записи данных мы получили прирост пропускной способности, поскольку головки могут читать или записывать больше данных при прежних физических параметрах, таких как скорость вращения шпинделя или размер пластины. Следовательно, жёстким дискам удалось поднять пиковую пропускную способность с уровня около 80 Мбайт/с в 2007 году до более 120 Мбайт/с в 2009. Всё это хорошо для сравнения жёстких дисков на 7200 об/мин. Но из-за увеличения внимания к эффективности (которая сегодня не менее важна, чем высокая производительность), накопители для массового рынка снизили скорость вращения шпинделя: линейка Seagate Barracuda LP имеет скорость вращения 5900 об/мин, а WD Caviar Green и Samsung EcoGreen - 5400 об/мин. Впрочем, все эти накопители дают высокую ёмкость при намного увеличенной (по сравнению с предыдущими поколениями) производительности. Как вы увидите в нашем сравнении, падение производительности из-за снижения скорости вращения шпинделя с 7200 до 5400 об/мин вполне приемлемое: 3,5" эффективные жёсткие диски могут сегодня достичь 110 Мбайт/с (например, Samsung Spinpoint F2 EcoGreen). Тенденция: разделение рынков Рынки жёстких дисков сегодня разделяются. Нетбукам нужны дешёвые, надёжные и быстрые жёсткие диски: они обычно выполняются в 2,5" формате с ёмкостью до 160 Гбайт. Ноутбукам нужна большая ёмкость, поэтому там на массовом рынке распространены 2,5" жёсткие диски со скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин и одной пластиной. Для high-end ноутбуков используются модели с двумя пластинами до 500 Гбайт либо флэш-накопители. Настольные ПК всё чаще комплектуют двумя типами накопителей: ваша система должна работать на производительном хранилище. Это может быть как быстрый SSD-накопитель, так и конфигурация RAID из двух жёстких дисков (или большего количества). Впрочем, одиночные производительные модели, такие как современные жёсткие диски на 7200 об/мин, тоже смогут дать достаточно производительности обычному пользователю или энтузиасту. Если системный накопитель должен обеспечивать максимальную производительность, высокой ёмкости от него не ждут. Для хранения данных можно использовать ёмкие жёсткие диски, которые может разместить и в оснастке снаружи ПК. Всего лишь несколько лет назад для повышения ёмкости хранилища в вашем компьютере приходилось докупать жёсткий диск и устанавливать его внутрь корпуса. Сегодня есть более удобные варианты: все крупные производители накопителей предлагают внешние модели с ёмкостью до 2 Тбайт в стильных корпусах. Их можно подключать как через универсальный интерфейс USB 2.0, так и через более быстрый eSATA. В общем, если вам не нравится идея работы с внутренностями ПК, лучше брать быстрый системный накопитель, к которому можно будет добавить внешнее хранилище. 2007: 500-Гбайт Spinpoint T166 (HD501LJ)
Нажмите на картинку для увеличения. В 2007 году линейкой жёстких дисков Samsung для настольных ПК была Spinpoint T166, где число указывает ёмкость на пластину 166 Гбайт. Обратите внимание на модельный номер: HD501IJ - это 500-Гбайт Spinpoint F1, а модель из линейки T166 имеет номер HD501LJ. Линейка T166 была доступна в ёмкости 500 Гбайт, а также в вариантах 320, 160 и 80 Гбайт. Все жёсткие диски имеют скорость вращения шпинделя 7200 об/мин, оснащены интерфейсом Serial ATA/300 с поддержкой NCQ и 16 Мбайт кэш-памяти в случае моделей на 500 и 320 Гбайт, либо 8 Мбайт кэш-памяти при всех четырёх вариантах ёмкости. Мы сравнивали производительность жёстких дисков с кэш-памятью 8 и 16 Мбайт в 2007 году и обнаружили крайне небольшую разницу, поэтому мы не рекомендуем тратить деньги на дополнительную кэш-память, если только разница в цене не будет мизерной. Из-за скорости вращения шпинделя 7200 об/мин у Spinpoint T166 есть несколько недостатков по сравнению с новыми моделями. С одной стороны, высокая скорость вращения приводит к уменьшению допусков на удар: для T166 заявлено 63 g, а накопители EcoGreen могут выдержать 70 g. В то же время 10-секундная готовность жёсткого диска при старте меньше, чем 12-13 секунд, указанных для накопителей EcoGreen. Они стартуют дольше, поскольку Samsung пытается сохранить энергопотребление на низком уровне.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения. 2008: 1000-Гбайт Spinpoint F1 EcoGreen (HD103UI)
Нажмите на картинку для увеличения. Spinpoint F1 стал первым терабайтным жёстким диском на трёх пластинах, и его по-прежнему можно считать вполне достойным выбором несмотря на возраст в полтора года. Однако Samsung добавила F1 EcoGreen (EG) чуть позже. Данная модель работает со скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин вместо 7200 об/мин, чтобы снизить энергопотребление. Мы решили взять именно эту модель, поскольку перед нами жёсткий диск на 5400 об/мин "первого поколения" - всё большее количество высокоёмких жёстких дисков будут работать с пониженной скоростью вращения шпинделя. Поэтому модель Spinpoint F1 EcoGreen хорошо иллюстрирует усилия индустрии жёстких дисков по экономии энергии. Есть и хорошие новости: несмотря на меньшую скорость вращения шпинделя, жёсткий диск F1 EG даёт более высокую пропускную способность, чем T166. Жёсткие диски Spinpoint F1 EcoGreen всё ещё можно обнаружить в продаже, поэтому мы рекомендуем искать более новую линейку Spinpoint F2 EcoGreen, которая ещё больше увеличивает производительность и сильнее снижает энергопотребление. Но ёмкости линейки F2 EG начинаются с 500 Гбайт и заканчиваются на уровне 1500 Гбайт, в то время как модели Spinpoint F1 EcoGreen доступны в ёмкостях 250, 320, 500, 640, 750 и 1000 Гбайт. Большая часть моделей оснащены кэшем 16 Мбайт, хотя накопители на 750 и 1000 Гбайт поставляются с кэшем 32 Мбайт. Дизайн на трёх пластинах позволяет F1 EG весить почти на уровне T166 (640 г против 639 г), но при этом обеспечивается лучшая устойчивость к удару: 70 g против 63 g.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения. 2009: 1500-Гбайт Spinpoint F2 EcoGreen (HD154UI)
Нажмите на картинку для увеличения. Наконец, мы протестировали последнюю линейку Samsung Spinpoint F2 EcoGreen в виде модели HD154UI. Как получилось, "зелёная" модель стала первым 1500-Гбайт жёстким диском в ассортименте Samsung. Скоро должна появиться серия Spinpoint F2 на 7200 об/мин, но порядок объявления явно указывает на акцент производителя. Линейка F2 EcoGreen нацеливается на дальнейшее улучшение производительности и эффективности, при этом доступны только ёмкие модели. Самая маленькая ёмкость - 500 Гбайт, и в линейке есть только ещё одна промежуточная модель на 1000 Гбайт. Однако жёсткие диски с ёмкостями 1000 и 1500 Гбайт доступны с кэш-памятью 16 или 32 Мбайт, а 500-Гбайт F2 EG оснащается только 16-Мбайт кэшем. Жёсткие диски в линейке F2 EcoGreen чуть тяжелее F1 (650 против 640 г), но имеют те же механические спецификации (допустимый удар в рабочем состоянии 70 g) и схожий уровень энергопотребления. Как вы увидите ниже, по спецификациям уровень энергопотребления оказывается даже чуть выше, чем у Spinpoint F1 EcoGreen. Впрочем, разница крошечная, а преимущества по ёмкости всё равно приводят к тому, что F2 EcoGreen даёт лучшее соотношение производительности на ватт. Помните, что данные модели не призваны обеспечивать максимальную производительность, пусть даже они весьма неплохо выглядят по сравнению со Spinpoint T166 2007 года.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения. Сравнительная таблица
Тестовая конфигурация
Время доступа
Не удивляет, что у жёсткого диска T166 на 7200 об/мин время доступа оказалось меньше. Впрочем, разница невелика, если вы планируете использовать жёсткий диск для хранения данных.
Производительность ввода/вывода Результаты производительности ввода/вывода схожие: высокоёмкие накопители EcoGreen не подходят для нагрузок сервера или рабочей станции. Для них намного лучше подойдут жёсткие диски на 10 000 об/мин.
Пропускная способность
Пропускная способность новой линейки F2 EcoGreen впечатляет, но даже F1 показывает себя весьма неплохо. Несмотря на меньшую скорость вращения шпинделя 5400 об/мин, F1 смог обойти Spinpoint T166 двухлетней давности. Следует помнить, что быстрые жёсткие диски на 7200 об/мин могут достигать сегодня 130 Мбайт/с, но 107 Мбайт/с - всё равно очень достойный результат.
Диаграммы передачи данных
Производительность приложений PCMark Vantage
Тест загрузки приложений явно показывает, что новые жёсткие диски работают лучше независимо от скорости вращения шпинделя или ёмкости.
Игровой тест включает загрузку множества мелких файлов, поэтому Spinpoint T166 на 7200 об/мин показывает себя здесь лучше. Однако два других накопителя не предназначены для запуска с них приложений или игр, когда требуется максимальная производительность.
Тест запуска Windows Vista важен для тех, кто собирается использовать один из рассмотренных накопителей в качестве системного жёсткого диска. Как и можно было ожидать, старый Spinpoint T166 на 7200 об/мин оказался первым. Но F2 EG отстаёт не так и сильно.
По итоговым баллам победителем стал Spinpoint F2 EG, который обеспечивает самую высокую производительность жёсткого диска в тесте PCMark Vantage. Энергопотребление
Тестовые результаты
Мы измеряли энергопотребление в режиме бездействия после того, как жёсткий диск 10 минут не опрашивался, но мотор шпинделя всё ещё работал. Мы получили меньшие результаты энергопотребления, чем заявила Samsung, но в любом случае видно, что линейка EcoGreen потребляет существенно меньше энергии просто в режиме бездействия.
При пиковой последовательной нагрузке жёсткие диски EcoGreen потребляют близко к уровню, который Samsung заявила "Поиском" (Seek). Опять же Spinpoint T166 требует намного больше энергии.
Проигрывание видео ограничивает нагрузку определённым потоком. В нашем тесте мы просто воспроизводили видео H.264 FullHD с жёсткого диска. В таком случае EcoGreen со скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин требует почти на 50% меньше энергии, чем Spinpoint T166.
В тесте нагрузки ввода/вывода сценария рабочей станции пропорции остаются прежними. Линейка на 5400 об/мин (EcoGreen) приводит к низкому энергопотреблению, а старый T166 потребляет намного больше. Эффективность и температура поверхности
Переходим к самому интересному: новые жёсткие диски могут и не давать большую производительность во всех тестах, но они для выполнения работы требуют существенно меньше энергии. В результате производительность на ватт фактически удваивается при переходе на два поколения, начиная со Spinpoint T166.
Поскольку производительность ввода/вывода не является сильной стороной жёстких дисков на 5400 об/мин, эффективность здесь не такая высокая, как в тесте потокового чтения выше. Однако преимущество по энергопотреблению у линейки EcoGreen достаточно серьёзное, чтобы дать высокую производительность на ватт даже под нагрузкой ввода/вывода сценария рабочей станции.
Как и можно было ожидать, снижение скорости вращения шпинделя привело к прямому уменьшению температуры поверхности накопителя. Нормализованные результаты: производительность, энергопотребление и эффективность Ниже все диаграммы нормализованы по уровню Spinpoint T166 (= 100%), которому исполнилось уже два года. Это позволяет нам быстро получить общее представление об улучшениях двух накопителей EcoGreen на 5400 об/мин по сравнению с моделью на 7200 об/мин. Нормализованные результаты производительности Мы создали небольшой индекс производительности трёх накопителей, вес пропускной способности составил 50%, производительности PCMark Vantage - 25%, производительности ввода/вывода и времени доступа - 25%.
Мы видим, что первая линейка EcoGreen на 5400 об/мин смогла обеспечить такой же уровень производительности, что и старый винчестер Spinpoint T166. Линейка F2 EcoGreen даёт больше производительности. Нормализованные результаты энергопотребления
На первой диаграмме повторяются результаты режима бездействия после 10-минутного простоя, но сейчас значения нормализованы по уровню Spinpoint T166 (100%). Модели EcoGreen на 5400 об/мин потребляют примерно 60% энергии в данном случае.
Результаты схожие и в тесте максимальной пропускной способности потокового чтения.
Как и можно было ожидать, Spinpoint F2 EcoGreen оказывается более эффективным и при ограниченных потоках данных, обходя другие жёсткие диски. Нормализованные результаты эффективности (производительность на ватт)
100% увеличение эффективности в операциях потокового чтения - прекрасный результат для экономичных моделей последнего поколения.
Поскольку производительность новых винчестеров в сценарии ввода/вывода рабочей станции не увеличивается, эффективность повышается только благодаря серьёзному уменьшению энергопотребления. Накопитель T166 оказался быстрее в этом тесте, но два жёстких диска EcoGreen работают намного более эффективно. Заключение В данной статье мы хотели сравнить три последних поколения жёстких дисков, учитывая современную тенденцию перехода со скорости вращения шпинделя 7200 на 5400 об/мин в сегменте высокой ёмкости. Это действительно имеет смысл, поскольку при уменьшении скорости вращения можно легче достичь высокого уровня ёмкости. При этом накопители данного сегмента отнюдь не должны быть максимально быстрыми: на рынке есть более скоростные жёсткие диски и твёрдотельные накопители, которые лучше подойдут в качестве системных. Как нам кажется, сегодня лучше всего купить скоростной системный накопитель, а уже потом добавить к нему эффективного и ёмкого "монстра", когда вы соберётесь делать апгрейд. Для анализа мы выбрали три жёстких диска Samsung: 500-Гбайт Spinpoint T166, который был выпущен в 2007 году; Samsung F1 EcoGreen на 5400 об/мин и 1 Тбайт 2008 года; и последнее добавление - Spinpoint F2 EcoGreen на 1,5 Тбайт. Наше тестирование показало, что увеличение плотности записи данных позволило нивелировать падение пропускной способности из-за снижения скорости вращения шпинделя при переходе от Spinpoint T166 к F1 EG. Самый последний F2 EG смог обеспечить пропускную способность уровня 110 Мбайт/с - это столько же, сколько давали терабайтные винчестеры первого поколения. Вместе с тем энергопотребление существенно снизилось, что помогло удвоить эффективность. Но есть и недостаток: меньшая скорость вращения шпинделя приводит к увеличению времени доступа и урезает производительность ввода/вывода накопителей EcoGreen. Впрочем, если вам нужен эффективный и ёмкий жёсткий диск, то с небольшим падением производительности смириться можно. Пропускная способность вполне достойная, энергопотребление снизилось до очень низкого уровня, да и нагрузки ввода/вывода более актуальны для жёстких дисков и SSD класса серверов и рабочих станций. Одно по-прежнему остаётся верным: если вы покупаете жёсткий диск, то убедитесь, что берёте модель последнего поколения.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
