Дискозависимость. Часть 1

Насколько скорость жесткого диска влияет на общую производительность ПК?


Испытателя-обозревателя жестких дисков и всякой флеши хлебом не корми, а дай позапускать какой-нибудь навороченный специфический бенчмарк, который покажет, сколько «попугаев» производительности или «ио-псов» та или иная модель покажет в нем. Всякие «иометры», «писимарки» и прочие «йо!-марки», как правило, специально спроектированы, чтобы наилучшим образом продемонстрировать разницу между дисками при тех или иных операциях непосредственно с этими дисками. И они (бенчмарки и обозреватели :)) со своим предназначением прекрасно справляются, давая нам, читателям, богатую пищу для размышлений, какую модель диска предпочесть в том или ином случае.

Но дисковые бенчмарки (да и обозреватели!) мало что говорят простому пользователю о том, как именно (и насколько) улучшится (или ухудшится) комфортность его повседневной работы с персональным компьютером, если тот или иной диск будет установлен в его систему. Да, мы будем знать, что, например, в два раза быстрее файл/директория в идеальных условиях запишется на наш диск или прочтется с него, или, скажем, на 15% быстрее станет выполняться «загрузка Выньдовс» — а точнее не она сама, на нашем конкретном компьютере, а ранее записанный на каком-то другом, совсем непонятном нам и, как правило, уже морально устаревшем ПК, специальный паттерн, который к нашему любимому ПК может иметь весьма далекое отношение. Допустим, погонимся мы за новенькой дорогой моделью диска, начитавшись всяких «авторитетных» обозревателей, потратимся, а придем домой и ровным счетом ничего, кроме сознания того, что купили крутую по чьему-то субъективному мнению вещицу, не почувствуем… То есть наш ПК как «бегал», так и продолжает «бегать», «летать» он отнюдь не стал. :)

А все дело в том, что в реальности «отдача» от быстродействия дисковой подсистемы, как правило, ощутимо маскируется отнюдь не мгновенной работой остальных подсистем нашего компьютера. В результате, даже если мы поставим втрое более шустрый (по профильным бенчмаркам) винчестер, наш компьютер в среднем по ощущениям в три раза быстрее работать вовсе не станет, и субъективно мы в лучшем случае почувствуем, что совсем чуток быстрее стали запускаться графический редактор и любимая игрушка. Этого ли мы ждали от апгрейда?

В этой небольшой статье мы, отнюдь не претендуя на всеобъемлющую полноту освещения этого многогранного вопроса, попробуем дать ответ на то, чего же все-таки в реальности ждать от дисковой подсистемы с той или иной «реперной» производительностью. Надеемся, что это позволит вдумчивому читателю сориентироваться в предмете и решить, когда и сколько тратить на очередной накопитель на «очень жестких» дисках.

 

Методология

Наилучшим образом оценить вклад скорости дисковой подсистемы в реальную работу ПК лучше… правильно! — на примере самoй «реальной работы» этого ПК. Наиболее приспособленным для этого инструментом, причем общепризнанным в мире инструментом, сейчас является профессиональный бенчмарк BAPCo SYSmark 2007 Preview (стоящий, к слову, немалых денег). Этот индустриальный тест имитирует реальную работу пользователя с компьютером, причем весьма активную, путем реального запуска (зачастую, параллельного) разных популярных приложений и выполнения типичных для того или иного рода активности пользователя заданий — чтения, редактирования, архивирования и мн. др. Детали устройства и работы SYSmark 2007 многократно описаны в компьютерной литературе и на сайте производителя (www.bapco.com), поэтому мы на них отвлекаться здесь не будем. Подчеркнем лишь главное — идеология этого теста заключается в том, что здесь измеряется среднее время реакции (отклика) компьютера на действия пользователя, то есть именно тот параметр, по которому человек судит о комфортности своей работы с ПК, о том, «ползает», «бегает» или «летает» его железный друг.

К сожалению, SYSmark 2007 Preview вышел уже давно и хотя он регулярно патчился производителем (мы здесь используем версию 1.06 за июль 2009 г.), в своей основе содержит приложения отнюдь не самые свежие, образца примерно 2005 г. Но сами-то мы всегда ли «юзаем» самые последние версии программ? Многие, например, еще на Windows XP себя очень даже комфортно чувствуют (и даже тестируют новое железо под ней!), уже не говоря о том, что не воодушевлены многосотдолларовой «гонкой офисных вооружений», по сути, навязываемой нам одной небезызвестной редмонтской компанией. Таким образом, можно считать, что SYSmark 2007 до сих пор актуален для «среднестатистического» пользователя ПК, тем более что мы здесь запускаем его на последней ОС — Windows 7 Ultimate x64. Ну а компании BAPCo нам остается пожелать поскорее преодолеть последствия финансового кризиса в ИТ-индустрии и выпустить новую версию SYSmark на базе приложений образца 2010-2011 гг.

По результатам тестов SYSmark 2007 Preview в целом и по его подтестам E-Learning, VideoCreation, Productivity и 3D, которые мы в данном случае провели для двух современных системных конфигураций ПК (на базе процессоров Intel Core i7 и i3) и пяти «реперных» накопителей разной «дисковой» производительности (то есть всего 10 протестированных систем), мы в этой статье сделаем выводы о том, как сильно тот или иной диск будет влиять на комфортность работы пользователя с ПК, то есть как сильно изменится среднее время реакции компьютера на действия активного пользователя.

Но одним SYSmark мы, конечно же, не ограничимся. Помимо проверки «дискозависимости» некоторых отдельных приложений, тестов и комплексных бенчмарков, мы «присовокупим» к оценкам влияния диска на общесистемную производительность показатели системных тестов более ли менее современного пакета Futuremark PCMark Vantage. Хотя подход PCMark и более синтетический, нежели у SYSmark, тем не менее, он в различных паттернах также измеряет скорость работы «целиком» компьютера в типичных пользовательских задачах, причем при этом учитывается и производительность дисковой подсистемы (о детальном устройстве PCMark Vantage тоже написано предостаточно, поэтому вдаваться в подробности здесь не станем). Попробовали мы привлечь и новенький (этого года) интеловский тест (HDxPRT 2010). Он отчасти напоминает по подходу SYSmark, но применительно к работе с мультимедийным контентом, хотя и оценивает не среднее время реакции пользователя, а общее время выполнения того или иного комплексного сценария. Однако дискозависимость этого теста оказалась самой минимальной (почти отсутствующей) и совершенно непоказательной, поэтому «прогнали» мы этот длительный бенчмарк не для всех конфигураций, и его результаты в этой статье не демонстрируем.

 

Тестовые конфигурации

Для первых опытов мы выбрали две базовые системные конфигурации десктопов. Первая из них основана на одном из самых производительных «настольных» процессоров Intel Core i7-975, а вторая — на младшем (на момент написания статьи) десктопном процессоре из линейки Intel Core i3 — модели i3-530 ценой чуть выше 100 долларов. Таким образом, мы проверим влияние скорости дисковой подсистемы как для топового ПК, так и для недорогого современного десктопа. Производительность последнего, кстати, вполне сравнима с таковой для современных топовых ноутбуков, поэтому мы заодно с «двумя зайцами» «убиваем» и третьего. :) Конкретные конфигурации выглядели так:

1. Топовый десктоп (или рабочая станция):

  • процессор Intel Core i7-975 (HT и Turbo Boost активированы);
  • материнская плата ASUS P6T на чипсете Intel X58 с ICH10R;
  • 6 Гбайт трехканальной памяти DDR3-1333 (тайминги 7-7-7);
  • видеоускоритель AMD Radeon HD 5770.

2. Дешевый десктоп (а также медиацентр или топовый ноутбук):

  • процессор Intel Core i3-530 (2 ядра + НТ, 2,93 ГГц);
  • материнская плата Biostar TH55XE (чипсет Intel H55);
  • 4 Гбайт двухканальной памяти DDR3-1333 (тайминги 7-7-7);
  • видеоускоритель AMD Radeon HD 5770.

Реперные дисковые подсистемы, которые выступали в качестве системных накопителей для данных конфигураций, мы выбрали исходя из того, чтобы они составляли шаг примерно 50 Мбайт/с по максимальной скорости последовательного чтения/записи:

  1. типичный SATA SSD на MLC-памяти (≈250 Мбайт/с на чтение, ≈200 Мбайт/с на запись);
  2. типичный 3,5-дюймовый SATA-«семитысячник» на 1 Тбайт (≈150 Мбайт/с на чтение/запись);
  3. быстрый 2,5-дюймовый SATA-«семитысячник» на 500 Гбайт (≈100 Мбайт/с на чтение/запись);
  4. SATA-«семитысячник» малой емкости со скоростью чтения/записи в районе 50 Мбайт/с;
  5. ноутбучный SATA-«пятитысячник» со скоростью чтения/записи в районе 50 Мбайт/с.

Такая градация позволит нам, не привязываясь к частным моделям, составить условную сетку реперных точек, пользуясь которыми можно приблизительно спрогнозировать поведение того или иного диска в качестве системного в компьютерах описанных выше конфигураций, а также промежуточных и некоторых старых. В наших экспериментах в качестве конкретных моделей по каждому из пяти пунктов выступали следующие жесткие диски:

  1. Patriot TorqX PFZ128GS25SSD (IDX MLC SSD 128 Гбайт);
  2. Hitachi Deskstar 7K1000.C HDS721010CLA332 (1 Тбайт);
  3. Seagate Momentus 7200.4 ST950042AS (500 Гбайт);
  4. Hitachi Travelstar 7K100 HTS721010G9SA00 (100 Гбайт);
  5. Toshiba MK1246GSX (5400 об/мин, 120 Гбайт).

Подчеркнем, что наши тестовые конфигурации не нацелены на оценку влияния данных конкретных (примененных нами в этих тестах) моделей жестких дисков, но эти конфигурации фактически представляют «интересы» не только тех или иных десктопов, но также (опосредованно) медиацентров, мини-ПК и мощных ноутбуков. И пусть использованная нами модель видеокарты вас не смущает — подавляющее большинство из демонстрируемых нами здесь результатов бенчмарков несущественно зависит (или вовсе не зависит) от производительности видеоускорителя.

 

Быстродействие собственно накопителей

Прежде чем перейти к результатам нашего исследования дискозависимости системной производительности, кинем краткий взгляд на быстродействие самих накопителей, которое мы оценивали нашим традиционным способом — при помощи профильных дисковых бенчмарков. Средняя скорость случайного доступа к этим дискам показана на следующей диаграмме.

Понятно, что SSD вне досягаемости с типичными для себя 0,09 мс, десктопный «семитысячник» чуть шустрее шевелит «усами», чем ноутбучные «семитысячники», хотя, например, модель Hitachi 7K100 по среднему времени доступа может посоперничать с рядом 3,5-дюймовых «семитысячников» прошлых лет, имеющих сходную емкость и скорость линейного доступа. Последняя для наших реперных дисков приведена на следующей диаграмме.

«Пятитысячник» от Toshiba по этому параметру чуть быстрее, чем «семитысячник» Hitachi 7K100, однако уступает последнему по времени случайного доступа. Посмотрим, что окажется важнее для типичной работы десктопа и есть ли реальная разница от применения этих дисков, по сути, разных классов.

В качестве любопытной информации попутно приведем показатель, которым Windows 7 встроенным «в себя» бенчмарком оценивает полезность того или иного реперного накопителя.

Подчеркнем, что для обеих тестовых систем Windows 7 оценила видеоускоритель HD 5770 на 7,4 балла (по графике и игровой графике), а процессор и память получили оценки, соответственно, 7,6 и 7,9 для старшей и 6,9 и 7,3 для младшей из наших тестовых систем. Таким образом, диски — это самое слабое звено данных систем (по «мнению» Windows 7). Тем более заметным, по идее, должно быть их влияние на общесистемную производительность ПК.

Последней в этом параграфе будет диаграмма с результатами сугубо дисковых тестов PCMark Vantage, показывающая типичную диспозицию выбранных накопителей в традиционных обзорах жестких дисков, где подобными тестами оперируют обозреватели для вынесения своего сурового вердикта.

Более чем пятикратное преимущество SSD над НЖМД в этом конкретном бенчмарке (PCMark Vantage, HDD Score) — эти типичное положение на данный момент (впрочем, в ряде других десктопных бенчмарков разрыв все же поменьше). К слову, обратите внимание, что результаты дисковых тестов крайне слабо зависят от системной конфигурации — они примерно одинаковы для процессоров, в 10 раз отличающихся друг от друга по цене, а также в пределах погрешности одинаковы для x64- и x86-случаев. Кроме этого, отметим, что старший из выбранных нами НЖМД опережает младший по «чисто дисковой» производительности примерно вдвое. Посмотрим, как этот разрыв в 5-10 раз по дисковым бенчмаркам скажется на реальной работе ПК.

 

Результаты общесистемных тестов

Для начала — диаграмма с итоговым рейтингом всех 10 систем в тесте SYSmark 2007.

Как и «предрекал» нам индекс Windows 7, нет никакой практической разницы между системами с двумя младшими из выбранных нами реперных дисков, хотя это и диски разных классов (7200 и 5400 об/мин). Интересно и то, что производительные модели SATA-семитысячников форм-факторов 3,5 и 2,5 дюйма, причем различающиеся между собой вдвое по емкости (читай — на старшем примерно вдвое меньше перемещаются головки при выполнении одного и того же общесистемного теста), почти в полтора раза — по скорости линейно доступа и заметно — по скорости случайного доступа, так вот эти две модели в реальных ПК ведут себя практически одинаково, то есть вы при всем желании на своих «человеческих» ощущениях не почувствуете между такими системами никакой разницы в комфорте при типичной работе с приложениями. Зато после апгрейда на один из них с одной из наших младших реперных дисковых подсистем прибавка в среднем составит около 15% (напомним, что по чисто дисковой производительности они различаются примерно вдвое!). Это вполне актуальная ситуация и для ноутбука (замена устаревшего пятитысячника на емкий топовый семитысячник), и для десктопа (апгрейд старого семитысячника на новый терабайтник).

Но 15% — это много или мало? Автору этих строк думается, что это, на самом деле, очень мало! Фактически, это почти предел нашей дифференциации по ощущениям (≈1 дБ). Мы, как биологические индивиды, явно ощущаем разницу во времени протекания процессов (и воспринимаем разницу в других «аналоговых» величинах), если эта разница составляет хотя бы процентов 30-40 (это примерно соответствует 3 дБ логарифмической шкалы восприятия нами различных внешних раздражителей). В противном случае нам, в общем-то, все равно. :) А еще лучше, если разница по времени между процессами будет двукратная (6 дБ). Тогда мы точно скажем, что система/процесс явно ускорился. Но это, увы, далеко не случай показанной выше диаграммы с SYSmark 2007. Таким образом, если после апгрейда НЖМД вы не будете специально сидеть с секундомером в руке или гонять специализированные дисковые бенчмарки, то о прибавке комфортности своей работы вы вряд ли узнаете!

Чуть иной случай — с апгрейдом НЖМД на SSD. Тут уже в рамках старшей модели ноутбука, например, прибавка средней общесистемной производительности составит около 30%. Да, мы сможем это почувствовать. Но вряд ли при этом скажем, что система стала «летать». Даже в случае топового настольного ПК применение SSD вместо одного НЖМД даст нам лишь 20-40% уменьшения среднего времени реакции ПК на действия пользователя (это при 5-10-кратной разнице в скорости самих дисков!). Я отнюдь не хочу сказать, что на отдельных частных задачах, связанных с активным использованием диска, вы не скажете «вау!». Но в целом ситуация будет отнюдь не столько радужная, как порой описывается тестерами жестких дисков. Причем, применять SSD в слабеньких ПК, как мы видим из этой диаграммы, вряд ли очень целесообразно — средняя прибавка комфортности работы будет на уровне порога индивидуальной различимости. А наибольший эффект от SSD вы почувствуете в мощных ПК.

Впрочем, не все так уж грустно! Например, анализируя положение в разных паттернах SYSmark 2007, можно прийти к следующим выводам. Так, при выполнении задач определенного профиля (в данном случае, работа с 3D и сценарий E-Learning) действительно почти нет разницы, каким диском вы при этом пользуетесь (разница между нашим старшим и младшим реперами составляет «неразличимые» нами 5-15%). И здесь совсем нет смысла тратиться на новый быстрый диск! Однако с другой стороны, на ряде задач (в частности, сценарий VideoCreation, активно использующий редактирование видео и аудио) вы все же сможете почувствовать «ветерок в ушах»: для мощного десктопа сокращение среднего времени реакции ПК на действия пользователя от применения SSD может достигнуть заветных 2 раз (см. диаграмму ниже), да и для менее мощной десктопной системы, а также топового ноутбука польза от применения SSD в сценариях VideoCreation и Productivity совершенно очевидна (в VideoCreation, к слову, и топовые НЖМД ведут себя очень даже достойно). Таким образом, мы в очередной приходим к навязшему на зубах постулату: универсальных решений не существует, и конфигурацию своего ПК надо подбирать, руководствуясь тем, какие конкретные задачи вы на нем собираетесь решать.


Но не «сисмарком» единым!.. Мы также прогнали на наших 10 реперных системах достаточно большое количество традиционных тестов и бенчмарков, чтобы попытаться выявить хоть какую-то дискозависимость. К сожалению, большинство из этих тестов устроено таким образом, чтобы нивелировать влияние дисковой системы на результат тестов. Поэтому ни в многочисленных играх, ни в комплексных 3DMark Vantage, ни в SPEC viewperf и ряде других задач, включая кодирование видео в тестах x264 HD Benchmark 3.0 и Intel HDxPRT 2010 (и уж тем более в разных тестах процессора и памяти) никакой «дискозависимости» мы не заметили. То есть мы просто честно убедились в том, чего, собственно и ожидали. К слову, именно поэтому мы не воспользовались здесь традиционной методикой теста процессоров сайта iXBT.com, практикующей преимущественно бенчмарки в отдельных приложениях. Результаты этих многочисленных, но «бесполезных» для темы данной статьи задач, мы закономерно опускаем. Другое дело — еще один комплексный тест оценки общесистемной производительности ПК — PCMark Vantage. Взглянем на его результаты для наших реперных систем и случаев 32- и 64-битного исполнений приложений.




Глупо отрицать очевидное — согласно методике оценки теста PCMark Vantage, преимущество систем с SSD неоспоримо и порой более чем двукратно по сравнению с младшими из наших реперных НЖМД (но все же не 10-кратно). А разница между быстрыми десктопным и ноутбучным винчестерами и здесь не так уж очевидна. И уж всяко неразличима в «реальности, данной нам», как известно, «в ощущениях». Оптимально в данном случае ориентироваться на «верхний» блок «PCMark» на этих диаграммах, показывающий «главный» индекс общесистемной производительности этого бенчмарка.

Да, можно спорить, что это в определенном смысле «синтетика», куда менее реалистичная, чем имитация работы пользователя в тестах типа SYSmark. Однако паттерны PCMark Vantage учитывают много таких нюансов, которые пока что отсутствуют в SYSmark. Поэтому тоже имеют право на жизнь. А истина, как известно «где-то рядом» (и этот перевод, как известно, неточен). :)

 

Заключение

Наше первое исследование дискозависимости общесистемной производительности современных ПК топового и среднего уровней на примере десятка реперных конфигураций показало, что в большинстве традиционных задач простой пользователь вряд ли почувствует (по своим ощущениям от работы компьютера) большую разницу от применения более быстрого или более медленного диска из тех, что сейчас представлены на рынке или продавались не так давно. В большинстве задач, не связанных напрямую с постоянной активной работой с диском (копирование, запись и чтение большого объема файлов на предельной скорости), дискозависимость системной производительности либо отсутствует вовсе, либо не настолько велика, чтобы мы ее реально почувствовали (ощутили) по уменьшению среднего времени отклика системы на наши действия. С другой стороны, безусловно, существует немало задач (например, обработка видео, профессиональная работа с фото и пр.), в которых дискозависимость заметна. И в этом случае применение высокопроизводительных дисков и, в частности, SSD, способно положительно повлиять на наши ощущения от работы ПК. Но шустрый диск и SSD — это не панацея. Если ваш компьютер работает недостаточно быстро, то к апгрейду имеет смысл подходить строго в соответствии с теми задачами, которые при помощи этого ПК предполагается решать. Чтобы вдруг не испытать разочарования от потраченных без реальной пользы денег.




Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.