Винчестеры Hitachi Deskstar 7K400 и 7K250


В далеком 1853 году парусная эскадра США — линейные корабли, фрегаты и корветы — прибыли в Японию под командованием капитана Мэтью Пэрри (Matthew Perry). Миссия командора заключалась в том, чтобы заключить договор с наглухо закрытой тогда для иностранцев Японией, который бы гарантировал американским купцам право торговать в японских портах и возможность для американцев проживать в Японии. «Черный корабль» командора, или по-японски — «Kurofune», приобрел тогда печальную славу в японской истории как нарицательный образ, связанный с «открытием» дверей страны восходящего солнца для иностранцев и началом американо-японских взаимоотношений, которые принесли с собой как многочисленные конфликты и войны, так и обоюдную пользу…

Сто пятьдесят лет спустя — в 2003 году — японская компания Hitachi, объединившись со storage-подразделением американской IBM и образовав новую компанию Hitachi Global Storage Technologies, полную новых «наполеоновских» планов (среди которых — стать со временем самым крупным производителем магнитных накопителей) и богатейшего опыта специалистов обеих компаний по проектированию и изготовлению жестких дисков, решила начать разработку новых настольных винчестеров небывалого доселе объема — 400 Гбайт. За плечами команды разработчиков IBM уже были многочисленные поколения настольных накопителей, последними из которых являлись диски серий Vancouver (Deskstar 120GXP или в «простонародии» — AVVA) и Vancouver 2 (Deskstar 180GXP или AVV2), основанные на 40-гигабайтных и 60-гигабайтных пластинах соответственно и насчитывающие до трех магнитных пластин в старших моделях. Кроме того, у IBM был почти готов к началу массового производства и Vancouver 3 (да-да, имя «Ванкувер» тогда осталось жить, хотя для кого-то это до сих пор является новостью ;)), получивший в стенах новой компании официальное название Deskstar 7K250 (а у «юзеров» — VLAT/VLSA по ключевым буквам в маркировке моделей), базирующийся уже 80-гигабайтных пластинах, старшая модель которого емкостью 250 Гбайт также использовала три пластины и шесть головок. Эти диски поступили в продажу осенью 2003 года и показали себя весьма достойно.

И поскольку в последнее время наращивать плотность записи на пластины стало все сложнее и сложнее (см., например, «Итоги 2004 года»), то новые 400-гигабайтные модели Hitachi стали делать на проверенных временем 80-гигабайтных магнитных блинах, упаковав целых пять таких пластин (и 10 головок) в стандартный 3,5-дюймовый корпус! Как говорится, «взялись за хорошо забытое старое» — ведь задолго до этого у знаменитых «дятлов» и ранее у IBM регулярно бывало по 5 пластин в старших десктопных дисках — серий Deskstar 75GXP, 34GXP/37GP, 22GXP/25GP и 14GXP/16GP. :) Честно говоря, я не припомню, чтобы ещё кто-нибудь из «дискостроителей» в недавнем прошлом (если не брать в расчет пятипластинную модель IBM DTLA-307075 образца 2000 года и отдельные более ранние модели IBM серий Deskstar) мог похвастать подобным достижением — 8 головок на 4 пластины прежде считалось лучшим достижением для трехдюймовых дисков с интерфейсом ATA, а более «плотная» упаковка блинов была уделом избранных SCSI-накопителей. Так что можно констатировать, что объединенной команде Hitachi-IBM удалось в своем первом десктопном проекте в каком-то смысле совместить технологии enterprise- и desktop-уровней на современном этапе (или вспомнить свое «голубое» прошлое).

Первое детище Hitachi GST получило символическое внутреннее (не маркетинговое) имя — «Kurofune». В честь того «черного корабля», который ровно 150 лет назад стал символом проникновения американцев на японский рынок, получения обоюдной выгоды от этого и, будем надеяться, не ассоциирующийся в данном случае с конфликтами и войнами между сторонами. :) А официально эти диски были названы Hitachi Deskstar 7K400. О них — и рассказ в этой статье.

Участники испытаний

Диски Hitachi Deskstar 7K400 невозможно рассматривать вне отрыва от их непосредственных предшественников — Hitachi Deskstar 7K250 и IBM Deskstar 180GXP. К тому же мы, рассмотрев в 2004 году Serial ATA и UltraATA-модели среднего объема серии Deskstar 7K250 (см. обзоры по линкам), пока не тестировали старшую SerialATA-модель линейки Deskstar 7K250 (Vancouver 3) емкостью 250 Гбайт — HDS722525VLSA80, которая сама по себе также представляет немалый интерес — в частности, как «предтеча» Deskstar 7K400 (Kurofune). Поэтому модель HDS722525VLSA80 также будет героиней нашего сегодняшнего обзора, наряду с моделями HDS724040KLSA80 и HDS724040KLAT80 серии Deskstar 7K400 с последовательным и параллельным интерфейсом соответственно, выпущенными год спустя.



Основные паспортные характеристики дисков Hitachi серий Deskstar 7K400, 7K250 и 180GXP представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики дисков Hitachi Deskstar 7K400, 7K250 и 180GXP со скоростью вращения шпинделя 7200 об./мин.

Серия Deskstar
  7K400 7K250 180GXP
Емкость моделей, Гбайт 400 250, 200, 160, 120, 80, 40 180, 120, 80, 60
Число головок/пластин 10/5 6/3 и менее 6/3 и менее
Плотность записи, Гбайт на пластину ( Гбит/кв. дюйм ) 80 (62) 80 (62) 60 (45,5)
Максимальная скорость чтения/записи данных на пластине, Мбит/с 757 757 699
Скорость чтения/записи данных на пластине, Мбайт/с 61,4 -29,8
(зоны с 0 по 29)
61,4 -29,7
(зоны с 0 по 30)
56,3 -29,4
(зоны с 0 по 27)
Среднее время поиска при чтении, мс 8,5 8,5/8,8 8,5/8,8
Логический интерфейс ATA-7 ATA-7 ATA-6
Физический интерфейс UltraATA/133 и Serial ATA UltraATA/100 и Serial ATA UltraATA/100
Скорость передачи данных по интерфейсу, Мбайт/с 133 (pata) и 150 (sata) 100 (pata) и 150 (sata) 100
Размер буфера данных, Мбайт 8 8 или 2 8 или 2
Размер области буфера под firmware, Кбайт 271 260 227
Гарантированное количество старт-стоп циклов 50 000 50 000 40 000
Акустически шум вращения, дБА 31 30 (3 диска)
28 (2 диска)
26 (1 диск)
30 (3 диска)
28 (2 диска)
26 (1 диск)
Акустически шум поиска, дБА нет данных нет данных нет данных
Ударостойкость в работе (2 мс), G 55 55 55
Ударостойкость при хранении (2 мс), G 225

350 (1 и 2 пласт.)
300 (3 пластины)

350 (1 и 2 пласт.)
300 (3 пластины)
Температура, С, вкл.(выкл.) +5…55 (-40…+65)
Потребление энергии, не более, ватт, при: запуске-раскрутке
и в покое (idle)

30 (2A@12V)
9(pata)/ 9,6(sata)
24 (1,72A@12V)
5-7(pata)/ 5,6-7,6(sata) — в зависимости от количества пластин
28 (2A@12V)
5,0-7,0 — в зависимости от количества пластин
Вес, грамм, не более 700 640 640

Можно заметить, что диски серий 7K400 и 7K250 используют практически одинаковые 80-гигабайтные магнитные пластины (возможно, немного по-разному отформатированные) с плотностью записи 62 Гбит на кв. дюйм, имеющие одинаковую макс. и мин. скорость чтения-записи. Наличие пяти пластин и 10 головок в дисках Kurofune отнюдь не ухудшило паспортные значения времени доступа к диску — те же средние 8,5 мс, что и у дисков серий 7K250 и 180GXP. Да и остальные характеристики, кроме, разве что, акустического шума, ударостойкости, энергопотребления и веса, остались теми же, что и у 7K250. Впрочем, если по акустике, весу и области буфера, «отъедаемой» firmware, неизбежные «ухудшения» Kurofune по сравнению с Vancouver 3 нельзя назвать существенными, то по энергопотреблению и ударостойкости «новички» потеряли по сравнению со «старичками» заметно больше — потребление возросло минимум на 2 ватта (по сравнению со старшими моделями 7K250; кстати, значения энергопотребления, указанные на крыше дисков, не всегда совпадают с теми, что отмечены в спецификациях на сайте компании), так что Kurofune может потребоваться дополнительное охлаждение (более 10 ватт в работе — это не шутка), а ударостойкость при хранении на уровне 225G была характерна для настольных дисков года четыре назад. К счастью, «рабочая» ударостойкость новых дисков не ухудшилась.

Серия Deskstar 7K400 состоит всего из двух моделей — емкостью по 400 Гбайт с последовательным и параллельным интерфейсами. Менее емкие модели Hitachi Deskstar по-прежнему относятся к серии 7K250. Впрочем, очень скоро Hitachi должна объявить новую серию своих настольных дисков, где все может заметно измениться. Правда, когда те диски появятся в продаже, пока сказать сложно, поэтому потребители еще долго будут вынуждены покупать 7K400 и 7K250.

Отличия двух моделей серии 7K400 друг от друга заключаются фактически только в разном интерфейсе — UltraATA/133 и Serial ATA (см. таблицу 2).

Таблица 2. Спецификации дисков Hitachi Deskstar 7K400 с разными интерфейсами.

colspan="3"
Модели Deskstar 7K400 HDS724040KLAT80 HDS724040KLSA80
Интерфейс UltraATA/133 Serial ATA 1.5Gb/s
Емкость, Гбайт1 400 400
Количество головок и пластин 10/5 10/5
Буфер данных, Мбайт2 8
Скорость вращения, об./мин. 7200
Media transfer rate (max. Mbits/sec) 757
Interface transfer rate (max. MB/sec) 100 (?) 150
Sustained data rate (MB/sec) 61,4 -29,8 (zone 0-29)
Seek time average, (read, typical (MS)) 8,5
Reliability
Error rate (non-recoverable) 1 in 10E14
Start/stops (at 40° C) 50 000
Acoustic
Idle (Bels) 3,1
Power
Requirement +5 VDC (+/- 5%), +12 VDC (+10%/-8%)
Dissipation
Startup current (max. A) 2,0 (+12V) & 1.1 (+5V) 2,0 (+12V) & 1.2 (+5V)
Idle (W) 9,0 9,6
Physical size
Height (mm) 25,4
Width (mm) 101,6
Depth (mm) 146
Weight (max. g) 700
Environmental characteristics
Operating
Ambient temperature 5° to 55° C
Relative humidity (non-condensing) 8% to 90%
Shock (half sine wave, 2ms) 55G
Vibration (random (RMS) 0,67G for horizontal, 0,56G for vertical
Non-operating
Ambient temperature -40° to 65° C
Relative humidity (non-condensing) 5% to 95%
Shock (half sine wave, 2ms) 225G
Vibration (random (RMS) 1,04G rms (XYZ)

1 Здесь гигабайт равен одному миллиарду байт, форматированная емкость может быть меньше.
2 Емкость буфера включает в себя область для микропрограммы диска объемом 271 Кбайт.

Причем, если для 7K250 заявлен интерфейс ATA-7 и UltraATA/100 со скоростью передачи данных 100 Мбайт/с. (напомню, что для 180GXP использовался ATA-6 с такой же скоростью), то для 7K400 тот же ATA-7 уже фигурирует в спецификациях вместе с UltraATA/133 (о чем честно рапортуют и информационные утилиты, демонстрируя максимальный режим UDMA-6 для SATA/UATA моделей 7K400 и макс. режим UDMA-5 для SATA/UATA моделей серии 7K250), хотя в паспорте его скорость по-прежнему указана как 100 Мбайт/с., а не 133 Мбайт/с., как полагалось бы истинному UltraATA/133 (UDMA-6). Впрочем, непосредственные измерения показывают, что UATA-диск 7K400 действительно способен работать со скоростью интерфейса выше 100 Мбайт/с., то есть UltraATA/133 для него — не пустая декларация, а практическая реальность, а в спецификации на сайте вкралась ошибочка.

Кроме того, различия в интерфейсе между моделями 7K400 приводят и к повышенному энергопотреблению SATA-модели — примерно на полватта, как, впрочем, и для серии 7K250.

Модели серий 7K400 и 7K250 с интерфейсом Serial ATA 1.0, к сожалению, лишены модной нынче поддержки Native Command Queuing (NCQ) — поддержка NCQ появится лишь в дисках Hitachi следующего поколения, которые должны быть объявлены в январе 2005 года. (После того, как этот обзор был уже написан, Hitachi объявила свои новые настольные диски Deskstar 7K500 и Deskstar T7K250 с поддержкой SATA II). А для организации интерфейса Serial ATA тут по-прежнему (как и у 7K250) применяется «проверенная временем» схема с контроллером параллельного интерфейса (здесь — на чипе Infineon 08K 1054 SAB-M3054C21, см. фото)

 

Контроллеры интерфейсов UltraATA (слева) и Serial ATA (справа) у дисков Hitachi Deskstar 7K400 (модели HDS724040KLAT80 и HDS724040KLSA80 соответственно).

и мостом-транслятором интерфейсов из параллельного в последовательный на «сверхпопулярном» (в недалеком прошлом) чипе Marvell 88i8030.


Кстати, в дисках серии 7K250 (в частности, в испытываемой нами здесь SATA-модели HDS722525VLSA80) применяется тот же самый контроллер параллельного интерфейса — Infineon 08K 1054 SAB-M3054C21, хотя, как мы отмечали выше, и по спецификациям, и по информационным утилитам максимальный скоростной режим контроллера дисков в сериях 7K400 и 7K250 различается: UDMA 6 (ATA-133) для первых и UDMA 5 (ATA-100) для вторых (чип Marvell поддерживает вплоть до UDMA 6).

А вот и сами герои нашего обзора:

 


 

 

Диски Hitachi серий Deskstar 7K400 и 7K250: модели HDS724040KLAT80 (вверху) и HDS724040KLSA80 (в центре) с интерфейсами UltraATA и Serial ATA соответственно и HDS722525VLSA80 (внизу).

На вид модели немного различаются: на верхней крышке «пятиблиновых» банок снова появился крепежный винт над осью шпинделя (видимо, «усиливает» механическую конструкцию, как было и в дисках IBM в эпоху «дятлов»), а печатные платы 7K400 увеличились в размере относительно аналогичных (по интерфейсу) моделей 7K250. Немного изменилась и форма массивной пластины с обратной стороны банки.

Радует и то, что для SerialATA-моделей Hitachi использует «двойное» питание — запитывать накопитель можно либо через новый стандартный разъем питания SerilaATA (что необходимо, например, для использования этих дисков в «стораж-корзинах» и мобайл-рэках), либо через традиционный четырехконтактный (который гарантированно присутствует на любом, даже старом блоке питания).

Правда, при практических испытаниях SATA-накопителей серий 7K250 и 7K400 я столкнулся с тем, что при запитке через SATA-разъем питания эти «дятлы» :) работали не очень стабильно и иногда прямо посреди тестов начинали «щелкать клювом», пардон, головками (неожиданные и многократные циклы парковки-распарковки). Этот негативный эффект пропал только после того, как диски были запитаны «по старинке» — через 4-контактный разъем (с дисками других производителей такого не наблюдалось). Спишем это на «эффект присутствия» и будем надеяться, что при эксплуатации с должными блоками питания или переходниками питания такого происходить не будет.

Кроме того, технология Rotation Vibration Safeguard улучшает производительность дисков в условиях повышенной вибрации и рассчитана на совместное использование 3 и более дисков. Latched SATA connector — это улучшенная защелка разъемов Serial ATA, предотвращающая саморассоединение коннекторов — например, при сильной вибрации.

Hitachi особо подчеркивает, что диски Deskstar 7K400 предназначены не только для традиционных высокопроизводительных и игровых ПК и рабочих станций, но и для NearLine Storage (бэкап с диска на диск, хранение постоянного контента и архивов, предотвращения потери данных и их восстановления), а также в цифровых видеорекордерах, домашних медиа-серверах и устройствах видеоредактирования и видеохранилищах. Подчеркивается также, что диски используют последнюю технологию интерфейса — ATA-7, в котором предусмотрен специальный набор команд для передачи потоковых данных (в том числе, аудио и видео) и улучшена диагностика по SMART (в том числе, самодиагностика). Среди полезных особенностей ATA-7 можно отметить чтение атрибутов накопителя и конфигурирование буфера диска для наилучшей производительности, запись ошибок при потоковой передаче данных с целью уменьшения задержек в процессе восстановления ошибок передачи и получения полного восстановления данных после ошибок.

Помимо отмеченных выше трех «топовых» моделей серий 7K400 и 7K250 в нашем обзоре для сравнения принимают участие еще две модели накопителей Hitachi (с дисками других производителей мы сравним их в другой раз) — винчестер HDS722516VLAT20 объемом 160 Гбайт также из серии Deskstar 7K250, но с интерфейсом UltraATA/100 и буфером 2 Мбайт (все остальные модели в этом обзоре имеют буфер 8 Мбайт), и старший диск предыдущего поколения (на трех 60-гигабайтных пластинах) — IBM/Hitachi Deskstar 180GXP, модель IC35L180AVV207-1 объемом 180 Гбайт с интерфейсом UltraATA/100 и буфером 8 Мбайт.

Методика тестирования скоростных показателей

Для тестов жестких дисков применялся стенд в составе:

  1. Процессор Intel Pentium 4 3.0C
  2. Материнская плата ABIT IC7-G на чипсете i875P
  3. Системная память 2×256 Мбайт DDR400 (тайминги 2.5-3-3-6)
  4. Видеокарта Matrox Millennium G400
  5. Основной жесткий диск Seagate Barracuda SATA V
  6. Блок питания Zalman ZM400A-APF, 400 ватт
  7. Корпус Arbyte YY-W201BK-A

Диски жестко закреплялись на металлическом шасси корпуса системного блока и подключались к контроллеру интерфейса UltraATA/100 или Serial ATA моста ICH5 на материнской плате. Основной винчестер был «мастером» на первом канале контроллера чипсета, а испытуемый диск подключался «мастером» на второй канал этого же контроллера. Все без исключения испытанные в данном обзоре диски без проблем проработали, по крайней мере, в течение шести дней активных тестирований без ухудшения характеристик и не перегреваясь. Никакого дополнительного отвода тепла от дисков (специальные кулеры и вентиляторы) не осуществлялось. Перед тестированием диски прогревались в течение 20 минут запуском программы с активным случайным доступом.

Испытания проводились под управлением операционной системы MS Windows XP Professional SP1. Винчестеры тестировались как неразмеченными на разделы (в тестах Intel Iometer, H2Benchw и AIDA32), так и разбивались и форматировались штатными средствами операционной системы в зависимости от вида теста: одним NTFS-разделом максимально возможной емкости для тестов среднего времени доступа и снятия графика скорости чтения в WinBench 99 и двумя равновеликими разделами NTFS или FAT32 для остальных тестов (WinBench Disk WinMark 99, копирования файлов различными паттернами, теста ATTO Disk Benchmark, теста многопотокового чтения/записи Nbench 2.4 и теста быстродействия дисков в программе Adobe Photoshop). Разделы NTFS имели размер в половину объема диска каждый (то есть второй раздел начинался ровно со второй половины диска), а разделы FAT32 имели размер по 32768 Мбайт, причем первый начинался в начале диска (на самых «быстрых» дорожках), а второй — ровно с середины диска по объему. Размер кластеров NTFS и FAT32 выбирался по умолчанию — 4 и 16 Кбайт соответственно.

Для определения физических характеристик дисков (среднего времени доступа, скорости интерфейса и линейной скорости чтения/записи пластин) использовались тесты AIDA32, H2benchw и WinBench 99. Для оценки общей производительности мы используем многочисленные паттерны в Intel Iometer, неплохой тест C'T H2Benchw, работу с диском программы Adobe Photoshop, многопотоковые чтение и запись файлов и общепризнанный WinBench 99 (хотя на последний мы не очень опираемся в выводах, поскольку неоднократно была замечена оптимизация дисков именно под него).

Результаты тестов физических параметров

Сначала — графики скорости линейного чтения дисков (кликните по иконкам, чтобы посмотреть полноразмерные графики).

HDS724040KLAT80
HDS724040KLSA80
HDS722516VLAT20
HDS722525VLSA80
IC35L180AVV207-1

Сперва отмечу, что для испытанных дисков серий 7K400 и 7K250 не наблюдалось такого негативного эффекта, как «зашумление» и «плавание» графика, который был замечен ранее для старшей модели 180GXP. Несмотря на более емкие 80-гигабйатные пластины, разработчикам удалось добиться более уверенного «приема данных» головками. :) Hitachi пока использует «традиционный» подход к форматированию пластин, хотя для будущих серий ее настольных дисков можно ожидать появления так называемого «адаптивного» форматирования пластин, которое уже давно применяется в мобильных накопителях этой компании с целью повышения плотности записи (до 70 Гбит на кв. дюйм против 62 Гбит у настольных дисков того же поколения) и надежности работы.

Очевидно, что графики для дисков (в пересчете на одну пластину) в рамках каждой из серий (7K400 и 7K250) практически совпадают, а вот графики между сериями — несколько различаются. Во-первых — по количеству и расположению зон форматирования: визуально я насчитал четко выраженных 19 зон для 7K400 и 24 зоны для 7K250 (в спецификациях заявлено 29 и 30 зон соответственно). А во-вторых, зоны форматирования для моделей 7K400 и 7K250 явно различаются почти по всему объему пластины. Наиболее сильно это различие заметно в первых (наиболее быстрых) двух третях диска, где у 7K250 в среднем зоны расположены «выше» (то есть скорость чтения-записи явно больше), и лишь в последней трети пластин можно обнаружить некоторое совпадение зон для разных серий дисков.

Последнее проявляется и в том, что если по максимальной (в самом начале диска) скорости линейного чтения диски 7K400 немного (гомеопатически) опережают накопителей серии 7K250, то по средней по пластине скорости чтения предшественники заметно (на 3%) быстрее новичков, см. диаграмму ниже. А, например, в центре диска 7K250 быстрее новичков на 10 процентов! Да и по минимальной скорости 7K400 чуть медленнее старичков.

По скорости работы интерфейса (UltraATA или Serial ATA) диски IBM/Hitachi были всегда очень быстрыми. Разброс между моделями и сериями тут практически отсутствует, а диски SATA примерно на 20% быстрее по интерфейсу своих UltraATA/100 собратьев. Впрочем, при буфере 8 Мбайт это различие вряд ли станет определяющим в плане производительности накопителей в приложениях.

По реальному среднему времени доступа самой быстрой оказалась старшая SATA-модель серии 7K250 — всего 12 мс, что заметно лучше чем у конкурентов (других производителей). Хотя, справедливости ради, отметим, что даже модели серии 7K400 с весьма тяжелым блоком из 10 головок отстали от лидера мизерно и опережают по этому параметру большинство конкурентов, а также шестиголовочный диск предыдущего поколения — IBM 180GXP.

Как вы уже, наверное, поняли, все современные настольные диски Hitachi поддерживают управление акустикой поиска через регистр Acoustics Management. По умолчанию «акустика» моделей серий 7K400 и 7K250 была установлена в положение disabled (состояние регистра — 255dec) и при этом диски прилично трещат во время активного поиска — особенно модели 7K400! Однако изменив (например, утилитой Hitachi Feature Tool) значение этого регистра на 128dec (или любое другое меньше 192dec) можно существенно снизить громкость поиска. Среднее время доступа при это возрастает примерно на 4 мс — до 16 с небольшим миллисекунд. В данном обзоре мы оттестировали SATA-модель 7K400 как при нормальном, так и при тихом медленном поиске, чтобы понять, сколько быстродействия мы потеряем в угоду тишине.

Дополнительную информацию дает сопоставление среднего времени доступа, измеренного отдельно для чтения и записи — по тому, как падает среднее время доступа при записи относительно чтения, можно попытаться судить, в частности, об эффективности работы алгоритмов отложенной записи и кэширования записываемых данных в буфере диска.

И тут мы видим заметные различия в firmware накопителей Hitachi разных серий! Во-первых, для дисков серии 180GXP этот показатель очень невыразителен (особенно, по нынешним временам) — он отстает «по записи» от современных дисков Hitachi очень сильно! Во-вторых, SATA-модели везде немного опережают UATA-модели при записи — видимо, скорость заполнения буфера по более быстрому интерфейсу тут уже оказывает свое влияние. В-третьих, диски серии 7K250 имеют явно лучший показатель доступа при записи (то есть отложенную запись), чем более новые 7K400. И, наконец, при переводе накопителя 7K400 в режим тихого поиска среднее время при записи у него заметно улучшается!!! Что может служить основанием предполагать, что в таком режиме алгоритмы отложенной записи могут меняться на более эффективные! (Напомню, что ранее подобное предположение я выдвинул при рассмотрении накопителей Hitachi Travelstar 7K60, хотя тогда оснований для подобных выводов было меньше, чем сейчас.)

Другим показательным тестом «внутреннего устройства» дисков является тест на скорость чтения и записи файлов различного объема блоками разного размера — от 512 байт до 1 Мбайт. Для этого я традиционно использую тест ATTO Disk Benchmark. На скриншотах ниже показаны результаты для четырех размеров тестового файла — 128 Кбайт, 1 Мбайт, 4 Мбайт и 32 Мбайт. Если первый и второй, как правило, гарантированно кэшируются буфером диска (причем, кэширование записи и чтения для мегабайтного файла не так однозначно), то последний просто в него «не влезает», а кэширование предпоследнего зависит не только от объема буфера, но и от специфики работы firmware накопителя (кстати, результаты данного теста практически не зависят от выбора между FAT и NTFS).

Тестовый файл 128 Кбайт:

180GXP (8 МБ кэш)
7K400 UltraATA
7K250 UATA (2 МБ кэш)

7K400 SATA Quiet seek
7K400 Serial ATA
7K250 Serial ATA
Тестовый файл 1 Мбайт:

180GXP (8 МБ кэш)
7K400 UltraATA
7K250 UATA (2 МБ кэш)

7K400 SATA Quiet seek
7K400 Serial ATA
7K250 Serial ATA
Тестовый файл 4 Мбайт:

180GXP (8 МБ кэш)
7K400 UltraATA
7K250 UATA (2 МБ кэш)

7K400 SATA Quiet seek
7K400 Serial ATA
7K250 Serial ATA
Тестовый файл 32 Мбайт:

180GXP (8 МБ кэш)
7K400 UltraATA
7K250 UATA (2 МБ кэш)

7K400 SATA Quiet seek
7K400 Serial ATA
7K250 Serial ATA

Результаты теста ATTO Disk Benchmark для дисков Hitachi Deskstar.

В целом, оптимизация firmware для чтения и записи файлов блоками разного размера (если судить по этому тесту) дисков IBM/Hitachi за три поколения (с 180GXP по 7K400) не претерпела существенных изменений — графики для дисков трех поколений весьма похожи. По результатам этого теста можно заключить, что оптимизация всех дисков Hitachi для работы с самыми мелкими блоками удовлетворительная, хотя и не самая лучшая среди настольных конкурентов — на полную скорость диски выходят только на блоках примерно от 16 кбайт. Более того, если оптимизация firmware дисков по чтению файлов в целом хорошая (упреждающее чтение позволяет читать файлы объемом вплоть до 4 Мбайт фактически со скоростью используемого ATA-интерфейса), то о кэшировании записи такого сказать нельзя — даже на относительно некрупных файлах объемом 128 кбайт скорость явно не дотягивает до максимально возможной (то есть скорости интерфейса) и это особенно заметно для SerialATA-дисков. Причем с увеличением размера файлов до 1 Мбайт скорость их записи падает (в отличие от скорости чтения), и при размере файлов 4 Мбайт (и менее 2 Мбайт для диска с буфером 2 Мбайт) файлы пишутся дисками уже фактически со скоростью самих пластин, а не интерфейса, то есть кэширование записи перестает быть эффективным, хотя кэширование чтения работает по-прежнему хорошо. При этом можно отметить, что ситуация с кэшированием записи (мегабайтных файлов) немного похуже для дисков серии 7K400, чем для их предшественников 7K250 и даже 180GXP. Это, кстати, видно даже на 32-мегабайтных файлах. Здесь разницы между тихим и обычным режимом поиска у диска 7K400 практически нет.

В целом, учитывая результаты этого и предыдущего тестов, можно сказать, что кэширование записи у дисков серии 7K400 немного ухудшилось по сравнению с дисками серии 7K250, и если на мелких файлах и блоках оно продолжает оставаться достаточно (а порой — и очень) эффективным, то на файлах размером в районе мегабайта кэширование записи в современных настольных дисках Hitachi заметно ухудшается, хотя кэширование чтения продолжает оставаться очень эффективным почти до размера файлов с кэш-буфер.

Быстродействие в приложениях

Теперь посмотрим, как отмеченные выше преимущества и недостатки устройства накопителей проявляются при работе в приложениях. И первым делом, попробуем выяснить, как хорошо диски оптимизированы для многопотоковой работы. Для этого я традиционно использую тесты в программе NBench 2.4, где файлы размером 100 Мбайт записываются на диск и читаются с него несколькими одновременными потоками (в данном случае используется FAT32, хотя на NTFS результаты этого теста аналогичны).

Данная диаграмма позволяет нам судить об эффективности алгоритмов многопотоковой отложенной записи жестких дисков в реальных (а не синтетических, как было на диаграмме со средним временем доступа) условиях при работе операционной системы с файлами. В принципе, картина для всех дисков Hitachi похожа: все достаточно хорошо (впрочем, немного хуже, чем некоторые конкуренты) кэшируют многопотоковую запись, даже если потоки записи далеко разнесены в пределах диска и теряют при этом в среднем не более половины своей скорости. По сумме «заездов» тут неожиданно победил старенький 180GXP (что коррелирует с результатами теста ATTO на файлах среднего размера), «серебро» поделили UATA-модель 7K400 и SATA-модель 7K250, немного обогнав SATA-модель 7K400, которая практически одинаково шустра в режиме тихого и громкого поиска. А последним (хотя и не сильно отстающим) закономерно оказался диск с 2-мегабайтным буфером.

При многопотоковом чтении ситуация иная: все диски Hitachi уже на двух близких в пространстве потоках теряют более половины своей скорости, а на двух далеких потоках падение скорости почти десятикратно! Здесь лидируют обе модели 7K400, причем потери быстродействия «на тихом поиске» в среднем — около 10%. В целом, многопотоковое чтение нельзя назвать сильным местом дисков Hitachi, хотя кэширование чтения одиночных файлов среднего размера этим дискам удается хорошо (судя по тесту ATTO и некоторым другим).

Теперь посмотрим, как диски ведут себя в «преклонных», но до сих пор популярных тестах Disk WinMark 99 из пакета WinBench 99. Напомню, что мы проводим эти тесты не только для «начала», но и для «середины» (по объему) физического носителя для двух файловых систем.

И в «офисной» (Business), и в «профессиональной» (High-End) производительности во всех тестах Disk WinMark 99 аутсайдеры одни и те же — диск 7K250 с 2-мегабайтным буфером всегда последний, проигрывая лидерам от 15 до 33% в производительности, а предпоследний — старшая модель серии 180GXP, уступающая победителям не так уж много — в среднем около 10% (от 5 до 13%).

Безусловным лидером оказался старший SATA-диск серии 7K250, победив в семи из восьми тестов — все-таки лучшие время поиска и средняя скорость пластин дают о себе знать. За ним уверенно следует UATA-модель серии 7K400, которая обошла свою SATA-сестрицу в пяти тестах из восьми: как видим, более быстрый интерфейс тут не очень-то помогает дискам, хотя, возможно, виной этому — дополнительная латентность из-за транслятора интерфейсов у SATA-модели. Что касается режима тихого поиска у диска 7K400, то в этих тестах он не только не ухудшает производительности накопителя, но даже в половине случаев улучшает ее. Впрочем, эти улучшения настолько малы, что находятся в пределах погрешности самого теста.

Теперь — более свежие комплексные тесты оценки производительности дисков в пакетах PCMakr04 и C'T H2BenchW. Оба они используют «проигрывание» предварительно записанных треков активности накопителей в соответствующих приложениях и измеряют скорость прохождения каждого из треков, после чего результаты усредняются.

Дисковый тест популярного Futuremark PCMark04 часто используется обычными пользователями для экспресс-оценки, хотя он и не свободен от недостатков. Мы приведем его результаты не столько для получения объективной картины, сколько для того, чтобы пользователи могли просто сориентироваться по своим данным. Тут показания всех японцев очень сходятся, образую общую картину «преступления»: впереди с небольшим отрывом — UATA-новичок, далее — SATA-старичок. А «тихие» варианты дисков минимально проигрывают громким.

Похожий «трековый» тест H2benchWоказался более чувствителен к различиям между моделями: снова, как и в тестах WinBench 99, явно лидирует старшая SATA-модель 7K250, обе модели 7K400 практически равнозначны (и тихий поиск этому не помеха), а аутсайдеры закономерны (повторяя картину WinBench 99), хотя тут они уже отстают от лидеров на 30 и более процентов!.

По скорости работы дисков с временным файлом программы Adobe Photoshop аутсайдером стал самый старый диск — ему в борьбе с HDS722516VLAT20 не помог даже 8-мегабайтный буфер. Зато лидеры тут — новички 7K400 (включая вариант с тихим поиском). Видимо, больший объем диска позволяем им тут обходить старшего 7K250 за счет меньшего диапазона перемещения головок вовремя теста (боле близкого расположения нужных секторов и треков).

Тесты в Intel Iometer

Для имитации работы дисков в различных приложениях мы также используем специальные паттерны в программе Intel IOmeter. Сперва — традиционные распространенные паттерны, предложенные Intеl и сайтом Storagereview.com:

На большой очереди запросов лучше всех тут выглядят старички 180GXP и 7K250 с малым буфером, хотя при малой очереди лидирует старшая модель 7K250. Диски 7K400 в этом паттерне отстают почти от всех других предшественников, хотя и не всегда значительно. Отмечу также, что графики для SATA и UATA-моделей Kurofune тут практически совпадают (один закрывает другой) и оба они на постоянный «промежуток» отстают от графика для SATA-модели 7K250 (что, кстати, наблюдается и для многих других паттернов теста IOmeter ниже).

Картина для паттерна File Server почти идентична той, что наблюдалась для паттерна «сервер базы данных». Можно лишь отметить еще большее отставание модели, переведенной в режим тихого медленного поиска.

А вот в паттерне «веб-сервер», где совсем нет запросов на запись, картина заметно изменилась: старичок 180GXP уже явно отстает от более новых «братцев», обе модели серии 7K250 тут лидируют, даже невзирая на малый буфер у одной из них, хотя и 7K400 смотрятся хорошо — почти как лидеры. И лишь «тихая» модель поет колыбельную. :)

Усредняя (геометрически, без весовых коэффициентов) результаты по трем предыдущим серверным паттернам, получаем, что лидируют обе модели серии 7K250 (причем, младшая с 2-МБ кэшем вырывается вперед за счет лучших показателей при большой очереди запросов), третьим становится старичок 180GXP, а новички 7K400 занимают последние места, отставая от предшественников на 3-7%. Так что ставить 7K400 в активно работающие с мелкими порциями данных серверы — не лучшая идея.

Что касается паттерна «рабочая станция», то лидеры тут те же, что и в серверных паттернах, причем трехпластинный 180GXP в среднем даже немного обошел трехпластинного 7K250 за счет более эффективной работы с большой очередью запросов, хотя на малых нагрузках последний все же быстрее. Диски 7K400 тут снова аутсайдеры.

Теперь — наши собственные паттерны для IOmeter, более «близкие» по назначению к пользователям обычных настольных ПК, а также тех применений, для которых, собственно, и предназначает эти диски сам производитель: NearLine Storage (бэкап с диска на диск, хранение постоянного контента и архивов, предотвращения потери данных и их восстановления), цифровые видеорекордеры, домашние медиа-серверы и устройства видеоредактирования и видеохранилища. Для нескольких следующих паттернов я в порядке эксперимента представлю результаты в двух видах одновременно — в виде графиков и в виде диаграмм с цифрами. А будущее покажет, какой из вариантов будет нагляднее и быстрее «приживется». :)

При имитации чтения и записи крупных файлов (типа mp3, видео, больших фотографий и пр.) наблюдается неоднозначная картина: при чтении однозначно лидирует старичок 180GXP, за которым почти вплотную следуют обе модели серии 7K250, заметно опережая модели 7K400. Но при записи картина меняется — диски 7K250 выходят в лидеры (SATA-модель за счет своего буфера тут уже уверенно опережает UATA-модель), а диски 7K400, хотя и отстали заметно от лидеров, уверенно берут «бронзу», опережая 180GXP. Хотя при усреднении показателей старичок Vancouver 2 все же затесался между двумя «Курофунами». «Тихая» модель, конечно, отстает от «полноценной», но если при чтении это отставание существенно, то при записи — ничтожно (вспомним отличные результаты по отношению времени доступа при чтении и записи).

При имитации чтения и записи мелких файлов наблюдается почти полное «единодушие» «японцев и американцев» по чтению, но большой разброс «мнений» — при записи. Тут снова в лидерах — диски серии 7K250, а при записи на третье место уверенно «врывается» (иного слова я просто не подберу) тихий вариант SATA-модели 7K400 (полная корреляция с тестом времени доступа при записи, хотя размер блоков в этих тестах заметно отличается). В среднем, модели серии 7K400 тут смотрятся неплохо, опережая 180GXP, но все же явно уступая своим предшественникам 7K250.

Результаты тестов в паттернах имитации копирования крупных и мелких файлов мы можем уместить на один небольшой сводный график (см. выше), но, на мой взгляд, более наглядно будет показать их на диаграмме (см. ниже).

При имитации копирования крупных файлов результаты для всех участников этого обзора, кроме, разве что, 180GXP, весьма близки — разница между 7K250 и 7K400 всего лишь пара процентов в пользу 7K250, хотя в режиме тихого поиска 7K400 теряет чуть больше — 4%. Зато при имитации копирования мелких файлов различия между дисками Hitachi возрастают — уверенно лидируют обе модели серии 7K250 (SATA снова чуть быстрее за счет большего буфера, а UATA шустрее не большой очереди запросов), а старичок 180GXP даже обогнал новичков 7K400, став в среднем равным им по быстродействию в этих задачах.

Если же геометрически усреднить результаты предыдущих паттернов (чтение, запись и копирование крупных и мелких файлов) при двух глубинах очереди (1 и 64), то получим картину, показанную на диаграмме выше этого абзаца: лидерами «по сумме баллов» являются обе модели серии Deskstar 7K250 (старшая немного быстрее младшей с вчетверо меньшим буфером и более медленным интерфейсом), которые примерно на 10% опережают обе модели сери 7K400 (SATA-шная оказалась чуточку шустрее). Честно говоря, такое заметное отставание новичков от своих прямых «прародителей» нельзя списать на возросшее время поиска и число блинов. Да и на 10-процентное отставание по линейной скорости чтения скорости в середине пластины — тем более. Видимо, дело все же в изменениях алгоритмов firmware (как мы видели выше, они далеко не всегда приводили к улучшениям быстродействия). В результате, модели 7K400 в среднем по этим «бытовым» паттернам лишь на 5-6% обогнали героя «минувших лет» — старший диск серии Vancouver 2 (180GXP). Хотя даже в режиме тихого поиска они ему не уступили.

Оставшиеся несколько паттернов лишь подтверждают обнаруженные выше закономерности.

При имитации дефрагментации «старички» снова вне досягаемости для новичков из серии 7K400, и потери «на тихом поиске» ощутимы.

Наконец, паттерн потоковых чтения-записи файлов крупными и мелкими блоками сводит различия между дисками до минимума, предоставив хоть на какое-то время пьедестал почета моделям Kurofune.

Акустический шум и энергопотребление

Более детально акустические свойства дисков мы рассмотрим в другой статье, а здесь я отмечу, что субъективно оба пятиблиновых диска Hitachi Deskstar 7K400 являются едва ли не самыми шумными среди современных десктопных дисков. И если шум вращения (звон и гул) благодаря жидкостным динамическим подшипникам еще не так сильно ощутим (хотя субъективно он чуть более заметен, чем у дисков серии 7K250), то стрекот головок в режиме активного поиска не оставляет никаких сомнений в том, что рядом кто-то активно «пашет». :) Честно говоря, иметь в жилой комнате такой диск, когда есть более тихие альтернативы, я особого смысла не вижу, хотя если перевести его в режим медленного поиска, то даже ночью он не будет особенно надоедать.

Что касается энергопотребления и тепловыделения, то паспортные значения мощности дисков серии 7K400 вы можете посмотреть в таблице характеристик в начале статьи. Показавшись «на лицо ужасными» (более 10 ватт в работе!), они на самом деле оказались «добрыми внутри»: будучи просто зажатыми в металлическом шасси корпуса системного блока (без какого-либо дополнительного охлаждения или обдува) даже за шесть дней активных тестирований диски серии 7K400 не нагрелись до уровня, который можно было бы считать опасным — их температура колебалась от 42 до 50 градусов Цельсия и была меньше, чем у некоторых настольных дисков других производителей. Так что реальное потребление этих дисков, видимо, заметно меньше паспортного.

Выводы

Итак, жесткие диски Hitachi Deskstar 7K400 поставили новый рекорд среди 3,5-дюймовых «настольных» накопителей по объему хранения данных (400 Гбайт), использовав для этого «хорошо забытую» конфигурацию с пятью пластинами и 10 головками. Теперь в устройстве хранения данных 1U-формата можно разместить до 1,6 Терабайта данных вместо 1 Терабайта для предыдущего поколения драйвов Deskstar. И по совокупности мне хотелось бы отметить диски Hitachi серии Deskstar 7K400 призом нашей редакции «За оригинальный дизайн».


Но стоила ли игра свеч? Если рассуждать категориями простого «домашнего» или «офисного» пользователя персонального компьютера — то я очень сомневаюсь! По производительности диски серии 7K400 (Kurofune) оказываются все же немного медленнее своих непосредственных предшественников и прародителей — моделей серии Deskstar 7K250 (Vancouver 3), хотя и используют практически одни и те же компоненты! По шумности, энергопотреблению и ударостойкости «новички» также хуже «старичков». Остается «непревзойденный» (пока) объем одного диска. Но нынче только «самый ленивый» чипсет не имеет RAID-контроллера, поэтому объединить два 200- или даже 300-гигабайтных диска в страйп, получив и объем 400-600 Гбайт, и производительность примерно в полтора (а то и два) раза выше, чем у Kurofune, почти ничего не стоит (буквально — два 200-гигабайтника обойдутся вам примерно в ту же цену, что и Kurofune)! И я бы мог привести в этом обзоре для сравнения результаты производительности простейшего RAID-массива из двух 200-гигабайтных дисков, но тогда обзор был бы совсем о другом. ;) Шумность RAID-массива из двух современных ATA-дисков, поверьте, практически та же, что и у одного Kurofune, а энергопотребление — так ли оно важно «на столе»?

Поэтому уделом новых гигантских настольных дисков Hitachi остаются: (1) те пользователи, для которых само слово «крутизна» имеет немаловажное значение, и (2) собственно те фактически профессиональные применения, которые Hitachi особо подчеркивает в связи с этими моделями: не столько для традиционных высокопроизводительных и игровых ПК и рабочих станций, но сколько для NearLine Storage (бэкап с диска на диск, хранение постоянного контента и архивов, предотвращения потери данных и их восстановления), а также в цифровых видеорекордерах, домашних медиа-серверах и устройствах видеоредактирования и видеохранилищах. Уж коль скоро диски серии 7K400 «заточены» под эти потоковые (в том числе, аудио и видео) применения (ATA-7, новые алгоритмы firmware и все такое). Впрочем, судя по нашим тестам, особых преимуществ в данном классе задач такие «заточки» Hitachi пока не обеспечивают. Будем с нетерпением ждать новой серии настольных дисков этой компании, которые должны скоро появиться.








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.