Продолжаем знакомство с первыми жесткими дисками Hitachi, использующими перпендикулярную магнитную запись, — серией Travelstar 5K160.
Перейдем к собственно испытаниям производительности (в защищенных от «вибраций» условиях).
Участники сравнительных испытаний производительности
Следуя нашей доброй традиции, мы оттестировали накопитель HTS541616J9SA00 емкостью 160 Гбайт с интерфейсом Serial ATA в двух режимах поиска — нормальном и тихом-замедленном. Для сравнения привлечем два других 160-гигабайтных 2,5-дюймовых винчестера (от Seagate и Fujitsu), оттестированных ранее, и ряд дисков меньшей емкости:
- Seagate Momentus 5400.3 ST9160821A, 160 Гбайт UATA
- Seagate Momentus 5400.2 ST9120821AS, 120 Гбайт SATA
- Seagate Momentus 5400.2 ST9120821A, 120 Гбайт UATA
- Fujitsu MHV2120BH, 120 Гбайт с интерфейсом SATA
- Fujitsu MHV2100AH, 100 Гбайт с интерфейсом UATA
- Fujitsu MHV2160BT, 4200 rpm, 160 Гбайт UATA
- Hitachi Travelstar 7K60 HTS726060M9AT00, 7200 rpm, 60 Гбайт UATA
- Hitachi Travelstar 5K100 HTS541010G9SA00, 100 Гбайт SATA
- Hitachi Travelstar 5K100 HTS541010G9AT00, 100 Гбайт UATA
- Hitachi Travelstar 5K80 HTS548080M9AT00, 80 Гбайт UATA
- Samsung SpinPoint M60 HM120JC, 120 Гбайт UATA
- Toshiba MK8026GAX, 80 Гбайт UATA
- WD Scorpio WD800VE, 80 Гбайт UATA
Сравнить производительность наших героев с некоторыми более ранними накопителями вы можете самостоятельно, воспользовавшись данными из наших предыдущих обзоров, поскольку методика тестирования одна и та же.
Методика тестирования производительности
Для тестов жестких дисков форм-фактора 2,5 дюйма применялся стенд в составе:
- Процессор Intel Pentium 4 3.0C
- Материнская плата ABIT IC7-G на чипсете i875P с южным мостом ICH 5 R
- Системная память 2x256 Мбайт DDR400
- Видеокарта Matrox Millennium G400
- Основной жесткий диск Seagate Barracuda SATA V
- Блок питания Zalman ZM400A-APF, 400 ватт
Мобильные винчестеры жестко закреплялись на металлическом шасси корпуса тестового системного блока и при помощи переходника подключались к контроллеру интерфейса UltraATA/100 или напрямую к контроллеру 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. 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 со второй половины диска. 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.
Результаты базовых тестов
Сперва — графики скорости линейного чтения дисков (кликните по иконкам, чтобы посмотреть полноразмерные графики). Чтобы сравнить эти графики с графиками для других мобильных дисков, откройте, например, страничку с нашим прошлогодним обзором.
 |  |
Hitachi Travelstar 5K160 HTS541616J9SA00 | Seagate Momentus 5400.3 ST9160821A |
 |  |
Hitachi Travelstar 5K100 HTS541010G9AT00 | Seagate Momentus 5400.2 ST9120821AS |
 |  |
Hitachi Travelstar 5K80 HTS548080M9AT00 | Seagate Momentus 5400.2 ST9100823A |
 |  |
Samsung SpinPoint M60 HM120JC | Seagate Momentus 7200.1 ST910021A |
 |  |
Fujitsu MHV2160BT | Fujitsu MHV2120BH |
Наш герой демонстрирует очень высокую скорость линейного чтения, существенно выше, чем у другого «перпендикулярного винчестера» — Seagate Momentus 5400.3. И по этому параметру Hitachi Travelstar 5K160 стал безусловным лидером среди мобильных пятитысячников, фактически догнав даже недавний семитысячник Seagate Momentus 7200.1.
Прирост линейной скорости у 5K160 по сравнению с 5K100 составил почти 13-18% (это много!), то есть если Hitachi выпустит семитысячник на этих же пластинах (как Seagate с M7200.2), мы вправе ожидать «космических» скоростей.
Разумеется, не обошлось и без адаптивного форматирования: его «следы» четко видны, если построить график скорости линейного чтения в более высоком разрешении:
В частности, видно, что период чередования головок в трансляторе физического пространства диска в логическое для 5K160 несколько иной, чем у Seagate M5400.3, а вместо «зеркально-периодического» характера трансляции (как у Seagate) наблюдается простая периодичность. Да и скорость у 5K160 повыше будет: там, где у Seagate наблюдается едва ли не наиболее быстрая комбинация поверхность-головка, у Hitachi 5K160 — одна из низших полок. Фактически, 5K160 стал первым мобильным винчестером со скоростью вращения пластин 5400 об./мин., который перешагнул рубеж 50 Мбайт/с для скорости линейного чтения, пусть это «перешагивание» и наблюдается лишь для некоторых из используемых магнитных поверхностей в начале накопителя.
По скорости работы интерфейса Serial ATA новый контроллер 5K160 дал о себе знать — скорость эта возросла, хотя и не догнала показания лидеров по этому параметру от Seagate. Впрочем, это пока не критично, учитывая текущие линейные скорости пластин 2,5-дюймовых дисков.
Зато тесты на среднее время доступа при чтении сообщают нам, что поиск у 5K160 фактически не ускорился относительно 5K100, несмотря на заявленные в спецификациях значения. В режиме замедленного поиска время доступа возрастает в среднем всего на 1 мс, что сложно назвать «замедленным» поиском. :) К сожалению, по этому параметру 5K160 уступает некоторым пятитысячникам конкурентов — в том числе, Seagate Momentus 5400.3.
Необычная ситуация наблюдается со средним временем доступа при записи, которое в данном случае отражает эффективность кэширования случайной записи в буфере винчестера. Если верить, например, 10-минутным измерениям этого параметра в программе Everest (см. график),
то оказывается (причем, это многократно перепроверено), что среднее время доступа при случайной записи у данных накопителей Hitachi (в отличие от предыдущих моделей) изменяется по мере продолжения однообразного теста. Создается впечатление, что адаптивные алгоритмы кэширования записи в буфере винчестера анализируют проступающие запросы и минуты через 2-3 работы теста меняют (подстраивают) параметры сегментирования кэш-памяти под данную конкретную задачу, оптимизируя/улучшая таким образом производительность винчестера (возможно, в данном случае возрастает количество сегментов кэш-памяти на запись). Если это действительно так, то такой подход, применяемый в новом контроллере накопителя 5K160, можно только приветствовать, однако время подстройки кэша под задачу, на мой взгляд, несколько великовато, и в реальных условиях эксплуатации оно может оказаться недостаточно оперативным, чтобы повысить производительность диска. Безусловно, чтобы более надежно говорить о подобном механизме адаптации кэша следует провести более детальные исследования и тесты.
Среднее время доступа при записи, измеренное нами более традиционными способами (при помощи H2BenchW и IOmeter), видимо, не носит следов этого эффекта:
Показатель для SATA-модели 5K160 здесь не рекордный (уступает ряду дисков той же Hitachi и Samsung), но в целом лучше, чем у многих конкурентов.
Быстродействие в приложениях
В тестах многопотоковой записи традиционно одними из лучших являются диски Seagate и Samsung, поэтому Hitachi сложно было рассчитывать на лавры. Тем не менее, нельзя не отметить, что накопитель 5K160 здесь явно ухудшил свои показатели даже относительно предшественников — видимо, виновато не до конца обкатанное firmware для нового микроконтроллера.
Однако при многопотоковом чтении картина совсем иная!
И здесь, наоборот, именно новый контроллер и его firmware приносят бонусы в виде существенно возросшей скорости чтения нескольких потоков. И по этому показателю диски Hitachi, наконец, смогли соперничать с традиционными лидерами: обогнать Samsung M60 и подобраться ближе к Fujitsu.
В тестах Disk WinMark 99 из пакета WinBench 99 ситуация сильно склоняется в пользу новых накопителей Hitachi Travelstar 5K160.
Стоит отметить, что это достигается не только за счет «собственно скорости» диска, но и за счет его возросшего до 160 Гбайт объема, поскольку именно 160-гигабайтники дружно стоят здесь в лидерах с заметной форой относительно менее емких дисков.
Впрочем, это больше касается Business-теста, тогда как в «профессиональной» (тест High-End) производительности жесткие диски 5K160 в среднем не так быстры, находясь в общей массе современных 2,5-дюймовых пятитысячников (кстати, с замедленным поиском они здесь быстрее).
Производительность винчестеров при типичной работе персонального пользователя мы оцениваем также по двум комплексным трековым тестам — Futuremark PCmark 04 и C'T H2benchW.
В первом из них даже Hitachi 5K160 демонстрирует отличные показатели, явно обгоняя всех пятитысячников, включая Seagate Momentus 5400.3 и фактически догнав семитысячник Seagate M7200.1. Впереди остались только семитысячники самой Hitachi. И снова в режиме медленного поиска диск 5K160 работает чуть быстрее.
Еще более заметно преимущество 5К160 в другом похожем тесте H2benchW. Здесь уже наш герой явно обогнал всех современников форм-фактора 2,5 дюйма (кроме Hitachi 7K100).
Да и в тесте на скорость работы с временным файлом программы Adobe Photoshop накопитель 5K160 не ударил в грязь лицом, хотя и уступил лидерам. Снова тихий поиск оказывается выгоднее нормального!
Тесты в Intel Iometer
Хотя производитель не позиционирует данные накопители для компактных серверов начального уровня, результаты их быстродействия в различных серверных и workstation-паттернах в программе IOmeter некоторую ценность все же имеют. Поскольку могут найтись желающие… ;)
Сначала — усредненные результаты по традиционным серверным паттернам File Server, Web Server и Database.
К сожалению, наши герои не могут похвастать здесь выдающимися результатами, уступая в скорости многим современным мобильным пятитысячникам и даже своим предшественникам.
Что повторяется и в паттерне Рабочая станция. Hitachi 5K160 — явно не серверные диски (если только не брать в расчет простенькие видеосерверы).
В более «персональных» задачах типа чтения, записи и копирования крупных и мелких файлов, производительность в которых мы оцениваем по собственным паттернам со случайным характером обращений в пределах всего накопителя, можно снова отметить безоговорочное (пока) лидерство старенького семитысячника Hitachi Travelstar 7K60. Зато 5K160 в среднем захватывает лидерство среди пятитысячников, немного уступая только предшественнику 5K100 с параллельным интерфейсом.
Впрочем, по некоторым отдельным операциям результаты 5К160 могут быть и лучше, чем у 5K100: например, новичок лучше старичка при случайном чтении крупных файлов (хотя и уступает в этом некоторым дискам Seagate). А в копировании крупных файлов он стал лучшим пятитысячником.
Несколько огорчают скромные показатели новинки при имитации дефрагментации (особенно на NTFS). Видимо, снова виновато firmware для нового контроллера.
Зато полная и безоговорочная реабилитация Travelstar 5K160 наблюдается в тесте
потоковых чтения-записи файлов крупными или мелкими блоками (имитирующих, например, работу цифрового магнитофона с функцией timeshifting или нагрузку на диск при редактировании видео). Это, кстати, одно из потенциально популярных применений новинки от Hitachi, особенно учитывая его SmoothStream технологию. Итак, в этих паттернах накопитель 5K160 стал почти безоговорочным лидером как на мелких блоках (обогнав, наконец, Samsung M60), так и на крупных блоках (почти догнав диски Fujitsu). Столь удачно оптимизированному (специализированному) firmware и контроллеру нового диска можно только позавидовать. ;)
Энергопотребление и тепловыделение
Производитель особо подчеркивает низкое потребление своих накопителей, достигаемое, в частности, благодаря применению специальных технологий. Так ли это, мы выясним на личном опыте, хотя исходя из тех же спецификаций, чудес здесь ждать все же не стоит. Следуя уже отработанной методике (см., например, здесь и здесь), мы измерили непосредственно типичные токи потребления дисков в различных режимах работы: на холостом ходу (только вращение), при чтении, записи, активном поиске, работе ATA-интерфейса, при включении питания и пр. Именно эти параметры в комплексе наиболее полно отражают картину как с нагревом диска (произведение тока на напряжение питания 5 В напрямую дает рассеиваемую диском тепловую мощность, а измерять нагрев диска внутри конкретного ноутбука тоже было бы малоинформативным), так и с экономичностью его работы в составе того или иного ноутбука с примерно известным «тепловым пакетом». Результаты, впрочем, пригодятся и для блейд-серверов, особенно при высокой нагрузке.
Результаты измерений среднего тока потребления дисков в основных режимах приведены в таблице 2 (амперметр с внутренним сопротивлением 0,1 Ом включался в цепь питания +5 В). Некоторые режимы нуждаются в пояснении:
- Idle — это режим простого вращения диска (без обращения к данным).
- ATA Transfer — это режим передачи данных по шине ATA без обращения к самой пластине.
- Seek — активный поиск (хаотическое перемещение головок по всей пластине).
- Start — максимальный ток в момент старта (усредненный с постоянной времени около 0,1 с).
Все режимы, кроме Start, измерялись во время прохождения соответствующих этапов теста AIDA32 Disk Benchmark, а для операций чтения и записи здесь показаны только максимальные значения (в начале диска).
| Модель диска / Режим работы диска | Скорость вращения шпинделя, об./мин. | Idle | ATA transfer | Write | Read | Seek | Start | Label |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fujitsu MHV2120BH | 5400 | 140 | 380 | 460 | 440 | 480 | 710 | 600 |
| Fujitsu MHV2100BH | 5400 | 140 | 370 | 470 | 470 | 510 | 670 | 600 |
| Fujitsu MHV2100AH | 5400 | 110 | 380 | 480 | 470 | 500 | 680 | 600 |
| Fujitsu MHT2060AH | 5400 | 140 | 380 | 520 | 590 | 590 | 790 | 600 |
| Hitachi TS 5K160 HTS541616J9SA00 | 5400 | 170 | 370 | 530 | 460 | 500 | 810 | 700 |
| Hitachi TS 7K100 HTS721010G9AT00 | 7200 | 120 | 370 | 570 | 690 | 580 | 830 | 1100 |
| Hitachi TS 7K100 HTS721010G9SA00 | 7200 | 280 | 540 | 750 | 850 | 740 | 850 | 1100 |
| Hitachi TS 5K100 HTS541010G9AT00 | 5400 | 90 | 380 | 600 | 680 | 590 | 670 | 1000 |
| Hitachi TS 5K100 HTS541010G9SA00 | 5400 | 210 | 460 | 660 | 710 | 660 | 830 | 1000 |
| Hitachi TS 5K80 HTS548080M9AT00 | 5400 | 140 | 250 | 620 | 750 | 630 | 700 | 1000 |
| Hitachi TS 7K60 HTS726060M9AT00 | 7200 | 150 | 370 | 650 | 850 | 650 | 830 | 1100 |
| Samsung SpinPoint M60 HM120JC | 5400 | 120 | 150 | 520 | 460 | 430 | 590 | 850 |
| Samsung SpinPoint M60 HM100JC | 5400 | 125 | 260 | 530 | 460 | 430 | 620 | 850 |
| Samsung SpinPoint M40 MP0804H | 5400 | 150 | 420 | 490 | 500 | 480 | 790 | 700 |
| Seagate Momentus 7200.1 ST910021A | 7200 | 190 | 430 | 630 | 690 | 570 | 720 | 580 |
| Seagate Momentus 5400.3 ST9160821A | 5400 | 130 | 310 | 510 | 560 | 460 | 580 | 487 |
| Seagate Momentus 5400.2 ST9120821AS | 5400 | 300 | 480 | 650 | 710 | 620 | 760 | 480 |
| Seagate Momentus 5400.2 ST9120821A | 5400 | 155 | 350 | 600 | 590 | 490 | 620 | 420 |
| Seagate Momentus 5400.2 ST9100824A | 5400 | 140 | 360 | 580 | 590 | 490 | 610 | 420 |
| Seagate Momentus 5400.2 ST9100823A | 5400 | 170 | 400 | 600 | 660 | 530 | 730 | 460 |
| Toshiba MK8026GAX | 5400 | 170 | 470 | 580 | 820 | 640 | 830 | 1000 |
| WD Scorpio WD800VE | 5400 | 150 | 320 | 440 | 500 | 470 | 850 | 500 |
| Fujitsu MHV2160BT | 4200 | 120 | 320 | 430 | 400 | 440 | 560 | 550 |
| Fujitsu MHV2120AT | 4200 | 85 | 340 | 450 | 420 | 450 | 450 | 550 |
Чтобы привести эти цифры к более полезным для конечного потребителя значениям, нами были вычислены два параметра: усредненная потребляемая мощность мобильных дисков при типичной неспешной работе пользователя с ноутбуком и при интенсивной (постоянной) работе ПК с винчестером. Для вычисления этих оценочных показателей, не претендующих, честно говоря, на какую-то «истину в конечной инстанции», я применил две характерные модели использования дисков:
1. При типичной неспешной работе пользователя (например, офисной или при редактировании графики) модель среднего потребления диска описывается формулой:
P typ =(Idle*90%+ Write*2.5%+ Read*7.5%)/100%,
где буквенные режимы означают ток потребления диском в соответствующих режимах обращения к нему, а цифры, на которые эти токи умножаются, — процент по времени, в течение которого диск находится в этом режиме (для чтения и записи берутся максимальные значения тока потребления, соответствующие начальным участкам диска; режим Seek здесь фактически учитывается через чтение и запись). В основу этой модели положено, в частности, то, что при типичной работе ноутбука диск читает/пишет в течение примерно 10% от общего времени.
2. Аналогично, для интенсивной работы с диском (например, дефрагментация, сканирование поверхности, копирование файлов и пр.) среднее потребление численно описывается формулой:
P max =(Write + Seek + Read*3)/5,
где ток приведен в амперах. По вычисленным данным потребляемой мощности построена следующая диаграмма.
Прогресс по сравнению с другими мобильными дисками Hitachi очевиден: в отличие от предшествующих SerialATA-моделей, наш герой демонстрирует вполне умеренное энергопотребление в режиме idle и при неспешной работе с диском (из SATA-моделей показатели лучше только у Fujitsu). А при интенсивной работе с диском наш герой один из лучших с 2,4 ваттами. То есть усилия Hitachi не прошли даром, и новая серия действительно получила очень экономичный дизайн.
Выводы
Итак, спустя полгода после выпуска компанией Seagate первых в мире 2,5-дюймовых накопителей с перпендикулярной магнитной записью, компания Hitachi обновила и свой модельный ряд мобильных пятитысячников при помощи PMR-накопителей емкостью до 160 Гбайт, повторив «рекорд» нынешнего лидера продаж. Серия Travelstar 5K160 оказалась в целом весьма удачной, продемонстрировав, видимо, лучшую на сегодня в среднем производительность для дисков данного класса и во многом догнав даже мобильные семитысячники Seagate и Hitachi первого поколения. У новинки улучшились многие параметры, включая ударостойкость, линейную скорость, новый процессор/контроллер, энергопотребление и пр. И дискам вполне можно было дать наш приз «За оригинальный дизайн», если бы не одно «но» — неожиданно обнаружившаяся повышенная чувствительность накопителей к незначительным, на первый взгляд, вибрациям. Ставшая, видимо, как раз следствием перехода на существенно более плотную магнитную запись (особенно в части уменьшения расстояния между треками). Будем надеяться, что производитель с этой проблемой сможет вскоре справиться, и в канал пойдут более вибростойкие накопители (без ухудшения остальных характеристик).
