Методика тестирования флэш-накопителей, карт памяти и картоводов образца 2009 года


За без малого десять лет тестирования разнообразных флэш-накопителей и сопутствующих устройств, мы сменили уже несколько тестовых методик, однако ни одну из них подробно не описывали. Сейчас настал момент очередного изменения подхода к тестированию, но мы его (в текущих традициях) полностью задокументируем. Тем более что начиная с этого года методики тестирования всех накопителей будут взаимосвязаны, что позволит при желании сравнить даже внутренний винчестер с картой памяти, а флэшдрайв — с NAS. Просто количество тестов производительности будет отличаться, однако все они будут совместимы друг с другом. Т.е. наиболее полной методикой является принятая для внутренних жестких дисков и SSD, для ВЖД применяться ее подмножество, а для флэшдрайвов и карт памяти — подмножество подмножества :) Однако, разумеется, в статьях будет информация не только о производительности, но и о прочих важных (в ряде случаев — даже более важных) характеристиках устройств.

Знакомство с испытуемыми

Во-первых, сразу стоит отметить, что, подобно внутренним накопителям, но в отличие от ВЖД основной упор мы будем делать на сравнительные тестирования. В случае карт памяти или картоводов причина этого очевидна — они достаточно жестко стандартизованы. Разумеется, у производителей последних остается некоторая свобода маневра в выборе дизайна, и у всех — в плане дополнительной функциональности, однако программное обеспечение, прилагаемое к картам или картоводам, как правило, не так уж и сложно функционально, чтобы на описание каждого набора утилит пришлось бы тратить целую статью. Аналогичная ситуация наблюдается и на рынке флэш-накопителей с USB-интерфейсом. Тем более что в последнее время наблюдается тенденция отказа от полностью «самописного» ПО и использование стандартных приложений, немного кастомизированных под конкретного производителя. Причем программное обеспечение «подгоняется» не к каждой конкретной модели, а к целой линейке накопителей одной марки.

Таким образом, в большинстве случаев в каждом тестировании будет участвовать от трех до десяти устройств, объединенных одинаковым назначением и прочими особенностями. Чаще всего в одном обзоре будет присутствовать продукция одного производителя, реже — двух-трех. И первым делом мы будем знакомиться с участниками. Дизайн, дополнительное программное обеспечение, какие-либо другие интересные особенности — все это для большинства пользователей не менее важно, чем производительность, а иногда и емкость или функциональность устройств.

Реальная емкость

В отличие от винчестеров, различные флэш-накопители, формально имеющие одинаковый объем, на практике отличаются по количеству «дискового» пространства, доступного пользователю. Связано это с тем, что маркировка производится по «сырому» объему установленных в корпус устройства чипов флэш-памяти. Однако разные контроллеры используют его по-разному, что и приводит к весьма заметным флуктуациям. И, если для накопителей низкой емкости в абсолютном исчислении разница невелика, то для становящихся все более популярными карт памяти и флэшдрайвов от 8 ГБ и выше она вполне может достигать 100-200 МБ, что уже достаточно серьезно (этого, например, хватит на пару аудиоальбомов или на 30-50 фотографий). Разумеется, при прочих равных (а иногда и не равных) более предпочтительнрым является накопитель с большей реальной емкостью — ведь именно за нее мы и платим деньги в магазине. Поэтому такая информация будет приводиться для каждого из протестированных накопителей.

Положение несколько осложняется тем, что при использовании различных файловых систем полезная (доступная пользователю) емкость также меняется. К счастью, одинаковым образом, поэтому можно ограничиться лишь одной ФС, дабы не загромождать статью слишком большим количеством информации. А вот какой — вопрос сложный. Тем более, что выбранная файловая система будет существенным образом влиять и на показатели быстродействия в тестах высокого уровня. В текущем году для флэшдрайвов и карт памяти мы будем использовать FAT32 в качестве основной. Почему — стоит разъяснить подробнее.

Файловая система: проблема выбора

Даже если рассматривать не все многообразие существующих на рынке операционных систем, а только семейство Windows, причем только две самых последних версии, доступными для выбора оказываются целых четыре файловых системы. Все они имеют свои достоинства и недостатки, что непосредственный выбор затрудняет: в одних условиях лучше одна, в других — другая.

Начнем с FAT16. Самая простая и старая файловая система, своими корнями уходящая еще во времена MS DOS. Соответственно, и совместимость ее с различными хост-системами идеальная. Кроме того, в ее случае минимальны накладные расходы (например, на гигабайтном накопителе использование FAT16 позволяет «выжать» лишние 20 МБ сравнительно с FAT32) и максимальна производительность. Однако разделы данной системы ограничены размером 2 ГБ (можно создать и 4 ГБ, однако такой «не поймет» большинство устройств), что делает ее в настоящее время совершенно не интересной — основные продажи уже приходятся на накопители заметно большей емкости.

FAT32 позволяет получить не меньшую совместимость, нежели FAT16, однако в ее случае размер тома практически не ограничен. Точнее, штатными средствами Windows под FAT32 невозможно отформатировать раздел, больший чем 32 ГБ, однако все это легко обходится сторонними утилитами. Более того — последние предлагаются многими производителями флэшдрайвов и ВЖД, причем первые, как правило, и продаются отформатированными именно под FAT32. Однако есть у данной системы и недостатки. Во-первых, для внешних накопителей, отформатированных под FAT32, не работает полценно кэширование записи под Windows XP и Vista, что в ряде случаев приводит к сильной деградации производительности. Во-вторых, FAT32 накладывает ограничение на размер файлов — не более 4 ГБ. Поскольку емкие флэш-накопители часто приобретаются именно для хранения и переноса больших файлов, в ряде случаев это может доставлять большие неудобства пользователям. Для карт памяти эта проблема стоит менее остро — обычно они используются не для переноса информации, а для работы совместно с фото- и видеокамерами, а последние файлов, больших 2 ГБ не создают.

В качестве основной файловой системы для внутренних накопителей Microsoft давно уже пропагандирует NTFS. Мощная ФС, практически безальтернативная на томах очень большого объема лишена огромного количества недостатков, присущих FAT, но имеет свои собственные. В частности, это общая «тяжеловесность» системы, большие потребности в дисковой и оперативной памяти (впрочем, для современных компьютеров это давно неактуально, а вот для бытовой техники и MID все еще досадное неудобство), множество избыточных для сменных накопителей вещей (например, журналирование). Именно поэтому по-умолчанию флэшдрайв в ХР отформатировать под NTFS нельзя. В Vista — можно, да и никто не заставляет всегда и все использовать только по-умолчанию. Именно поэтому на USB-накопителях многие применяют NTFS — хотя бы потому, что в рамках данной системы нет ограничений на размер файлов. Но и с совместимостью с бытовой техникой все не идеально. Поэтому на флэшдрайве эту систему использовать можно разве что в тех случаях, когда он используется только для обмена данных между компьютерами под управлением Windows не старше, чем 2000 (с другими системами вполне возможны проблемы), а для карт памяти она вообще по-хорошему неприменима.

И, наконец, последнее слово — exFAT. Система является дальнейшим развитием FAT и лишена многих ограничений последней. В принципе, в ближайшее время именно ей суждено стать основной для некомпьютерного применения флэш-накопителей, что заставит и совместно с компьютерами применять чаще всего ее. Однако пока крайне болезненным остается вопрос совместимости — полноценно систему понимает только Windows Vista SP1 и XP с установкой специального апдейта (в число критических он не входит, так что по-умолчанию компьютером не скачивается), а также некоторые бытовые устройства, но меньшинство последних.

Итак, на практике может использоваться любая файловая система из четырех. Точнее, чаще всего, из трех — FAT16 неактуальна для устройств с емкостью более 2 ГБ. Однако основной на текущий момент следует считать FAT32. Несмотря на все свои недостатки, она продолжает оставаться наиболее универсальной и доставляет минимум проблем на большинстве устройств. Именно поэтому ее мы и «зафиксируем» в качестве стандартной в данной методике тестирования. Где-то через год существенно расширится «ареал обитания» exFAT, да и накопители емкостью более 32 ГБ начнут встречаться куда чаще, чем сейчас, поэтому мы «мигрируем» на новую систему. Но в текущем (2009) году во всех тестированиях флэш-памяти будет применяться FAT32. Соответственно, и емкость накопителей будет указываться в приложении к этой системе, и для всех тестов производительности, зависящих от ФС, будет использоваться исключительно она.

Тестирование производительности

Аппаратная часть

Оборудование для тестов, возможно, со временем будет меняться, однако частые смены его нежелательны — одинаковая тестовая платформа позволяет непосредственно сравнивать результаты из разных обзоров, а вот при изменении оборудования делать это нужно куда осторожнее. Впрочем, несмотря на определенный прогресс в компьютерной области, внешние интерфейсы более «консервативны», так что зафиксировать программно-аппаратную платформу на достаточно большой срок удается. В рамках данной версии методики тестовый стенд выглядит так:

  • EpoX 8NPA SLI
  • AMD Athlon 64 3200+ (512K L2)
  • 1 Гбайт РС3200 DDR SDRAM
  • системный винчестер Western Digital WD1600 JS

Для подключения USB-накопителей используется встроенный в чипсет (в данном случае, nForce4 SLI) контроллер USB 2.0. Для обеспечения интерфейса eSATA (который уже начал встречаться во флэшках) на данный момент применяется чипсетный же SATA-контроллер с «выкидышем» на заднюю панель. Поскольку последний поддерживает все необходимые внешним накопителям «фичи», типа горячего подключения и т.п., да и его применение позволяет более корректно сравнивать производительность винчестеров при непосредственном подключении или в коробках, такой вариант наиболее интересен. А накопителей с интерфейсом USB 3.0 пока на рынке не появилось, так что проблема их поддержки все еще не стоит :)

Очевидно, что данного набора оборудования вполне достаточно для флэшдрайвов – как устройств самодостаточных. Для тестирования карт памяти требуются адаптеры. Их у нас два. Для карт CompactFlash будет применяться «переходник» RaidSonic Stardom SF2010-1F-S1, позволяющий эксплуатировать эти карты в максимально-скоростном режиме. А для всех остальных форматов — внутренний картовод Apacer AE161. Он уже не нов, однако все, что требуется, поддерживает. Разумеется, после появления карт SDXC придется «дорабатывать» методику тестирования (искать подходящий картовод как минимум, да и стандартной файловой системой для них является как раз exFAT), но поскольку пока ни карт, ни рассчитанного на них оборудования поблизости не наблюдается, этот вопрос мы временно отложим.

А для тестирования картоводов требуется набор карт памяти. В качестве последнего мы будем использовать следующие модели:

  • CompactFlash Apacer Photo Steno Pro IV 300X 4 ГБ
  • Memory Stick Duo Pro Sony 512 МБ
  • MMCplus Apacer 290X 1 ГБ
  • Secure Digital Kingston Ultimate 133X 1 ГБ
  • SDHC A-data Class 6 for Eee PC 8 ГБ
  • microSDHC Kingston Class 4 8 ГБ (последняя будет применяться только с устройствами без непосредственной поддержки полноразмерных SD-карт)

Программная часть

Все тестирования будут проводиться под управлением Windows XP SP3. Такой выбор был сделан потому, что никаких необходимых для флэш-накопителей нововведений в Vista не появилось, так что в плане работы с последними обе системы эквивалентны. В то же время Windows XP занимает примерно вдвое большую часть рынка, нежели Vista, ну а поскольку многие уже планируют подождать с апгрейдом системы до выхода Windows Seven (благо ждать по прогнозам придется менее года), такое положение дел может и не измениться никогда.

А для тестирования производительности будут использоваться три тестовых пакета — Lavalys Everest 5.0, IOMeter и Intel NAS Performance Toolkit. Точнее мы будем применять на практике лишь часть входящих в них тестов, причем немного разную для различного оборудования.

Производительность картоводов

Сами по себе эти устройства такой характеристикой, как «скорость работы» в чистом виде не обладают — все зависит от применяемых карт памяти. «Хороший» картовод от «плохого» отличается лишь тем, что позволяет последним продемонстрировать все, на что они способны, не накладывая искусственных ограничений. Для проверки того, как дела будут обстоять в каждом конкретном случае, мы будем использовать тесты линейного чтения и записи из Everest блоками по 64К байт. Такого простого метода вполне достаточно, чтобы установить, «выкладывается» ли карта на полную или ее ограничивает картовод. Оба теста будут выполняться для каждой карты из описанного выше набора, поддерживаемой картоводом.

Производительность флэшдрайвов и карт памяти

Для этих устройств методика оценки производительности будет несколько более сложной. Во-первых, измерение времени доступа при чтении и записи при помощи тестов из Lavalys Everest 5.0. Во-вторых, скорости последовательного чтения и записи в IOMeter. Это тоже можно делать в Everest, однако от данной практики мы отказываемся дабы получить возможность непосредственного сравнения результатов с демонстрируемыми внутренними и внешними винчестерами (как я уже сказал в начале, текущие тестовые методики для всех накопителей взаимно совместимы). Однако, в отличие от последних мы не будем «гонять» тесты со всеми возможными размерами блоков — для получения вполне достоверной картины достаточно ограничиться тремя значениями: 4, 64 и 1024 К байт. А для оценки накопителей в условиях, приближенных к реальным, мы будем использовать тесты высокого уровня из NASPT. Но не все — часть из них не актуальна ни для карт памяти, ни для флэшдрайвов. Но некоторые — крайне полезны. К ним относятся, например, все четыре теста копирования (соответственно, с и на устройства в виде одного большого файла или разветвленного дерева каталогов с кучей мелких файлов), тесты на запись и воспроизведение видео в один поток, а также шаблоны Content Creation и, безусловно, Photo Album.

А для всех, кому достаточно лишь грубого качественного (а не количественного) ответа на вопрос, какой внешний накопитель лучше, мы вводим и общий балл по тестированию. Получается он следующим образом:

  • За эталон принимается винчестер Seagate Barracuda 7200.11 ST31000340AS — 3,5", скорость вращения 7200 об/мин, емкость 1 ТБ, кэш-память 32 МБ, интерфейс SATA300, протестированный нами по методике для внутренних винчестеров
  • Результаты всех тестов пересчитываются из размерных единиц в безразмерные относительные путем деления на результаты эталонного накопителя в том же тесте. Точнее, для мегабайтов в секунду (где больший результат лучше) используется такая схема, а для выраженных в миллисекундах результаты тестов времени доступа (меньше — лучше) используется обратная операция.
  • По всем тестам высчитывается среднее геометрическое, умножается на 1000 и округляется до ближайшего целого.
  • Полученное число и является итоговой оценкой накопителя

Несложно понять, что «эталонной единицей» в данном случае является 1000 баллов, каковой результат и показывает наш референсный винчестер. А вот результаты всех остальных будут либо меньше, либо больше этого числа. И глядя на общий балл, можно примерно оценить, насколько в среднем один флэшдрайв или карта памяти лучше/хуже конкурентов по производительности. Оценка, разумеется, достаточно грубая, особенно при сравнении накопителей разного класса, но и весьма показательная — куда более чем выигрыш/проигрыш в одном конкретном тесте. Если интересуют последние, то их можно в любой момент посмотреть и оценить исходя из своих критериев и предполагаемой сферы применения накопителя.

Единственное, от чего сразу хочется предостеречь — не стоит пытаться «в лоб» сравнивать по итоговому баллу винчестеры (внешние и внутренние) и флэш-накопители. Разница между ними такая же, как между температурой в градусах Цельсия и Реомюра: ноль одинаковый, а вот размер каждого градуса разный. Так и здесь — эталон один, но вот тесты, по которым высчитывается «температура» разные. Поэтому для непосредственного сравнения (если возникнет такое желание) следует использовать сами результаты тестов — они приведены в одинаковых «градусах».

Энергопотребление USB-флэшдрайвов

Методика измерения проста и незамысловата: цифровой мультиметр Protek 506, «висящий» на шине USB между компьютером и тестируемым устройством, измеряет силу тока при выполнении различных операций и сбрасывает полученные данные на компьютер через последовательный интерфейс. После чего мы их обрабатываем, усредняем, округляем до целых миллиамперов (поскольку точность метода не очень велика) и... Все готово. Поскольку напряжение на порту мы тоже знаем (измерить легко), можно посчитать и потребляемую мощность. А можно и не считать — все равно абсолютно точного значения не получим, так что нас интересует лишь относительное сравнение различных устройств друг с другом, а это можно сделать и по полученной в результате измерения силе тока.

Итак, что измеряется в случае флэшдрайвов? Во-первых, потребляемый ток в тот момент, когда накопитель подключен к порту (Idle на диаграммах). Фактически в этом случае мы измеряем потребление самого контроллера и светодиода (если он есть и хоть как-то проявляет себя в состоянии покоя). Остальные три результата — потребляемый ток во время тестов на измерение времени доступа на операциях чтения, линейного чтения, времени доступа на операциях записи и линейной записи данных в Everest  (RAccess, Read, WAccess и Write соответственно). Здесь вовсю потребляет энергию вся начинка накопителя.

Цена

Технические характеристики, внешний вид и прочее представляют собой абстрактный интерес всегда, но для покупателя крайне важным является вопрос цены любого товара. К сожалению, цены имеют тенденцию меняться в зависимости от времени и места приобретения, поэтому какие-либо далеко идущие выводы на основании цены делать в статье занятие небезопасное. Поэтому и не будем :) В большинстве случаев, хотя иногда пару-тройку замечаний по поводу цены на момент написания статьи я делать буду. А в качестве некоего ориентира мы будем приводить среднюю розничную цену протестированных устройств в Москве, актуальную на момент чтения вам статьи (благо таковая техническая возможность есть).

Итого

В конце статьи, как и положено, будем делать выводы. Весьма важная часть, поскольку, как показала практика, многие читают только введение и заключение. Здесь же будем определять и победителя по производительности, что, впрочем, при наличии сводного балла по всем тестам (для картоводов такового не будет, но там и тестов совсем немного) особой проблемы не представляет. Однако и особо выдающиеся результаты в каких-то конкретных тестах также будут отмечены особо — не всем ведь важна «средняя температура по больнице», поскольку накопитель может приобретаться для решения какой-то определенной задачи (к примеру, от мультиформатного картовода требуется в первую очередь быстрая работа с CompactFlash, а остальные форматы нужны лишь «на всякий случай»). И, разумеется, во всех случаях, когда мы столкнемся с чем-то выделяющимся на общем фоне, именно в заключительной части будет проводиться раздача наших традиционных наград (если кто забыл, их у нас целых две).






Дополнительно

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.