WD Caviar SE16 - твърд диск с 16 MB буфер

Поставяне на кръстосани връзки

Известно е, че твърдите дискове са оборудвани със собствена буферна памет с относително малък обем. Буферът се използва като вграден кеш за операции за четене и запис, оптимизиране на производителността и минимизиране на отнемащите време достъпи до платката. Например, когато има свободно място в буфера, контролерът може временно да постави данни, които трябва да бъдат записани там и да изчака удобен момент, когато няма заявки от системата (хост).

Когато прави заявки за четене, контролерът съхранява последните прочетени данни, в случай че хостът ги поиска отново - тогава няма нужда от нов достъп до диска. Контролерът често чете предварително в опит да предвиди следващите заявки на хоста и също буферира данните, които чете. Оказва се, че буферът се използва от твърдия диск през цялото време и ролята му е много важна.

Производителите на твърди дискове винаги са се стремили да увеличат обема на буферната памет. Днес това е по-лесно да се направи, тъй като конвенционалните чипове за синхронна динамична памет (SDRAM), които се използват в твърдите дискове, са доста евтини. В края на 90-те години настолните твърди дискове бяха оборудвани с буфер от 512 KB, след това повечето модели получиха 2 MB памет, а днес най-често се срещат твърди дискове с буфер от 8 MB. Въпреки това, няма ограничение за съвършенството: WD актуализира своята масово произвеждана линия от твърди дискове Caviar SE, допълвайки я с модели Caviar SE16. Основната им разлика, както може би се досещате, е удвоеното количество буферна памет.

Защо се нуждаем от 16 MB?

Изглежда, че колкото по-голям е обемът на буферната памет, толкова по-висок ще бъдепроизводителност на твърдия диск. Контролерът ще може да буферира повече данни, което означава, че ще има достъп до магнитни плочи по-рядко. Не всичко обаче е толкова просто, колкото изглежда на пръв поглед.

Алгоритмите за кеширане обикновено използват техника за асоциативно търсене, за да определят дали необходимите данни са в буфера. За да увеличите количеството данни, съхранявани в кеша, или увеличете размера на един блок (кеш ред), или увеличете броя на редовете. И това е изпълнено с появата на допълнителни проблеми с асоциативното търсене и обмена на данни с кеша.

За твърдия диск обаче скоростта на кеширане не е толкова важна, тъй като във всеки случай е пренебрежимо малка в сравнение със закъсненията при достъп до магнитен носител. Друго нещо е дали контролерът наистина се нуждае от допълнителна памет. Възможно е твърдият диск да не е достатъчно зает, за да използва напълно наличния капацитет на буфера. Например, когато просто копирате и изтегляте програми, нищо не трябва да се кешира, тъй като данните се четат само веднъж. Но когато работите в сървърна среда, когато заявките се получават хаотично и непрекъснато, големият буфер е значителен плюс за твърдия диск. Всъщност, затова сървърните твърди дискове винаги са били оборудвани с буфер от поне 8 MB. Но на десктоп скоростта на четене и достъп е по-важна от ефективността на буферирането.

(Вярно, нека не забравяме за технологията NCQ. С негова помощ твърдият диск може да управлява опашката от заявки, променяйки реда на тяхната услуга. Тъй като естеството на достъпа до медиите също се променя в този случай, допълнителното буфериране може да помогне за подобряване на производителността. Но уви, повечето потребители все още не знаят как да използват NCQ, тъй като тук е само поддръжка от твърдия дискне достатъчно).

Оказва се, че големият размер на буфера едва ли ще окаже значително влияние върху общата скорост. Поставянето на чип с по-голям капацитет не е достатъчно за подобряване на производителността. Разработчиците трябва не само да преработят микрокода, но и да подобрят скоростта на четене / запис на носителя и честотната лента на интерфейса.

Хайвер SE16. Характеристики на дизайна

Успяхме да сравним WD2500KS от линията Caviar SE16 с WD2000JS от "стандартната" линия Caviar SE. Както се оказа, те имат минимални разлики: маркировките на HDA, конекторите и електронните платки са еднакви. Дори версията на микрокода е същата. Следователно разработчиците от WD използваха старата технология, просто заменяйки един чип памет с друг.

За тези, които не са наясно с характеристиките на WD твърдите дискове, ще съобщим следното. Този производител използва само доказани технологии и полага специални грижи за защита на дисковете от повреда. Дизайнът на HDA е стандартен: масивно тяло и плосък горен капак са херметично свързани, а в горната част на капака има вентилационен отвор. Но електронната платка традиционно е обърната с главата надолу от микросхеми и притисната към корпуса, има топлопроводимо уплътнение.

Тази техника ви позволява да предпазите чиповете от прегряване и външни влияния. Има два конектора за захранване - стандартен 4-пинов и нов плосък, съобразен с изискванията на Serial ATA. За да защитите конектора на интерфейса Serial ATA от случайно изключване, WD предлага да използвате специален кабел SecureConnect с ключалки.

Серията Caviar SE16 се предлага само с поддръжка на Serial ATA. Освен това контролерът на твърдия диск поддържа "втора скорост" от 3 Gb / s (300 Mb / s). Други технологии, по-специално NCQ, все още не савнедрен - тук WD изостава от другите производители.

Обхватът на капацитета на твърдите дискове Caviar SE16 все още е малък. На уебсайта на WD успяхме да намерим данни за модела от 250 GB, плюс наскоро се появи модел от 400 GB. Производителят не съобщава точната плътност на запис и капацитет на една плоча, но според наличните данни в текущата серия твърди дискове се използват плочи от 100 GB. Днес това е скромен резултат, но WD практикува модернизацията на линията, без да променя имената и спецификациите, така че може да се окаже, че дисковете с по-обемни плочи вече са в продажба.

В тестовете участваха твърди дискове от трима производители - WD, Seagate и Samsung. По време на писането на статията техните продукти бяха представени в широка гама. Един екземпляр от твърдия диск от серията Caviar SE16, разгледан в прегледа, имаше следните параметри:

маркировка WD2500KS-00MJB0;
обем 250 GB;
микрокод версия 02.01C03;
режимът на тихо позициониране (AAM) е деактивиран (0FEh).

С него ще сравним следните твърди дискове:

Caviar SE, от линията с 8 MB буфер, 200 GB:

маркировка: WD2000JS-00MHB0;
размер на буфера - 8 MB;
интерфейс - Serial ATA 3 Gb / s, NCQ не се поддържа;
версия на микрокод - 02.01C03 (същата);
режимът на тихо позициониране (AAM) е деактивиран (0FEh).

Samsung SpinPoint P120, 200 GB:

маркировка SP2004C;
размер на буфера - 8 MB;
интерфейс - Serial ATA 3 Gb/s, поддържа се NCQ;
версия на микрокод - VM100-33;
включен безшумен режим на позициониране (код 00h).

Seagate Barracuda 7200.8, 200 GB:

маркировка ST3200826AS;
размер на буфера -8 MB;
интерфейс - Serial ATA 1.5 Gb/s, поддържа се NCQ;
версия на микрокод - 3.03;
безшумният режим на позициониране е деактивиран (контролът не е наличен).

Твърдите дискове на Seagate и Samsung имат по-висока плътност на съхранение от WD Caviar. Освен това Seagate има по-висока скорост на позициониране (8ms срещу 8,9ms за Samsung и WD), а Samsung е по-тих. Тоест, WD формално няма предимства пред дискове от други производители. Но на практика може да е обратното.

Твърдите дискове бяха свързани към втория порт на Serial ATA контролера, вграден в южния хъб ICH5 на чипсета Intel 865G. За съжаление, чипсетите от серия 865 не поддържат 3 Gb/s и NCQ технология, така че възможностите на съвременните твърди дискове не могат да бъдат напълно разкрити. Други опции за конфигурация на теста:

Използването на програми, които работят директно с диска, ви позволява да измервате теоретичните параметри на твърдия диск - скорост на произволен достъп, средна (продължителна) скорост на четене и запис, ефективност на забавен запис. В същото време влиянието на кеширащите алгоритми е минимално, тъй като достъпът се извършва непрекъснато и по проста схема.

Параметрите на ниско ниво бяха изчислени с помощта на програми:

IOMeter 2004.07.30;
HDTach 2.68;
HDTach 3.0.1.0;
Winbench 2.0 (дискът беше форматиран като един голям NTFS дял).

Скоростта на достъп се оказа по-висока в Caviar, тъй като твърдите дискове WD не използват алгоритми за забавяне на позиционирането (AAM). Seagate, въпреки отличните декларирани числа, беше последният. Колкото и да е странно, Caviar SE16 е малко (0,3 ms) по-нисък от своя събрат, което може да се обясни или с естествената разлика в технологичните параметри(въпреки това механиката има някои отклонения в една или друга посока), или влиянието на третата плоча (колкото по-голям е броят на главите, толкова по-голямо е забавянето при превключването им). Разбира се, разликите всъщност са много малки и няма да говорим за сериозно изоставане при Caviar SE16.

По отношение на скоростта на достъп при запис, WD твърдите дискове са равни, осигурявайки двойно ускорение в сравнение със скоростта на достъп при четене. Това се обяснява с влиянието на алгоритъма за забавен запис.

По отношение на скоростта на последователно четене/запис, Caviar SE16, напротив, леко превъзхожда Caviar SE. Но те бяха изпреварени от твърдия диск на Seagate (+10%), което е естествено поради използването на по-висока плътност на запис, докато Samsung, напротив, е също толкова назад.

По-точен анализ на скоростта на четене / запис ви позволява да провеждате IOMeter. Ако други програми работят с 64 KB блокове, IOMeter може да променя размера на блока.

Seagate е лидер в четенето: той се справя много по-добре (+20%) с малки и големи блокове. Samsung, както се оказа, не работи много добре с малки блокове.

И WD се представи добре в тестовете за запис, превъзхождайки Seagate при работа с блокове под 64 KB.

Програмата Winbench'99, въпреки вековната си възраст, изгражда графика за последователно четене доста точно. И двете WD устройства имат еднаква форма на графиката, без пикове или спадове, което показва висока стабилност на четене. Графиката на Caviar SE16 е по-издължена, което се дължи на по-големия капацитет.

Увеличаването на графиката ни позволява да видим краткосрочни, но силни спадове на скоростта при Seagate и Samsung (работа на ECC алгоритми за коригиране на грешки, забавяне при превключване на глави и смяна на песни) и липсата на такива при WD. И въпреки че плътността на запис на WD е по-лоша, доказана производствена технологияима своите предимства - по-висока стабилност.

Симулация на приложения

Шаблонът Workstation на теста IOMeter ви позволява да генерирате натоварване на дисковата подсистема, което е близко до реалното (статистическите данни са събрани с помощта на теста за създаване на съдържание Winstone 2002). Така че този тест е по-чувствителен към скоростта на достъп, отколкото към скоростта на четене / запис, плюс това взема предвид работата на кеширащите алгоритми, тъй като заявките пристигат с увеличаване на дълбочината на опашката.

Според данните и двата WD диска превъзхождат леко Samsung и буквално смазват Seagate. Caviar SE отново е малко по-добър от Caviar SE16, тъй като имат малка разлика в скоростта на достъп.

Възлагахме големи надежди на теста PCMark05, тъй като той трябва да покаже предимството на големия кеш буфер. Този тест използва шаблони, написани с тестовия пакет Intel IPEAK SPT, когато изпълнява конкретни задачи. Следователно PCMark05 може повече или по-малко правдоподобно да симулира работата на твърд диск в реални условия.

Така че, ако твърдите дискове WD почти не се различават по скоростта на зареждане на Windows XP, копиране на файлове и сканиране за вируси, тогава по отношение на скоростта на зареждане на приложения и достъп до данни, докато приложенията работят, Caviar SE16 е с 10-15% по-бърз от Caviar SE, да не говорим за Samsung и Seagate.

Предимството на твърдия диск с голям буфер се забелязва и при теста Winstone, особено ако се използва файловата система FAT32.

Резултатите от теста доказват, че има положителен ефект от увеличаването на буфера. Той е малък, в рамките на 10-15% и се появява само когато твърдият диск работи в условия, близки до реалните. При тестовете на ниско ниво практически няма разлика, което е в съответствие с теорията. Същата теория казва, че с нарастването на честотната лента и плътността на интерфейса,запис, както и с въвеждането на технологии за оптимизиране на достъпа до диска ще трябва да се увеличи размерът на буфера. Затова разработчиците от WD побързаха малко; все пак е по-добре да започнете да разработвате технологията сега, отколкото да наваксате конкурентите по-късно.