Seagate Momentus XT — гибридный диск в действии.

Введение

Всякий раз, как в какой-либо отрасли возникает два вполне самостоятельных и ярко выраженных направления развития одного и того же  продукта или технологии, развитие которых происходит параллельно и каждая из которых имеет свои достоинства и недостатка, найдётся человек или группа людей, которые объединят эти два течения в одно. При этом достоинства одного направления компенсируют недостатки второго. Согласитесь, довольно грамотное решение. Но не все поймут какое это может иметь отношение к жёсткому диску. Но ведь в данном сегменте происходят периодически подобные “мини революции”.  Стоит вспомнить подобный опыт объединения, предпринятый когда то компанией Western Digital в своей серии жёстких дисков WD Raptor, где были объединены скорости вращения шпинделя в 10 000 об/мин, которая до этого применялась исключительно в серверных решениях и интерфейса SerialATA. В итоге подобное объединение, которое, кстати, не сразу было воспринято всерьёз, принесло в итоге неплохие дивиденды компании WD, а серия стала достаточно популярной на рынке IT продукции.

Нечто подобное наблюдается и в настоящее время. Параллельное развитие жёстких дисков, способных обеспечить большие объёмы хранения информации при низкой стоимости хранения единицы информации, и SSD накопителей которые могут обеспечить скорости записи/чтения информации которые и не снились обычным классическим твёрдым дискам. И если первые имеют неоспоримое преимущество над твердотельными дисками в стоимости хранения единицы информации. Так если для классических дисков стоимость хранения одного гигабайта информации уже составляет 0,54 копейки/гигабайт для   ёмкостью 64GB.  С другой стороны SSD накопители способны обеспечить скорость записи/чтения данных, которая недостижима для классических жёстких дисков. И если жёсткие диски ещё как то способны конкурировать с SSD при записи файлов большого объёма (более гигабайта), то по скорости доступа к мелким и непрогнозируемо расположенным данным SSD накопителям нет равных.

Самым простым способом объединить преимущества этих двух типов накопителей является установка обоих и сортировка информации в зависимости от её рода и характера. Так если будет нужно записать для длительного хранения видео с важными семейными праздниками, то в таком случае на винчестер, ну а документацию по работе или мелкие данные, найденные в Интернете, то здесь однозначно SSD. Но что делать тем, у кого всего одно посадочное место в ноутбуке? Для них компания Seagate разработала компромиссное решение, которое кстати подойдёт не только для этой группы пользователей.

Так что же именно придумала компания Seagate? Они выпустили на рынок жесткий диск Seagate Momentus XT, который имеет функции обоих типов накопителей. Давайте попробуем сравнить способности Seagate Momentus XT с дисками такого же класса (естественно без флеш-памяти.

Описание Seagate Momentus XT

Внешний вид нового диска Momentus XT не отличается от внешнего вида обычного жёстгого диска формата 2,5”.  Преемственность от линейки стандартных жёстких дисков прослеживается даже в названии. Компания Seagate вновь решилась на использование бренда “Momentus”, теперь добавив к немку маркировку ХТ. Если разделить рассматриваемый жёсткий диск на две условные части, то та часть, которая унаследована от обычного стандартного жёсткого диска, то перед нами обычный жёсткий диск, основанный на двух 250 гигабайтных пластинах. Скорость вращения шпинделя составляет 7200 об/мин и кэш-памятью в 32 Мбайта.

В то время как от SSD накопителя Seagate Momentus XT позаимствовал флэш-память объёмом 4 гигабайта на SLC чипе. Данный чип можно найти в правом нижнем углу фотографии, которая расположена выше.

Для того, что бы понять предназначение этих 4-ох гигабайт флэш-памяти совсем не обязательно погружаться с головой  в презентационные материалы компании Seagate, достаточно просто проследить логическую цепочку создателей этого накопителя, которая, собственно, и натолкнула их на его создание. Очевидно, что целью использования флэш-памяти является получение преимуществ в скорости чтения информации, которую в состоянии обеспечить флэш-память. Столь малый объём в 4 гигабайта, естественно в сравнении с ёмкостью всего накопителя, естественно не может использоваться аналогично тому, как он используется в SSD накопителях. И именно время чтения информации проблематично снизить у жёстких дисков. Объясняется это физическим временем перемещения считывающей головки на нужную дорожку и перемещение пластины до нужного сектора. Все эти механические операции занимают довольно продолжительное время до 15 мс за одно обращение. А если подобных обращений будет очень много, то соответственно и временные задержки будут просто огромны. Но ведь довольно часто пользователь повторно обращается к жёсткому диску за одними и теми же данными, причём возможно многократно. В данном случае рационально такие данные поместить в область, где будет обеспечена максимально возможная скорость доступа. Вот тут то и определяется область применения флэш-памяти в 4 гигабайта. Естественно имеется ещё несколько возможных областей для применения столь объёмного запоминающего устройства. Ну во-первых можно кэшировать данные подаваемые для записи на жёсткий диск. Но тут отсутствует рациональность, так как с подобной задачей просто великолепно справляется встроенная кэш-память в 32 Мбайта. Имеется также возможность хранения служебной информации жёсткого диска, но её объёмы настолько малы, что не приходится говорить о какой-лидо существенной экономии времени. Отсюда можно заключить, что основным направлением использования кэш-памяти на SLC-чипах ёмкостью в 4 гигабайта остаётся только кэширование данных чтения. Правда эффект становится заметен только при повторном обращении к одним и тем же данным, причём при увеличении количества запросов эффект повышается, но тестовые программы не используют подобных приёмов в своей работе, и всё таки интересно будет взглянуть на результаты тестов.

Теперь поговорим о тех моделях с которыми будет производится сравнение. Было выбрано две 500 гигабайтные модели со скоростью вращения шпинделя в 7200 об/мин. Один из них представитель скоростной линейки-предшественника серии Momentus 7200.4 это Seagate Momentus 7200.4,  HITACHI 500GB  Travelstar.

Методика тестирования

Для выполнения тестирования использовались следующие программы:

WinRar 3.91;

  IOMeter версии 2103.02.15;

  PCMark Vantage;

IOMark 0.30b14;

Windows 7 Disk Defragmenter;

FC-Test версии 1.0.

Конфигурация тестового стенда следующая:

Процессор:  Intel Pentium 4 641 3.2 Ghz ;

  Материнская плата   Asus P5N-MX s775 mATX ;

Системный жёсткий диск: IBM DTLA-307015 объемом 15 ГБ;

Видеокарта: Sapphire Radeon X1300 256Mb ;

Оперативная память:   Hynix DDR2 1024Mb PC2-6400 ;

Операционная система:   Microsoft Windows 7 Ultimate

Тестирование производилось с базовым комплектом драйверов операционной системы. Для тех тестов в которых требовалось использование форматированного жёсткого диска, производилось форматирование в стандарт NTFS, размер кластера выставлялся по умолчанию.

Тестирование в IOMark

График параметров чтения жёсткого диска  Hitachi Travelstar 7K500, 500 ГБ

График параметров чтения жёсткого диска Seagate Momentus 7200.4, 500 ГБ

График параметров чтения жёсткого диска Seagate Momentus XT, 500 ГБ

График параметров чтения жёсткого диска Toshiba MKxx56GSY, 500 ГБ

График параметров чтения жёсткого диска Seagate Constellation ES, 500 ГБ

Получив данные о скоростях чтения для дисков, сравним скорости чтения для секторов расположенных во внутренней и наружной частях пластины.

Тестирование показало, что все 2,5” диски очень похожи. Это конечно не очень удивительно, так как они обладают одинаковой плотностью записи данных и скоростью вращения шпинделя. А то различие которое всё-таки наблюдается можно объяснить особенностью прошивки и расположения и конструкции парковочного места считывающей головки. Если же сравнивать диски разной весовой категории, 2,5” и 3.5”, то поимеют явное преимущество перед “маленькими” дисками. Всё-таки сказывается наличие пластин большего диаметра при той же скорости вращения, что позволяет прочесть большее количество секторов и как следствие получить большую скорость чтения. Причём это преимущество достаточно серьёзное, практически на треть.

Сразу же хотелось бы напомнить, что в большинстве дисков рассматриваемый нами Momentus XT будет выдавать результаты как обычный диск, так как для получения видимого эффекта от наличия кэш-памяти потребуется неоднократное обращение к одним и тем же данным, в то время как синтетических тестов не позволяет этого добиться так как в основном осуществляют тестирование сплошным потоком данных.

Теперь давайте протестируем скорость обмена данными с буфером обмена:

 Скорость обмена данными с буфером у жёсткого диска Hitachi Travelstar 5K500.B, 500 ГБ


Скорость обмена данными с буфером у жёсткого диска Seagate Momentus 7200.4, 500 ГБ


Скорость обмена данными с буфером у жёсткого диска Seagate Momentus XT, 500 ГБ


Скорость обмена данными с буфером у жёсткого диска Toshiba MKxx56GSY, 500 ГБ

Скорость обмена данными с буфером у жёсткого диска Seagate Constellation ES, 500 ГБ

Анализируя результаты тестирования скорости обращения к буферу можно отметить явный прогресс жёстких дисков от Seagate. В последнее время уже стало обычной практикой при тестировании жёстких дисков получать от них самые плохие результаты при работе с большими блоками данных. Это кстати можно проследить и на диаграмме результатов тестирования Momentus 7200.4. Но в последнее время намечается неплохой прогресс в данной области, так Constellation ES уже показывает гораздо лучшие результаты, нежели предыдущее поколении жёстких дисков в то время как более современный Momentus XT и вовсе избавился от этой проблемы, вплотную приблизившись к показателям конкурентов. Впрочем всем дискам имеется ещё куда расти, и это наглядно демонстрируют результаты тестирования Hitachi 7K500.

Казалось бы, что тестирование скорости работы с буфером это как раз тот тест, где увеличенный объём кэш-памяти должен показать своё превосходство. Но на самом деле ограничивающим фактором является скорость внешнего интерфейса и особенности прошивки. Поэтому в большинстве случаев именно в этом месте упирается в ограничение и показывает максимальную из доступных, так как обычные жёсткие диска работают малыми объёмами данных, которые кэшируются в обыкновенной буферной памяти.

По аналогичной причине бессмысленно было и сравнение в тесте по максимальной скорости, хотя тест и смог корректно определить лидера Hitachi 7K500.

Тестирование в IOMeter: Sequential Read & Write

Теперь перейдём к тестированию последовательными операциями в IOMeter. Тестирование проводилось путём посылки запроса глубиной четыре команды. Каждую минуту размер блока данных увеличивался. По окончании теста мы получили возможность проследить зависимости скорости чтения/записи от размеров блока данных.

Результаты IOMeter: Sequential Read

Результаты IOMeter: Sequential Write

В данном тесте не удалось обнаружить сколько-нибудь существенной разницы между тестируемыми 2,5” моделями. Рассматриваемый нами Momentus XT показывает несколько лучшие результаты, нежели остальные диски такого же форм-фактора. И всё-таки им не удаётся догнать по скорости 3,5” модель.

Тестирование в IOMeter: Disk Response Time и IOMark: Average Positioning Speed

Измерение времени отклика осуществлялось при помощи программы IOMeter, которая направляла поток запросов на чтение или запись на накопитель. При этом количество запросов было выдрано так, что бы их объём заведомо превзошел объём буфера диска.

По времени отклика на чтение рассматриваемый нами Momentus XT всётаки несколько отстаёт от остальных дисков, зато по отклику на команды записи все диски примерно равны.

И снова выделяется по результатам тестирования 3,5” модель. Она опять превосходит 2.5” модели и для этого имеется вполне очевидная причина. Серверная направленность данного диска позволяет в меньшей степени заботится об уровне производимого шума, и как следствие скорость вращения и ускорение старта здесь гораздо выше, но цена этому – повышенный уровень шума.

Тестирование в IOMeter: Random Read & Write

Следующим тестом будет тестирование дисков в режимах чтения/записи и выясним её зависимость от размера блока данных, при тестировании с произвольной адресацией

Результаты IOMeter: Random Read, операций/с

Чтение со случайной адресацией имеет вполне предсказуемый характер.

Результаты IOMeter: Random Write, операций/с

Зато тестирование записью со случайной адресацией блоков демонстрирует потрясающую нестабильность результатов. Не все диски формата 2,5” одинаково хорошо справляются с данной задачей. Так Momentus 7200.4 очень проблематично работает при забиси юлоков малого размера, по всей видимости имеет место ограниченное количество линий кеширования, которых просто не хватает для того, что бы справится с подобным количеством малых блоков данных. Радует что рассматриваемый нами Momentus XT уже лишён этого недостатка, и показывает лидирующие результаты среди 2,5” моделей. Вполне возможно, что здесь вступил таки в работу повышенный объём кэш-памяти.

Тестирование в FC-Test 

При помощи теста FileCopy Test можно выявить способность жёстких дисков к копированию файлов различного размера. Методика проведения теста следующая. На диске создаётся два раздела размером по 64 гигабайта, оба раздела форматируются в NTFS. Далее в один из разделов записывается набор файлов определённого состава. Наборы условно разделены на группы: “Windows”, “Programs”, “Install”, “MP3”, и “ISO”. Первые две группы имеют в своём составе наиболее мелкие файлы, остальные группы расположены в порядке возрастания размеров файла. Наиболее крупные файлы использованы в наборе “ISO”. Данный тест говорит не только о возможностях жёсткого диска при копировании данных в пределах самого себя, он так же показывает поведение жёсткого диска под сложной нагрузкой при которой диск работает параллельно с двумя потоками данных, один из которых поток данных на запись, второй на чтение.

Тестирование записи данных показывает, что не все диски имеют одинаковые характеристики скорости в зависимости от размера файла. Так новые модели дисков от Seagate демонстрируют лучшие показатели при работе с большими файлами, в то время конкуренты лучше справляются с мелкими файлами.

При нагрузке на чтение файлов картина более равная. Тестируемый нами диск Momentus XT выгладит вполне даже неплохо.

Задача же по копированию файлов показывает совсем равные результаты. Естественно имеются лидеры, но превосходство несущественно

Тестирование дефрагментацией

Максимально приближен к реальным условиям тест на скорость осуществления дефрагментации. Методика осуществления теста следующая: Создавался раздел на диске ёмкостью 32 гигабайта, на котором размещались сильно фрагментированные файлы музыки, видео и игр. После этого делалась резервная копия этого раздела, которая в дальнейшем записывалась на каждый из тестируемых дисков. Далее запускалась программа FileCopy Test, которая средствами стандартного дефрагментатора Windows выполняла дефрагментацию раздела. Время которое затрачивалось для этого фиксировалось.

Тестирование в Winrar

Данный тест осуществлялся при помощи программы WinRar  3.91 посредствам которой выполнялась вначале архивация а затем разархивация папки. Папка содержала 8418 файлов, которые располагались на 670 директориях, при этом суммарный объём папки составлял 1,13 гигабайта. Состав файлов в папке был самый распространённый – набор всевозможных документов в различных форматах и разного размера, плюс фотографии и мелкие видеоролика, записанные на камеру мобильного телефона.

Порадовал при создании архива рассматриваемый нами жёсткий диск Momentus XT. Его отрыв от конкурентов приближается к одной минуте. Вот в этом тесте очевидно наглядно прослеживается преимущество модели в наличии флэш-памяти.

Зато повторить феноменальный результат при распаковке файла рассматриваемой нами модели Momentus XT повторить не удалось.

Замеры уровня энергопотребления

Тестирование производилось в четырёх основных режимах работы. Первый режим, при котором производился замер потребляемого тока, это старт жёсткого диска, т.е. тот момент, в который происходит нарастание скорости вращения шпинделя. На диаграммах режим обозначен как Start. Второй режим называется Idle и имитирует состояние простоя жесткого диска, т.е. диск полностью готов к работе на момент замера потребляемой мощности, обращений к жёсткому диску не происходит. Третий режим носит название Random Read & Write при котором имитируется работа случайного чтения и записи данных. Четвёртый режим носит название Sequential Read &Write при котором имитируется работа последовательного чтения и записи данных.

Рассмотрим каждый из четырёх режимов в отдельности:

Данный тест выполнен без участия Constellation ES, так как для организации питания данного жёсткого диска использовано две линии питания, и следовательно корректного сравнения не получилось бы.

Великолепный результат по энергопотреблению в состоянии покоя показал рассматриваемый нами жёсткий диск. Результат в 0,5 ватта говорит о том, что в при отсутствии обращений к диску в течении какого то определённого промежутка памяти происходит отключение питания привода вращения шпинделя. Скорее всего здесь тоже задействована кэш-память, так как записав туда определённый набор данных диск сможет работать с ними при этом снижается потребляемая мощность.

Вот где ситуация по сравнению 2,5” и 3.5” моделей в корне поменяла свою расстановку сил. Лидировавший в тестах на скорость жёсткий диск форм-фактора 3,5 дюйма оказался и самым прожорливым в плане энергопотребления. 2,5 дюймовые модели напротив, показывают в данном тесте стабильность показателей.

При нагрузке из последовательных запросов разрыв между моделями сокращается.

Подведение итогов тестирования

Ну, вот собственно и произведены все тесты, и попробуем дать ответ насчёт того, что же представляет из себя Seagate Momentus XT. Для ответа на этот вопрос нужно разделить вопрос на две части. Первая это рассматривать Seagate Momentus XT сугубо как жёсткий диск форм-фактора 2,5 дюйма. Второй вопрос это оправданность наличия в жёстком диске такого объёма флэш-памяти. Разделение необходимо, так как большинства проведённых тестов в своей работе не используют принципов повторного обращения к одним и тем же данным, за исключением некоторых.  

Первый ответ однозначно можно дать насчёт того, что как просто жёсткий диск Seagate Momentus XT показал очень приличные результаты. И что самое интересное, то что производителю удалось избавится от тех недостатков которые были присущи предыдущим линейкам жёстких дисков. Теперь продукция Seagate может быть смело рекомендована к установке в системах. Более того большинства тестов показали лидерство Seagate Momentus XT. Конечно 2,5 дюймовые модели не могут тягается по производительности с более “взрослыми” 3,5 дюймовыми моделями, однако они имеют несколько другую направленность. И область применения это в основном ноутбуки и компактные системы. Вот здесь преимущества в малом энергопотреблении окажутся как нельзя кстати. Более того, здесь уже видна и применимость второй части рассматриваемого вопроса – 4 Гб флэш-памяти. При работе с документацией она будет очень даже кстати. Другой вопрос в целесообразности применения подобного объёма флэш-памяти для кэширования данных. Ведь современные операционные системы достаточно неплохо справляются с этим, используя мощности оперативной памяти. Вот если бы передавать весь ресурс флэш-памяти на нужды операционной системы, было бы гораздо лучше. Хотя будем надеется, что в будущем Seagate Momentus XT научится это делать. 

В целом же можно рекомендовать применение Seagate Momentus XT в качестве жёсткого диска в мобильных системах, как высокопроизводительное решение с неплохим потенциалом. А вот для настольных систем стоит дождаться аналогичного продукта но в форм-факторе 3,5”.