Последний из IBM: подробности о Deskstar 180GXP.

Предисловие

Винчестерам IBM/Hitachi Deskstar 180GXP на нашем сайте уже были посвящены два обзора, и ещё в двух они выступали статистами. Тем не менее, объём собранных данных в несколько раз превышает объём уже опубликованных, многое осталось за кадром. Но не обилие результатов, а их экстраординарность стала той магической силой, что вернула к жизни давным-давно заброшенный и почти забытый обзор, заставила довести начатое дело до конца и поделиться знанием с Вами, дорогие читатели. Если Вы интересуетесь винчестерами вообще и IBM (теперь Hitachi) в частности, то данный материал должен быть Вам полезен.

Дело в том, что линейка 180GXP оказалась необычной, если не сказать загадочной и, в какой-то мере, концептуальной. На смену Deskstar 180GXP идёт Deskstar 7k250, но всё говорит о том, что эта модель Hitachi очень многое унаследует от предшественника. А предшественник оказался ой как не прост: количество обнаруженных нюансов превышает все разумные (читай привычные) пределы. Но об этом – ниже ;-)

Есть и вторая причина, заставившая таки довести этот материал до логического финала. Нашей старой тестовой платформе (на базе Pentium III 600E) уже давно пора на пенсию, поэтому все попадавшие в последнее время нам в руки винчестеры тестировались на двух платформах. Наконец, количество снятых по новой методике результатов достигло той критической точки, когда старую платформу можно с лёгкой душой отправлять на покой, не опасаясь ситуации, когда появляющиеся новинки будет не с чем сравнивать. В предыдущем обзоре мы коротко ознакомили Вас с новой тестовой платформой, а этот материал является своего рода прощанием. Прощанием и с послужившей нам верой и правдой тестовой платформой, и с жёсткими дисками Голубого Гиганта.

От рассвета до заката

История жёстких дисков насчитывает уже почти полвека и в этой истории марка IBM является, без преувеличения, легендарной. Этой корпорации мы обязаны появлением персональных компьютеров вообще и жёстких дисков в частности. Так, самый первый накопитель на магнитных дисках был разработан IBM в 1956 году и назывался RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Аэродинамический подвес для головок чтения/записи впервые был реализован в накопителе IBM 1302 (1962 год). Привод головок электромагнитом (voice coil) был использован в IBM 2310 в 1965 году, а в 1971 в модели 3330 впервые появилась система нахождения трека по сервометкам (track following servo). Появившемуся в 1973 году IBM 3340 мы обязаны прочно вошедшим в обиход словом «винчестер». В 1975 году увидел свет IBM 62GV, в котором впервые был применён поворотный привод головок – ещё одна неотъемлемая часть современных «винчестеров». В 1979 году, в IBM 3370 появились первые тонкоплёночные магнитные головки вкупе со специальными методами избыточного кодирования данных, а IBM 62PC стал первым накопителем с «негибкими» магнитными дисками.

Таким образом, старанием инженеров IBM к 1980-му году накопители на магнитных дисках приобрели практически все черты, присущие сегодняшним жестким дискам, отличаясь, разве что, заметно бОльшими габаритами. И лишь в 1980 году у IBM появился первый серьёзный соперник в лице Seagate Technology (организованной Алом Шугартом, в шестидесятых годах работавшим в той же IBM), вышедшей на рынок с первым малогабаритным накопителем на магнитных дисках – моделью ST506. В восьмидесятых годах в соревнование вступили и многие другие компании, часть из которых сегодня мало кому известна. Однако успехи Fujitsu, Rodime, Control Data, Maxtor, Hitachi, Quantum, Conner, не затмили конструкторского гения инженеров IBM.

В 1990 году IBM ввела в своих винчестерах PRML (Partial Response Maximum Likehood) обработку сигнала, а в 1991 впервые применила магниторезистивные головки. Эти две технологии позволили существенно увеличить плотность хранения данных и пропускную способность тракта чтения/записи. В том же году в их исследовательских лабораториях был открыт эффект гигантской магниторезистивности (GMR), использование которого в головках чтения позволило преодолеть очередной барьер для роста плотности данных. Винчестеры линейки IBM Deskstar 16GP, выпущенные в 1997 году, были первыми винчестерами с GMR головками. Все эти технологии были открытыми и охотно лицензировались остальными производителями жёстких дисков; таким образом, бурным ростом ёмкости наших жёстких дисков, превзошедшим по своим масштабам даже известный Закон Мура, мы всецело обязаны корпорации IBM.

Но ничто не вечно под луной, и, как это ни прискорбно, мы больше не увидим (по крайней мере, в ближайшие несколько лет) новых жёстких дисков от голубого гиганта. С января 2003 года весь её бизнес, связанный с разработкой, производством, продажей и гарантийным обслуживанием жёстких дисков перешёл к Hitachi Corporation, которая ради такого случая даже организовала новое подразделение – Hitachi Global Storage Technologies. Я не хочу спекулировать о причинах произошедшего, это свершившийся факт и изменить ничего нельзя. Давайте просто окинем взглядом путь великих открытий и свершений, пройденный пионером по имени International Business Machines и молча снимем шляпы.

Лебединая песня

В последние пару лет IBM стала запаздывать в «гонке вооружений», повышая плотность хранения данных последней из всех производителей жёстких дисков, но множество изюминок в конструкции дисков неизменно делали её продукты самыми быстрыми среди ровесников. Однако на этот раз вышло иначе – винчестеры с плотностью 60 ГБ на пластину все производители анонсировали в течение сентября 2002 года. В свете сообщений о сворачивании IBM HDD-бизнеса, анонс Deskstar 180GXP (надо заметить, весьма пафосный – рекомендуется к прочтению :-) ), случившийся в последний день сентября, был несколько неожиданным. Что ж, приятные неожиданности мы любим. :)
Теперь наша задача выяснить, насколько удачным получился последний из IBM.

Новая линейка оказалась довольно велика, в ней заявлены модели 30, 40, 60, 80, 120 и 180 гигабайт. Кроме увеличения в полтора раза максимального объёма, в пресс-релизе заявлено о 25% превосходства в скорости новинки над её предшественником. Однако внутреннее имя проекта – Vancouver 2 – не позволяет нам ожидать особых улучшений по сравнению со 120GXP aka Vancouver.

Из изменений в новой линейке можно отметить применение на всех моделях гидроподшипников взамен традиционных для IBM керамических, а также отказ от стеклянных пластин в пользу классических алюминиевых. Размер буфера в старших моделях увеличился до 8-ми мегабайт. Так как максимальный объём винчестеров превысил 128ГБ, в них была реализована появившаяся в стандарте ATA/ATAPI-6 возможность 48-битной адресации, однако самым быстрым протоколом обмена данными по-прежнему остался Ultra DMA/100. Также в новом винчестере заявлена технология Tag 'n seek, которая должна давать до 20% преимущества в производительности по сравнению с конкурентами.

Tag ’n seek

Как написано в официальных документах, Tag ’n seek – это метод управления командами, поступающими в винчестер, приводящий к увеличению быстродействия. Все приходящие команды маркируются специальными ярлыками и переупорядочиваются для наиболее эффективного исполнения Больше никаких деталей не сообщается, поэтому их приходится домысливать.:) По большому счету "Tag 'n seek" это просто коммерческое название технологии Tagged Command Queueing.

Для лучшего уяснения сути нововведения нужно представить, как обычно происходит работа подсистемы дискового ввода/вывода компьютера. Предположим, некая программа затребовала чтение данных с диска. Дисковая подсистема выдаёт винчестеру команду читать данные по протоколу DMA, адрес и размер требуемого блока данных. Для чтения этих данных винчестеру нужно определённое время, в течение которого система вольна заниматься чем угодно, однако канал связи с винчестером остаётся занятым и операции с другими устройствами на нём невозможны. По завершении чтения вызывается прерывание, сигнализирующее системе о завершении операции, после чего канал готов к дальнейшей работе.

Очевидным недостатком такой схемы является высокая занятость АТА-канала и, возможно, шины ввода-вывода. На получение данных с пластины винчестеру нужно выбрать одну из нескольких (если таковые имеются) головок, переместить блок головок на нужный цилиндр, дождаться, пока пластины не довернутся затребованным сектором и лишь затем прочесть сами данные. Указанные операции занимают от десятых долей миллисекунды в случае последовательного чтения до нескольких десятков миллисекунд. Собственно передача данных занимает от 5 микросекунд для одного сектора до единиц миллисекунд. Таким образом, подавляющую часть времени канал связи с винчестером занят впустую. Что в этом плохого? Если винчестер на канале один, то ничего. А вот если к тому же шлейфу подключены дополнительные устройства, то одновременная их работа сильно замедлится.

Способ обойти это препятствие был давно найден в протоколе SCSI, суть его состоит в том, чтобы разделить фазу запроса данных и фазу их получения. Когда команда передана устройству, связь с ним завершается до получения сигнала прерывания, после чего система опрашивает устройства, какая же именно команда выполнена. Таким образом, можно давать задания нескольким параллельным устройствам, и даже множественные задания одному устройству. При этом запросы на чтение и запись ставятся внутри винчестера в очередь и исполняются конкурентно – первыми те, которые требуют меньше времени. Этот режим работы называется Tag Queued.

В IDE винчестерах подобная технология реализуется посредством дополнительных команд Read/Write DMA Queued, которые были добавлены в стандарт ATA/ATAPI-4 в рамках программы Command Queuing and Overlapping (конвееризация и наложение команд). От обычных команд чтения и записи они отличаются указанием идентификационной метки команды. Метка нужна для того, чтобы сообщить компьютеру, какая конкретно из множества полученных команд была завершена. Метка может принимать значения от 0 до 31, т.е. винчестер способен одновременно «переваривать» до 32 команд. Это позволяет серьёзно оптимизировать маршрут перемещения головок, увеличив тем самым производительность винчестера.

Поскольку во всех современных винчестерах реализована функция отложенной записи, польза от TCQ (Tagged Command Queuing) при записи сомнительна. Зато при чтении TCQ должна открывать винчестерам второе дыхание. И удвоенная польза должна наблюдаться, когда винчестеры находятся на одном шлейфе. Очевидно, что для проявления эффекта от упорядочения команд нагрузка на винчестер должна быть два и больше одновременных запроса, а это нехарактерно для «настольного» применения. Зато в серверных применениях TCQ может оказать неоценимую услугу в деле повышения производительности дисковой подсистемы.

Для работы Tag 'n Seek недостаточно её реализации в винчестере, нужна ещё поддержка команд R/W DMA QUEUED со стороны операционной системы, т.е. как минимум требуются обновлённые IDE Busmaster драйверы. Такие драйверы есть у HighPoint Technologies и, возможно, других производителей системной логики. Изучению данного вопроса мы постараемся посвятить отдельный обзор.

Детектив

Прежде чем перейти к сравнению заявленных характеристик двух последних поколений Deskstar-ов, мне придётся рассказать полумистическую историю о закулисных манёврах IBM. Дело в том, что выпущенный в сентябре 180GXP и его современный вариант кое в чём отличаются. Во-первых, в спецификациях появились модели ёмкостью 40ГБ, обозначаемые как (sic!) IC35L060AVV2 40GB. Почему "модели" во множественном числе? Да потому что их две, и в чем состоит сакральный смысл этой двойственности, я могу только догадываться. :) Как бы то ни было, наравне с обычной "сороковкой" существует её "оптимизированный" вариант, о сути оптимизации которого, естественно, не говорится ни слова. Ладно хоть приведены характеристики, по которым можно судить о произошедших изменениях:


Подозреваю, что неоптимизированный вариант представляет собой уже привычный обрезок, у которого отключено несколько зон плотности. Однако урезание трети ёмкости непременно приводит к значительному уменьшению среднего времени доступа к данным. Для борьбы с этим явлением было решено пожертвовать самыми ёмкими цилиндрами и "проредить" треки – в оптимизированной модели плотность дорожек снижена с 76 до 72 тысяч на дюйм. Стоп, как это так?

Предыдущая версия спецификаций и слыхом не слыхивала о плотности в 76 ktpi; все модели имели плотность дорожек 72 ktpi. Если это не банальная ошибка в описании (что очень маловероятно, потому что также незаметно выросла с 45,5 до 46,3 Гб/кв.дюйм и общая плотность хранения данных), то вырисовывается интереснейшая картина. После начала серийного производства Deskstar 180GXP технологи изыскали возможность ещё на 5% увеличить плотность дорожек. Одновременно с этим потребовалось наладить выпуск 40ГБ модели, поэтому все выпущенные пластины с меньшей плотностью были пущены на их производство. Тогда становится понятным происхождение изрядной неиспользованной области пластины, упоминавшееся в обзоре модели ёмкостью 180ГБ – дорожки немного уплотнились.

Напомню, что на внешней, самой "быстрой" части пластины, обнаружилась непривычно-широкое кольцо, незанятое под хранение данных. Утилизация этой площади позволила бы получить ёмкость пластины, скажем, 66ГБ вместо 60-ти и выпустить 200ГБ модель (очевидно, именно так поступили Maxtor и WD; к сожалению, эти компании умалчивают о количестве физических цилиндров в их продукции). Причинами, по которым IBM решила пожертвовать максимальной линейной скоростью и ёмкостью, могут быть ограниченные возможности существовавших GMR головок или нехватка пропускной способности DSP каналов чтения/записи.

Учитывая всё сказанное выше, а также наличие в линейке предыдущего поколения, Deskstar 120GXP, аналогичных моделей с меньшей плотностью треков, имеет смысл сравнивать оба варианта исполнения:


Видно, что новая модель ёмкостью 40ГБ пришла на смену IC35L040AVVN: тот же корпус, скорость обмена данными с пластиной почти не возросла, правда заметно ускорился их поиск. Смотрим дальше.


Спецификации обещают нам 17% прироста линейной скорости, что выглядит очень странно с учетом всего 11%-го повышения физической (мгновенной) скорости и количества секторов на треке. Но этому есть объяснение – сильно сократившиеся задержки на смену головок и дорожек. Как время смены дорожки влияет на скорость последовательного чтения, спросите вы? Попробую объяснить.

Посмотрите на параметр Sectors per track, который отражает максимальную плотность секторов на дорожке. Для 180GXP плотность равна 1092 сектора, то есть чуть больше полмегабайта данных. Если первые полмегабайта винчестер может прочесть с максимально возможной скоростью, то затем ему нужно будет переключиться на следующую головку, либо даже перейти на соседний трек. Затраченное на эти операции время входит в общее время последовательного чтения, снижая «линейную» (или устоявшуюся - sustained) скорость. Следующая формула взята из документации IBM:

(Sustained Transfer Rate) = A / (B+C+D ) where
A = (Number of data sectors per cylinder) * 512
B = ((# of Surface per cylinder) - 1) * (Head switch time)
C = (Cylinder change time)
D = (# of Surface) * (One revolution time)
Как видите, время смены дорожки самым непосредственным образом влияет на скорость линейного чтения. И сокращение этого времени на треть можно было бы назвать очередным прорывом IBM-овских инженеров, если бы не одно но…

Подняв спецификации предыдущих моделей IBM, начиная с DTLA, я с удивлением обнаружил, что до сих пор Head и Sector Switch time увеличивались в каждой новой модели:


Правду говорят, что всё новое это хорошо забытое старое. С каждым поколением IBM увеличивала время переключения головки и смены цилиндра, а в последнем, почему-то, оно кардинально уменьшилось. Спрашивается, зачем и почему? Может быть, это стало возможным благодаря "новым" пластинам? Мы вряд ли когда-нибудь узнаем это точно, однако за гипотезу о причастности пластин говорит и заявленная "ошибкоустойчивость".

Любой носитель информации характеризуется параметром "частота возникновения битовых ошибок при чтении"; для жёстких дисков его величина обычно составляет порядка 1E-10. Эту частоту уменьшают ещё на несколько порядков, до безопасной для хранимых данных величины, за счет хранения избыточных данных – кодов коррекции ошибок (ECC). Так вот, несмотря на уменьшение количества ECC символов, вероятность появления невосстановимой ошибки в Deskstar 180GXP стала меньше, что возможно только благодаря более устойчивому чтению данных с пластин. Выходит, что алюминиевые пластины оказались надёжнее стеклянных? Кстати, у остальных производителей жёстких дисков заявленная вероятность неисправимой ошибки уже давно составляет величину 1E-14, которой IBM достигла только в последней своей разработке. В то же время, большинство производителей не используют чередования (interleave) символов ECC, когда часть кода коррекции от одного сектора располагается среди ECC-символов другого сектора. Честно говоря, этот способ заявлен только в винчестерах IBM/Hitachi и… Samsung. Cудя по всему, только благодаря чередованию надёжность винчестеров IBM оказывалась приемлемой, по крайней мере, я неоднократно видел экземплярчики, читавшие данные безошибочно, но "в час по чайной ложке" :)

Ещё один сюрприз отыскался при анализе сегментации буфера чтения. Заявленное большое количество сегментов (а 21 это не мало, поверьте) на поверку оказалось таковым лишь в моделях с буфером 8МБ (-1 в конце номера модели, например IC35L120AVV207-1). У моделей с буфером 2МБ количество сегментов равно 8, тогда как в винчестерах линейки 120GXP и более ранних, замеренное количество сегментов совпадает с заявленным и равно 12. Именно развитая сегментация буфера обеспечивает большую часть традиционно-высокой производительности винчестеров IBM. Для сравнения, Seagate Barracuda IV (и последующие) вообще не допускают одновременного "ведения" нескольких потоков чтения, а Quantum позволял до 8 потоков. Таким образом, для младших моделей 180GXP мы можем ожидать даже снижения производительности по сравнению со 120GXP.

Кроме того, IBM лукавит насчет новизны технологии Tag’n’seek. TCQ появилось ещё в Deskstar 75GXP, поэтому в 25% преимущества 180GXP над предшественником верится с трудом.

Из особенностей Vancouver 2 также необходимо отметить наличие в одной линейке двух разных винчестеров. Младшие модели (объёмом 30, 40 и 60 гигабайт), основаны на дизайне, аналогичному моделям AVVN, что означает иной корпус сомнительных достоинств и менее быстрый поиск данных. Модели объёмом 80, 120 и 180 гигабайт имеют более привычный корпус, который практически не изменился со времён знаменитой серии DTLA. Кроме того, они оснащаются более мощным актюатором, обеспечивающим меньшее среднее время доступа.

Участники, условия и методика тестирования

В сегодняшнем тестировании принимают участие пять моделей семейства 180GXP и, для сравнения, к ним добавлена старшая модель серии 120GXP. Как обычно, в таблицах и диаграммах мы будем использовать упрощённые наименования:


Внимательные читатели наверняка сразу заметили, что модель IC35L060AVV207-0 упомянута в таблице дважды. Это не ошибка, 40ГБ модель 180GXP имела именно такую маркировку.

Состав тестовой системы:

материнская плата - ASUSTeK P3B-F;
процессор - Intel Pentium III 600E;
память - 2*128Mb SDRAM Hyundai PC100 ECC;
винчестер - IBM DPTA 372050;
видеокарта - Matrox Millennium 4Mb;
Promise Ultra100 TX2;
операционная система - Windows 2000 Professional SP2.

Использовались следующие версии тестовых программ:

HDTach 2.61
WinBench 99 2.0
IOMeter 1999.10.20
FC-Test v0.5.3

Все винчестеры, у которых есть возможность выбора между "тихим" и "быстрым" режимами работы, тестировались в "быстром" режиме. Переключение при необходимости осуществлялось при помощи Hitachi Feature Tool. Для тестов в WinBench винчестеры размечались в FAT32 и NTFS одним разделом с размером кластера по умолчанию. Для разметки дисков в FAT32 использовалась программа Paragon Partition Manager. Винчестеры между тестами не охлаждались. Зачитывался максимальный результат из семи запусков. Тестирование в IOMeter проводилось на паттернах SequentialRead, SequentialWrite, Database, Workstation, Fileserver и Webserver.


Эти паттерны призваны измерить производительность дисковой подсистемы при нагрузке, типичной для file- и web-серверов.

Паттерн Workstation создан нами на основании статистики обращений к диску, опубликованной в описании StorageReview Testbed3. Статистические данные были собраны на файловой системе NTFS5 в режимах Office, Hi-End и Boot-up.


Этим паттерном мы будем руководствоваться для оценки эффективности винчестеров при интенсивной профессиональной работе в Windows.

IOMeter: Время доступа и линейная скорость

Одна из важнейших характеристик винчестеров – среднее время доступа. По спецификациям между 180GXP и предыдущими моделями разницы быть не должно, а в жизни…


В жизни всё не так, как на бумаге, причем мы разом получили множество "сюрпризов":

1. время доступа при чтении у 180GXP хуже, чем у предка,
   
2. время доступа при чтении у 60ГБ модели намного хуже, чем у всех остальных,
   
3. модель 40ГБ неожиданно оказалась почти самой шустрой во всей линейке,
   
4. время доступа при записи у модели 180ГБ хуже без видимых причин;
   

Возможно, разница в эффективности отложенной записи вызвана отличиями firmware – все винчестеры тестировались в разное время, в течение которого его версия доросла до шестой. К сожалению, мы слишком поздно начали фиксировать версию firmware при тестах, и не для всех моделей в сегодняшнем обзоре она известна. Тем не менее, кое-какие номера версий firmware история для нас сохранила: для 40ГБ, 80ГБ и 180ГБ это A63A, а для 120ГБ с буфером 8МБ – A66A. Раньше всех тестировалась модель 60ГБ, поэтому firmware у неё должно быть самое старое. Мы можем видеть, что первые версии firmware для 180GXP имели почти одинаковую со 120GXP эффективность отложенной записи.

Загадочная 40ГБ версия, которая изначально в линейке 180GXP отсутствовала и появилась, скорее всего, по заказу кого-то из ОЕМ-клиентов IBM, преподнесла больше всего неожиданностей. Начнём с того, что это не просто "урезанная" до 40ГБ "шестидесятка", как можно было подумать, а самостоятельная модель, хотя по этикетке и идентификации компьютером это IC35L060AVV2 40GB. В "оптимизированной" модели, вместо привычного отсекания самых медленных внутренних цилиндров изменена карта зон. Однако модель всё же является "урезанной" по общему количеству цилиндров, причём в жертву принесены как наружные, самые плотные треки, так и самые медленные внутренние. Благодаря этому, её среднее время доступа весьма мало, даже несмотря на "дешёвый" корпус, специфичный для младших моделей с замедленным поиском. Лишь эта модель, да также урезанная "восьмидесятка" способны потягаться по среднему времени доступа с предыдущим поколением Deskstar, а это говорит о том, что традиционная для IBM быстрота поиска у 180GXP ухудшилась. Что есть весьма странно, ведь по спецификациям среднее время поиска не изменилось.

Разгадка опять, как и в случае с WD2500JB, кроется в количество сервометок на треке. Дело в том, что при перемещении головок, винчестер непрерывно сверяется "с картой" по проносящимся мимо сервометкам. Чем больше их на треке и чем быстрее вращаются диски, тем раньше электроника узнает, достигнута ли нужная дорожка. Однако, если в WD2500 по сравнению с WD2000 количество сервометок увеличилось более чем на 20% при увеличении количества цилиндров менее чем на 17%, то в Deskstar 180GXP IBM отдали предпочтение достижению как можно большей линейной скорости: при большем почти на 27% относительно 120GXP количестве цилиндров, число сервометок на треке возросло менее чем на 10%, и это не замедлилось сказаться на среднем времени доступа. Так что не только частота вращения шпинделя и среднее время поиска влияют на быстроту нахождения требуемой информации. Немного ниже мы посмотрим, как всё вышеописанное скажется на реальных тестах.

А пока рассмотрим скорости линейного чтения/записи блоками разного размера.


Скорости 80ГБ и 180ГБ моделей оказались практически идентичны модели 120ГБ/8МБ, поэтому в диаграмме они опущены. Как вы можете видеть, однопластинные варианты показывают меньшую скорость на мелких блоках по сравнению с остальными моделями в линейке. Результаты мы перепроверяли много раз, на разных экземплярах (в общей сложности 4 штуки) и в разное время. Объяснения этому факту, кроме как нарочное замедление младших моделей, нет. Буфер 8МБ влияет на результат очень слабо, однако влияние, как ни странно, есть – это небольшой "горбик" в районе 4КБ блоков. Учитывая, что чаще всего размер кластера на NTFS равен 4КБ, это к лучшему.


И всё ещё больше усложняется при записи. Однопластинные модели по-прежнему медленнее на мелких блоках, модель 180ГБ сначала идёт вровень с 80ГБ и обоими "стодвадцатками", однако на блоках больше 16КБ неожиданно "сдаёт" до уровня 40ГБ модели, имеющей более медленную пластину. Сразу вспоминается, что эта модель показала худший результат и при случайной записи… странно и непонятно. К сожалению, 180ГБ модель попадала нам в руки только один раз и перепроверить её результаты мы не смогли.
Хотя… совсем недавно мы рассматривали семейство Barracuda 7200.7 и обнаружили, что старшие модели с ATA интерфейсом показывали точно такое же падение линейной скорости. Неужели, на производительности негативно сказывается LBA48 адресация?

IOMeter: эмулирующие паттерны

В паттернах, эмулирующих реальную нагрузку, всё ожидаемо – почти всё решает среднее время доступа. Серьёзной разницы в характерах винчестеров нет (именно поэтому опущены традиционные результаты Database, где получился пучок почти идентичных кривых), и их расположение в рейтинге было вполне предсказуемым.


Только 80ГБ модели линейки 180GXP удаётся обойти предыдущее поколение IBM, и лишь за счет применения "урезанных" пластин. Вровень со 120GXP идёт и 40ГБ модель 180GXP, также за счет неполного использования площади пластины. Самая быстрая модель в линейке 180GXP быстрее самой медленной на 10%.


Заметно отстаёт модель 60ГБ, имеющая самое большое среднее время доступа. Как это ни странно, но винчестеры IBM с буфером 8МБ оказываются чуть медленнее своих собратьев с "классическим" размером буфера. Эта разница ни в коем случае не вызвана самим по себе фактом увеличения буфера; по какой-то причине вместе с увеличением буфера у винчестеров всех производителей, кроме Seagate, слегка ухудшается среднее время доступа. В любом случае, разницей в доли процента можно и нужно пренебречь.

В паттерне Web Server, где совсем отсутствуют операции записи, отличий в результатах винчестеров ещё меньше. Как и в предыдущем паттерне, лидирует представитесь серии 120GXP, за счет чуть лучшей производительности на повышенных нагрузках. Старое firmware у 60ГБ модели 180GXP масштабируется по нагрузке примерно так же, как и 120GXP, а более новые версии немного менее "трудолюбивы". Однако это никак не скажется на производительности, потому что в реальности даже на тяжело нагруженных серверах количество одновременных запросов почти никогда не превышает 16.

Winbench

Результаты Winbench на этот раз доставили массу беспокойств, поскольку в некоторых случаях получался сильный разброс. Вот, полюбуйтесь:


Но количество проведённых замеров позволило таки получить равномерную картину быстродействия различных моделей этой замысловатой линейки 180GXP :-)


В целом, на обеих файловых системах картина такова:

1. 120GXP отнюдь не смотрится аутсайдером по сравнению со 180GXP. Напротив, результаты 120ГБ моделей двух поколений до неприличия одинаковы
   
2. Место, занимаемое винчестером, почти полностью зависит от его вместительности. Впрочем, любовь Winbench к винчестерам большой ёмкости для нас новостью не является.
   
3. Разница между самым ёмким и самым "маленьким" винчестером при прочих равных (одинаковый размер буфера) составляет чуть менее 10%.
   
4. Увеличение буфера приводит к росту результатов в среднем на 13% в FAT32 и 8% в NTFS.
   

По обзору семейства Barracuda 7200.7 мы помним, что в составе теста High-End Winmark есть несколько подтестов, сильно зависящих от линейной скорости. Мы также знаем, что линейная скорость в 180GXP немало возросла. Тогда почему 120GXP не проигрывает? Рассмотрим выборочно результаты подтестов.


Выясняется, что на NTFS 120GXP на 8% превосходит своего потомка в тестах работы с видео, а 180GXP имеет преимущество в 8% лишь в Photoshop. Наблюдая сильнейшее поражение 180GXP во FrontPage, можно констатировать, что Vancouver2 уже не так хорош на NTFS, как его предок, тогда как на FAT32 между ними паритет. Однако у Vancouver2 появилась одна полезная возможность – увеличенный размер буфера. Насколько он улучшает ситуацию?


В различных ситуациях мы наблюдаем от 5 до 25% процента прироста производительности, однако на NTFS и большой буфер не так полезен, как на FAT32. Определённо 180GXP и NTFS – не лучшая комбинация. Было время, когда NTFS была вотчиной WD. Затем её потеснила IBM, а теперь она добровольно покидает завоёванную территорию. Или не покидает? Станет видно, когда мы рассмотрим новый продукт наследницы винчестерного бизнеса IBM – Hitachi.
Хотя погодите, у нас есть для вас ещё немного вкуснятины – результаты 80ГБ модели с двумя разными firmware :) Вдруг в новой версии и результаты на NTFS поправятся?


Чудо случилось и не случилось одновременно, вернее, случилось не совсем то, чего мы ожидали. В целом, результаты NTFS немного улучшились, причем наибольший прогресс произошёл в том месте, где Deskstar 180GXP проигрывал 120GXP – в AVS:Express. Однако посмотрите, как выросли результаты Sound Forge на FAT32! Напомню, что этот тест чувствителен к реализации отложенной записи, и вдруг модель с буфером 2МБ обгоняет своих собратьев с буфером 8МБ! Соль ещё в том, что у 120ГБ модели версия firmware такая же – A66A… Чудеса, да и только.
К слову, по предварительным наблюдениям, в новой версии firmware сегментация буфера чтения возросла до привычных по предыдущим линейкам IBM 12 сегментов.

FC-Test

В заключение, как обычно, результаты FC-Test.





При записи лидерство моделей с буфером 8МБ неожиданностью не является – больший размер буфера даёт им преимущество в скорости записи порядка 17%. Что интересно, предыдущее поколение не стало аутсайдером и бойко держится в пелетоне. Вспоминая о некоторых сложностях модели 180ГБ при записи, выявленных в тестах IOMeter, уже не удивляешься, видя её проигрыш своему аналогу объёмом 120ГБ. Однако ничто не мешает ей всегда обгонять модели с меньшим размером буфера. Всё-таки, увеличенный буфер важнее всего при записи, причем у IBM польза примерно одинаковая как на мелких, так и на крупных файлах, чего не наблюдалось у других производителей. "Виноваты" в этом продвинутые фирменные алгоритмы, не иначе :)

При чтении также нет ничего неожиданного – отстают диски с меньшей физической скоростью. Интересно наблюдать, что на мелких файлах винчестеры с увеличенным буфером получают преимущество. Как уже отмечалось в тестах IOMeter, они немного быстрее читают блоки размером 4КБ, типичные для NTFS. К слову, на FAT32 (где размер кластера составляет 32КБ) впереди 120ГБ версия 180GXP с буфером 2МБ.


При копировании в пределах одного FAT32 раздела с большим отрывом (порядка 20%) лидируют модели с буфером 8МБ. Диск 120GXP немного уступает 180GXP и опять оказывается не на последнем месте, а вот на NTFS и вовсе развернулась борьба на равных! В который раз мы убеждаемся, что в реальных задачах физическая скорость – не главное, решают алгоритмы firmware.


При копировании из раздела в раздел преимущество моделей с буфером 8МБ достигает 34%. Это, конечно, несколько меньше тех пятидесяти с гаком процентов, что мы наблюдали у Seagate Barracuda 7200.7, но тоже весьма недурственно. Просто фирменные алгоритмы IBM обеспечивают неплохую производительность и при небольшом буфере, поэтому эффект от его увеличения не столь изумителен.

Выводы

В выводах этого обзора мы не будем обсуждать шумность и нагрев Deskstar 180GXP, поскольку данном случае это отнюдь не самое важное. Гораздо важнее то, что мы обнаружили в ходе тестов, и что это может для нас означать.

Когда-то тестирование жёстких дисков было относительно простой задачей: нашёл программы, снял результаты, сравнил. В большинстве случаев хватало результатов низкоуровневых тестов, как-то линейная скорость и среднее время доступа. Однако, постепенно, экстенсивный путь развития "физических" данных перестал приносить достаточную прибавку производительности, и производители стали искать другие пути её повышения. А именно, обучать винчестеры тратить как можно меньше времени на задания, которые ему даёт этот капризный пользователь, добавлять им интеллекта или, если хотите, хитрости. Не буду "растекаться мысью по древу" в попытках описать все ухищрения производителей, скажу лишь, что в этом деле они преуспели, и теперь результативность винчестеров в минимальной степени зависит от линейной скорости и времени поиска. Не верите?

Вспомним появление в винчестерах технологии контроля шумности (AAM). Для IBM DTLA включение "тихого" режима приводило к катастрофическому ухудшению среднего времени доступа, однако результаты более-менее жизненных тестов не показывали практически никакого снижения производительности! А появившиеся немного позже Maxtor в тихом режиме иногда умудрялись показывать результаты лучше, чем в быстром. :) И линейная скорость… Посмотрите последние обзоры, вы увидите, что увеличение скорости часто не даёт улучшения результатов даже там, где этого ждёшь – в копировании. Побеждает тот продукт, который сумел хитрее выполнить задание, а среди винчестеров с одинаковым firmware бОльшая плотность данных, а с ней и физическая скорость, даже не всегда дают преимущество. Вот так производители добавили нам, тестерам, головной боли, но это оказались ещё цветочки.

На примере участников сегодняшнего тестирования выяснилось, что вещи не всегда то, чем кажутся, а вроде одинаковые винчестеры на поверку оказываются совсем разными. По результатам одной модели нельзя судить о другой, пусть она отличается только ёмкостью, а при сравнении винчестеров одинаковой ёмкости разных производителей нельзя делать выводы о линейках продуктов в целом – производители взяли моду разделять старшие и младшие винчестеры в линейке, искусственно ухудшая некоторые характеристики. Примерами могут служить заниженная сегментацию буфера в младших моделях WD, Maxtor и IBM, а также Seagate U7, отличающийся от Barracuda V только микропрограммами, но работающий примерно как диски класса 5400 rpm. При желании можно припомнить и другие способы ограничения производительности, вроде ухудшения отложенной записи у Maxtor или замедление скорости поиска дорожки. Наконец, со временем производительность модели может измениться самым кардинальным образом за счет улучшения алгоритмов firmware.

Иногда кажется, что полученные результаты зависят чуть ли не от фаз луны, однако при вдумчивом рассмотрении находится нить Ариадны, способная вывести к правильным выводам. Для того, чтобы не погрязнуть в болоте необъяснимых результатов, нужно собирать полное "досье" объекта тестирования и тщательно (порой неоднократно) изучать его свойства. А для этого приходится совершенствовать методы исследования, искать новые инструменты и даже создавать их своими руками. В общем, «и вечный бой, покой нам только снится»: прежде рутинная работа по тестированию винчестеров переходит в разряд, без особого преувеличения, искусства.

Но довольно лирики, вернёмся к объекту сегодняшнего исследования.

С некоторых пор младшие (однопластинные) модели Deskstar выполняются в отличном от остальных моделей корпусе, что влечёт за собой ухудшение скорости позиционирования, превышающее заявленную в спецификациях разницу между 8.5 и 8.8 мс. Кроме того, наш опыт показывает, что среди однопластинных моделей Ванкувер очень часто попадаются экземпляры с ухудшающимися со временем характеристиками. Их график чтения либо искорёжен сразу, либо "оплывает" по ходу тестирования, а результаты тестов не соответствуют экземплярам с более ровным графиком. Более того, младшие модели достигают меньшей скорости на блоках данных небольшого размера (менее 16КБ), что совсем уж трудно объяснить. Ума не приложу, как этого можно было достичь при той же электронике.

Учитывая эти два факта, нисколько не удивительно, что модель 60ГБ всегда проигрывает своим более ёмким собратьям, поэтому я не могу рекомендовать её к приобретению. Однако Vancouver2 aka Deskstar 180GXP, уже начиная с ёмкости 80ГБ, преображается, показывая намного более приятные результаты. Тем не менее, на NTFS эти результаты ничем не лучше предыдущего поколения, Deskstar 120GXP, и только увеличенный размер буфера склоняет чашу весов в пользу более новой модели.

180ГБ модель почти всегда оказывалась медленнее, чем 120ГБ, в связи с чем рациональность её покупки также представляется мне сомнительной. Пока есть единственное объяснение такому поведению – не совсем правильная реализация поддержки LBA48. Вспоминая похожее поведение Seagate Barracuda 7200.7, тогда как у её Serial ATA родственников всё было в порядке, можно начать подозревать и используемый нами контроллер Promise Ultra133/TX2.

Надеюсь, после столь пространных разъяснений вам будет легче сориентироваться в разнообразии предложений винчестеров, и вы сумеете сделать правильный выбор.

P.S.
Есть и ещё один непроверенный кусочек мозаики – среднее время доступа при записи для IC35L060AVV2 находится на уровне остальных моделей в линейке, несмотря на значительно худшее среднее время доступа при чтении. Мне это кажется подозрительным. Эх, отключить бы отложенную запись да посмотреть, вдруг и там вскроется какой подвох.

Нет, не думайте, это не приступ паранойи, просто количество подвохов в 180GXP превысило все разумные пределы. Вы будете смеяться, когда узнаете, что этот обзор появился на свет более года назад (считая от момента публикации), за год вырос, окреп и вообще развился гораздо шире, чем я предполагал в самом начале. Надеюсь, это пошло ему на пользу и вы с удовольствием дочитали обзор до сего места. А я, честно говоря, страшно устал от выкрутасов грандов винчестеростроения и страстно желаю перемен. Да здравствует новая тестовая платформа и отлаженная методика выявления подводных камней, на которые мы столько раз нарывались! А пока займусь, пожалуй, изучением дисков Samsung, может хоть там нас не ждёт ничего сверхъестественного.