Изучаем Samsung SpinPoint P80: день победы, как он есть

Не судьба

Эх, не суждено нам, тестерам, в ближайшее время рассчитывать на спокойное существование. Сначала Maxtor порадовала непредсказуемым разнообразием начинки своей продукции, затем непонятными эволюциями удивила IBM. Стоило мне в предыдущем обзоре понадеяться на отсутствие сюрпризов со стороны жёстких дисков Samsung, как они не замедлили явиться. Ну в самом деле, предыдущая линейка SpinPoint P40 показала себя не хватающей звёзд с неба, простенькой, но надёжной. Эдакий классический хороший винчестер, я бы даже сказал унитарный. И мы вправе были ожидать того же от последнего поколения – SpinPoint P80, не так ли? Нет, не так!

Обострённая конкуренция заставляет производителей жёстких дисков идти на самые различные ухищрения по снижению себестоимости продукции. Поскольку упрощению конструкции есть очевидный предел, ниже которого винчестер просто перестанет работать, остаётся сокращать накладные расходы на производство. Одной из важнейших операций после сборки жёсткого диска является его заводское форматирование, после которого уже станет окончательно ясно, удался конкретный экземпляр или нет. Если расчетным характеристикам не соответствует одна пара "поверхность-головка", её можно отключить и винчестер получится уменьшенной ёмкости. Если же, допустим, две из двух поверхностей не отвечают заданным нормам, то весь собранный винчестер придётся забраковать, а это прямые убытки. Естественно, что производители начали искать способы избегнуть ситуации, когда уже готовый продукт идёт в утиль, например заранее отбирать головки с подходящими характеристиками. Другой путь, первопроходцем которого можно считать Maxtor – форматирование дисков на меньшую плотность. Как мы помним, в последней серии винчестеров DiamondMax использовались разные пластины, отличающиеся как радиальной, так и продольной плотностью записи. Представляется очень маловероятным, что модели одной линейки, но разной ёмкости делаются из разных комплектующих, а вот форматирование пластин на разную ёмкость убивает сразу двух зайцев: выпускаются востребованные рынком младшие модели и, попутно, не пропадают экземпляры, по тем или иным причинам оказавшиеся неработоспособными при максимальной плотности хранения данных.

Однако дальше всех в такой "унификации" продвинулся Samsung. Разработанная этим производителем технология позволяет отформатировать на индивидуальную ёмкость каждую пару головка-поверхность, причем, судя по всему, может различаться как продольная плотность (количество секторов на треке), так и плотность дорожек на каждой из поверхностей! Похожая технология использовалась в последних мобильных винчестерах IBM, однако в них подбиралось лишь количество секторов для каждой головки и каждой зоны плотности, здесь же различается даже количество треков. Благодаря "потрековой", а не "поголовочной" трансляции линейного адреса, когда при последовательном чтении головки сначала проходят всю зону на одной поверхности и лишь затем переключаются на следующую, это нисколько не мешает работе винчестера. Напомню, что такой способ трансляции использовала в своих IDE винчестерах ныне отошедшая от дел Fujitsu, что породило легенды об их чрезвычайной надёжности. Просто на Fujitsu при отказе одной из головок часть информации почти гарантированно подлежала восстановлению, в то время как винчестерам с "поголовочной" трансляцией требовалась сложная операция по пересадке блока головок, не дающая к никаких гарантий.

Технология индивидуального форматирования впервые была применена в линейках SpinPoint V80 и P80, объявленных 13 июня 2003 года. О последней из них, с частотой вращения 7200 об/мин, пойдёт дальнейший рассказ. Что интересно, первое упоминание об этих винчестерах датировано девятым мая; интересно, стала ли эта дата днём победы для Samsung?

Характеристики и особенности

Внешний вид (конструкция корпуса) винчестеров не претерпел каких-либо заметных изменений по сравнению с предыдущими моделями Samsung.


Всё тот же неброский дизайн, что и лет пять назад, меняется лишь электроника.


В линейке SpinPoint P80 Samsung впервые реализовал 48 bit LBA трансляцию (BigLBA в терминологии Windows) и более скоростные версии ATA-интерфейсов, ATA/133 и Serial ATA, создав тем самым внушительный задел на будущее. Также впервые для Samsung возможный объём "набортной" памяти возрос с 2 МБ до становящихся уже стандартными 8 МБ. Это оказалось возможным благодаря новой многофункциональной микросхеме-контроллеру 88i5522 от Marvell и его более поздней модификации 88i6522, уже знакомой нам по линейке SpinPoint PL40. Напомню, что PL40 оказался лидером среди "одноклассников" в большинстве тестовых упражнений. Тот же контроллер употребляется и в линейках V80/VL40, а его предшественник 88i5520 "стоял на вооружении" SpinPoint P40 и V60, также зарекомендовавших себя с наилучшей стороны.

Новое поколение контроллеров отличается от предыдущего возросшей с 800 Мбит до 1 Гбит пропускной способностью канала чтения/записи и поддержкой протокола Ultra DMA mode 6, т.е. каких-либо качественных изменений не замечено. Спецификации на текущую и предыдущую линейки продукции приведены в следующей таблице.


Поскольку сегодня всё большее внимание уделяется энергопотреблению электронных компонентов, мы решили сравнить стартовые токи и потребляемую в различных режимах мощность основных конкурентов. К сожалению, Western Digital не торопится опубликовывать характеристики своих новых моделей, поэтому в данной таблице они не представлены.

Вопреки расхожему мнению, FDB (жидкостные подшипники) в продукции Samsung появились отнюдь не в описываемой сегодня линейке, а во втором варианте SpinPoint P40. Эти винчестеры отличались буквой "A" в модельном номере, например SP40A2H вместо SP4002H. Сравнивая SpinPoint P80 с его предшественником мы видим, что механические характеристики, как то время поиска, остались неизменными, но шумность резко снизилась, а энергопотребление выросло во всех режимах работы. Последнее почти полностью объясняется применением гидроподшипников. И, тем не менее, SpinPoint P80 остался одним из самых "экономичных" винчестеров, особенно при операциях поиска, он проигрывает лишь новому продукту Hitachi и лишь при "ничегонеделаньи". Кроме того, снизились токи, потребляемые при старте, что не может не радовать, если в вашем компьютере несколько винчестеров и не самый мощный блок питания.

Шумовые характеристики SpinPoint P80 находится на высочайшем уровне и он не уступает ни одному из конкурентов ни по "звону" шпинделя, ни по "треску" актуатора (в том смысле, что диск очегь тихий. прим. ред.). Более того, в "быстром" режиме поиска, значения для которого и указаны в таблице, потягаться с Samsung даже предыдущего поколения не может никто – патентованная технология NoiseGuard творит чудеса, совмещая прекрасное время поиска с практически бесшумной работой позиционера. Справедливости ради, надо отметить неоднократные жалобы пользователей на заметную вибрацию винчестеров линейки SpinPoint P80, приводящей к гулу корпуса компьютера, однако хочу уточнить, что вибрация ощутима либо в дешёвых корпусах из тонкой жести, либо когда в корпус установлено более одного винчестера одинакового класса (7200 об/мин). Обычно же никаких проблем не наблюдается.

Теперь перейдём к анализу характеристик производительности. Как видим, по среднему времени поиска Samsung уступает и Hitachi, унаследовавшей высокопроизводительную механику от IBM, и Seagate (напоминаю, что это относится только к Serial ATA моделям Seagate). Зато по быстроте смены дорожки Samsung превосходит всех конкурентов, а это намного важнее, чем среднее время поиска, ибо специфика бытового использования винчестеров подразумевает высокую локальность данных, из-за чего перемещение головок на один трек случается намного чаще, чем "дальний поиск".

Показатели плотности хранения данных у новых Samsung находятся на среднем уровне в прямом и переносном смыслах. Так, Maxtor "ударился" в одну крайность – линейную плотность записи (recording density), а Seagate наоборот, в плотность дорожек. Характеристики Samsung более сбалансированы, однако не стОит забывать об уже упоминавшейся выше технологии выбора индивидуальной плотности для каждой головки/поверхности, которая делает подобные сравнения не совсем корректными. Наши опыты показывают, что в линейке Samsung SpinPoint P80, как и у Maxtor DiamondMax Plus 8/9, наряду с пластинами общей ёмкостью 80 ГБ могут встречаться и 60 ГБ пластины. Таким образом, пропущенная в своё время линейка SpinPoint P60 как бы оказалась совмещена с P80. В тех случаях, когда 80 ГБ пластина оказывается излишней, а это модели объёмом 60 и 120 ГБ, легко и непринуждённо применяется менее плотная пластина общей ёмкостью 60 ГБ.

Предлагаю вашему вниманию карты зон для нескольких экземпляров SpinPoint P80, данные о которых были любезно предоставлены Михаилом Маврициным aka hwdiver. Для наглядности я представил их в виде графиков для каждой поверхности по отдельности. У всех испытанных винчестеров 24 зоны плотности, но вот в пределах зоны плотности весьма различаются.


У этого экземпляра плотность секторов на первой поверхности немного ниже, чем на второй, а количество дорожек одинаково. Таким образом, одна поверхность имеет ёмкость чуть меньше 40 ГБ, а другая – чуть больше; а в сумме они дают искомые 80 ГБ. Сопоставив общее количество секторов по карте зон с рапортуемым самим жёстким диском, узнаём, что примерно полпроцента ёмкости куда-то пропало. Скорее всего, они остаются "в резерве" для замещения дефектных секторов.


А у этого экземпляра SP1203N плотность секторов на разных поверхностях практически одинакова, но необходимую ёмкость 120 ГБ пришлось добирать другим способом. На второй поверхности количество дорожек совпадает с таковым для предыдущего рассмотренного экземпляра, на первой оно меньше (зато плотность секторов максимальна), а на третьей – больше.


В модели самой большой ёмкости мы видим ещё несколько оригинальных комбинаций. Две поверхности имеют абсолютно-идентичный формат, в точности совпадающий с форматом второй поверхности предыдущего экземпляра, одна – несколько меньшую плотность секторов, а вот у ещё одной практически рекордные как плотность секторов, так и плотность дорожек.

Всего на трёх экземплярах SpinPoint P80 мы увидели три варианта возможного количества дорожек (80033, 83153 и 86448) и много-много вариантов плотности секторов, среди которых можно выделить один самый распространённый. Таким образом, Samsung действительно использует при производстве последнего поколения жёстких дисков адаптивное форматирование, при котором каждая зона плотности может различаться и количеством секторов, и количеством дорожек, что позволяет максимально эффективно использовать поверхность пластин без ущерба надёжности хранения данных. Некоторые наблюдаемые закономерности позволяют сделать предположение о применении Samsung различной плотности дорожек (TPI – tracks per inch) для каждой поверхности, однако официального подтверждения или опровержения этой гипотезы мы не получили.

Напоследок, я хотел бы остановиться на ещё одной характеристике винчестеров, напрямую связанной с надёжностью, но обычно остающейся "за кадром" – о ECC.

ECC – коды коррекции ошибок

Важный вклад в надёжность накопителей на жёстких магнитных дисках, наряду с развитыми методами кодирования (для последующего безошибочного декодирования) данных, вносят схемы аппаратной и программной ECC. С давних пор каждый сектор с данными содержит специальное поле кодов коррекции ошибок, которые используются для восстановления неудачно прочитанных данных. Применение ECC часто позволяет считать данные даже в том случае, если читающая головка не удержалась точно на дорожке и часть информации оказалась утерянной. Применяемый код Рида-Соломона (Reed-Solomon) позволяет за счет небольшого количества избыточной информации восстанавливать повреждения данных надёжнее, чем если бы они были просто продублированы!

К сожалению, сейчас Samsung стала почти такой же скрытной, как и остальные производители жёстких дисков, однако несколько лет назад мы могли узнать некоторые подробности о структуре сектора с данными. Так, SpinPoint P20 имел по 480 бит 10-way interleaved ECC и 7 байт CRC кода (13% избыточность) на каждый сектор, что позволяло восстанавливать аппаратно до 10 трёхбайтных ошибок или одной ошибки в 233 бита "на лету" без потери скорости. Более изощрённая программная обработка тех же данных позволяет восстановить в два раза больше данных, уже 60 байт, т.е. каждый бит ECC в пределе позволяет восстановить один ошибочный бит в исходных данных. Кроме кодов коррекции, каждый сектор содержал 32-битное поле ESN (Embedded Sector Number) для правильной работы генератора ECC, а CRC, скорее всего, был добавлен для ускоренного определения необходимости коррекции.

У каждого производителя винчестеров свой подход к использованию ECC. Например, IBM предпочитает равномерно распределить коды по нескольким секторам, чтобы в случае физического повреждения одного из них иметь больше шансов на восстановление записанных данных. Это так называемое чередование, применённое к ECC. Приятным сюрпризом оказалось то, что Maxtor и Hitachi продолжают приводить информацию о структуре блока ECC своих продуктов. Для DiamondMax Plus 9 заявлено 320 бит non-interleaved ECC с перекрёстной проверкой, позволяющего исправить до 15 ошибок в 10 бит, а Deskstar 7K250 – 4 interleave ECC по 96 бит каждый, что позволяет восстанавливать до пяти ошибок общей длиной в 153 бита.

При любой реализации, основной характеристикой ECC является общее количество повреждённых бит информации, которое данный код способен восстановить. В приведённой выше таблице характеристик сведены заявленные данные для исправления "на лету", т.е. коррекции без деградации скорости чтения. Как видите, несмотря на изрядно похудевший по сравнению со SpinPoint P40 ECC, коррекция в P80 остаётся самой мощной на сегодняшний день. Seagate (и "прогульщик" WD) предпочитают вовсе не распространяться о своих технологиях, но приблизительное представление о степени избыточности данных можно получить, сопоставляя заявленные recording density или media data transfer rate с "конечными" скоростями линейного чтения, которые можно найти в той же документации или измерить самостоятельно. Судя по тому, что Seagate достиг почти тех же 60 МБ/с, что и Maxtor, имея намного меньшую продольную плотность, объём служебных данных (включающих коды коррекции) у них очень невелик.

Тестовая платформа и участники

Это тестирование, целиком и полностью посвящено линейке Samsung SpinPoint P80, т.е. мы будем сравнивать модели разной ёмкости, с разным размером буфера и интерфейсами как ATA/133, так и Serial ATA. Таким образом, мы сможем выяснить, влияет ли объём винчестера и версия firmware на производительность, насколько возрастает производительность с увеличением буфера с 2 до 8 МБ и т.д.

За последнее время нам удалось снять множество результатов, и в тестировании будут принимать участие следующие модели жёстких дисков:


* К сожалению, точная версия firmware этого экземпляра не сохранилась.

Винчестеры с интерфейсом ATA тестировались на контроллере Promise Ultra133 TX2, BIOS 2.20.0.14, драйвер 2.0.0.29.
Винчестеры с интерфейсом Serial ATA тестировались на контроллере Promise SATA150 TX2, BIOS 1.00.033, драйвер 1.0.0.27.
Также, для ознакомления, представлены результаты одного винчестера на контролере Promise Ultra100 TX2.

Конфигурация тестового стенда:

материнская плата - Albatron PX865PE Pro II;
процессор - Intel P4 2400/533;
память – 256 MB PC2700 CL2;
системный диск - IBM DTLA 307015;
видеокарта - ATi Radeon VE;
операционная система - Windows 2000 Pro SP4.

Для тестирования использовались следующие версии программ:

WinBench99 2.0;
IOMeter2003.02.15;
FC-Test v0.5.3.

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). Тесты проводились по семь раз, учитывался максимальный результат. Винчестеры между тестами не охлаждались. Для тестов в FC-Test диск разбивался на два логических раздела по 32 ГБ. Тестирование в IOMeter проводилось на паттернах Sequential Read, Sequential Write, Database, Workstation, Fileserver и Webserver.

Паттерны FileServer и WebServer совпадают с используемыми StorageReview, а WorkStation создан нами на основе анализа статистики обращений различных приложений к NTFS5 разделу, приведённой в методологии StorageReview. От серверных он отличается меньшим диапазоном нагрузок и бОльшим процентом операций записи (для серьёзной рабочей станции предполагается большой объём памяти, большая часть которой используется операционной системой для кэширования данных).

Скорость при последовательных и случайных обращениях

Как обычно, начнём с анализа быстродействия при крайних случаях нагрузки. Сперва – скорость последовательного чтения/записи.

Из всего многообразия результатов можно выделить следующие характерные случаи:


Скорость чтения малыми блоками у SpinPoint P80 ранних вариантов на ATA/100 контроллере совпадала со скоростью SpinPoint P40, а на ATA/133 контроллере результат немного улучшался. Более поздние варианты ещё больше увеличили скорость, скорее всего это вызвано уже упоминавшейся модернизацией контроллера и сопутствующим ей изменениям firmware. Как бы то ни было, начиная с firmware версий "-23" скорость чтения на малых блоках у винчестеров с ATA интерфейсом ощутимо возросла. Для Serial ATA это улучшение произошло одновременно с увеличением версии firmware до "-25".

Скорость чтения на блоках большого размера уже упирается в физические возможности пластин и головок (в плотность секторов на дорожке), и тут мы видим чёткое разделение на модели с пластиной 60 и 80 ГБ. Сравните результаты моделей SP0612N, например, с SP1604N TM-23, показавшей наибольшую линейную скорость за счет того, что все четыре поверхности имели максимальную и практически одинаковую линейную плотность. Менее ёмкая пластина встретилась нам на обоих экземплярах SP0612N, а вот 120-гигабайтная модель бывает на пластинах как 60, так и 80 ГБ. В этом тестировании SP1213C и SP1213N представляют более "быструю" пластину, а SP1203N – и ту, и другую. Заметьте, что последняя цифра модельного номера у Samsung всегда означала количество рабочих поверхностей, но в данном случае модель одна и та же, а пластины разные!


В скоростях записи влияние firmware уже не так заметно, но тенденция "больше версия – больше скорость" сохраняется. Любая модель линейки SpinPoint P80 превосходит своего предшественника на мелких блоках, видимо, за счет более быстрого контроллера, однако максимальная скорость записи существенно зависит от плотности пластины. Как видите, винчестер одной и той же ёмкости может записывать с максимальной скоростью и 42 МБ/с, и 56 МБ/с. А могут быть промежуточные варианты, например 53 МБ/с – дело случая. Особо удачные экземпляры достигают линейных скоростей в 58 МБ/с и, если разница между 53 и 58 не принципиальна, то между 42 и 53 уже ощутима и очень неприятна. К сожалению, отличить Samsung с разными пластинами по маркировке невозможно, поэтому остаётся уповать на везение.

Теперь рассмотрим среднее время доступа при чтении и записи, взяв два крайних случая паттерна Database (0% writes и 100% writes) при постоянной нагрузке в один запрос.

Наилучший результат показали модели 120 ГБ, причём они расположились точно в порядке уменьшения продольной плотности. Дело в том, что увеличение плотности записи битов позволяет уменьшить количество треков, необходимых для достижения заданной ёмкости. Уменьшение количества треков не обязательно будет скомпенсировано увеличением плотности треков, в результате чего мы получим сужение зоны перемещения головок, что ведёт к уменьшению среднего времени доступа. Как видите, теория хорошо согласуется с практикой, однако на времени доступа явно сказывается ещё какой-то фактор. Внимательное изучение результатов показало, что более новые экземпляры Samsung SpinPoint P80 имеют бОльшее среднее время доступа, но чем это вызвано, определить весьма сложно. В среднем можно сказать, что среднее время поиска по сравнению со SpinPoint P40 действительно не изменилось.


За исключением неожиданно "отбившихся от стаи" SP0612N и SP1213N с новыми firmware, все SpinPoint P80 показали улучшение результатов при записи по случайным адресам в сравнении с предыдущим поколением. В отличие от случайного чтения, выигрывают менее ёмкие модели, Serial ATA интерфейс несколько уступает классическому ATA, а увеличенный размер буфера никак не сказывается на среднем времени записи. Причина кроется в том, что Samsung очень осторожно использует отложенную запись.

Что есть отложенная запись? Винчестер сообщает системе об успешности операции записи ещё до её завершения, так что система не теряет времени, ожидая поиска винчестером нужной дорожки и доворота дисков до нужного сектора. Т.е. отложенная запись это своеобразный обман, ведь на самом деле данные могут и не записаться, а система будет считать, что всё в порядке. Именно поэтому в Windows 2000/XP есть возможность отключать отложенную запись для винчестеров.

Чтобы минимизировать возможные потери информации, Samsung использует следующую схему (подозреваю, что некоторые другие производители поступают так же): случайная команда записи откладывается на время, не большее максимально-необходимого для поиска необходимого сектора. Последующие команды чтения или записи ожидают её завершения, кроме случая записи в соседний сектор, которая будет также отложена (присоединена к первой). В процессорах такая операция называется Write Combining. Естественным недостатком такой схемы является невозможность оптимизировать маршрут перемещения головок, а очевидным достоинством – достаточная эффективность на реальных приложениях и невысокий риск потери записываемых данных.

Высчитаем коэффициенты эффективности отложенной записи (соотношение среднего времени доступа при чтении к среднему времени доступа при записи):


Результат больше единицы говорит о наличии функции отложенной записи, а выше полтора – об её высоком КПД. Обычно результаты этого теста находятся в прямой зависимости от firmware винчестеров, однако в данном случае какой-либо чёткой закономерности найти не удаётся.

Реализация отложенной записи с вышеописанными ограничениями не позволяет достигнуть коэффициента порядка двух, который мы видели у некоторых моделей Western Digital, но в реальной жизни, благодаря Write Combining, такая отложенная запись всё равно может сэкономить большое по меркам операционной системы количество времени. Что ж, долгое время практикуемый нами тест оказался недостаточно универсальным, поэтому придётся озаботиться разработкой более функциональной его разновидности.

Database

Паттерн Database позволяет нам подробно рассмотреть, насколько умело винчестер комбинирует операции записи с операциями чтения.

На диаграмме присутствуют худший и лучший результаты при линейной нагрузке; для всех остальных моделей графики пролегли между ними, имеют одинаковую форму и расположены весьма плотно.


Вот так элегантно и безо всяких фокусов Samsung отрабатывает запись вперемешку с чтением. Появление запросов на запись не вызывает у firmware никаких затруднений, и производительность растёт пропорционально доле записи. На данной диаграмме я специально собрал все экземпляры с цифрой 23 в версии firmware; как видите, одинаковая цифра отнюдь не означает одинакового характера. Что именно она означает, выяснить пока не удалось, зато появились кое-какие предположения о значении букв. Первая буква изменилась вместе с уже упоминавшейся модификацией микросхемы-контроллера, а вторая явно связана с объёмом винчестера.


Можно резюмировать следующее: по версии firmware у Samsung однозначно отличаются лишь крупные отличия (первая буква), да и то не всегда. Вторая буква символизирует объём винчестера, а цифры – некую абстрактную величину, по которой ни о чём нельзя судить. Вот такие пироги.

Сколько-нибудь разумно отобразить результаты для всех этих винчестеров невозможно, поэтому я решил в целях эксперимента попробовать вычислить нечто вроде средней температуры по больнице, усреднив результаты для всех нагрузок. Вот что из этого получилось.


Здесь мы видим, что разница в быстродействии внутри линейки достигает 13%, а это очень много. Но самое забавное, что вы не можете заранее узнать, какой именно винчестер вам попадётся, быстрее или медленнее среднестатистической величины!

Эмулирующие паттерны

Начнём с симуляции рабочей станции. Для данного паттерна характерны неглубокие очереди и большой процент операций записи.


В целом, все винчестеры достаточно ровно справились с задачей, разница в результатах различных вариантов семейства SpinPoint P80, если не считать последние экземпляры 60 и 120 ГБ моделей, составляет всего 3%. Как обычно, увеличенный размер буфера не играет в измерениях IOMeter положительной роли, однако отраден факт, что в данном случае не играет и отрицательной.

Что интересно, высшую позицию занял винчестер на Ultra ATA/100 контроллере, обогнав себя же, но на Ultra ATA/133 интерфейсе. Это говорит о том, что специальных оптимизаций под UDMA/133 у Samsung нет и новые винчестеры можно смело использовать с материнскими платами, не поддерживающими этот режим.


Уменьшение доли операций записи и увеличение нагрузок в серверном паттерне не привело к ощутимым изменениям в табели о рангах, а разрывы даже сократились.


Полный отказ от операций записи неожиданно вывел в лидеры предыдущее поколение SpinPoint. Вечно отстававшие SP0612N новой ревизии и SP1213N воспряли духом, заняв места в середине строя, а Ultra DMA/100 интерфейс несколько сдал позиции. Но серьёзной разницы в результатах по-прежнему нет – винчестеры Samsung традиционно сильны в IOMeter.

Однако не айометром единым, в тестах Winbench Samsung обычно не блистал. Изменилась ли ситуация для новой линейки?

Графики чтения

Сегодняшнюю сессию Winbench мы начнём несколько необычно. Поскольку каждый винчестер в линейке SpinPoint P80 уникален – заводское форматирование каждому из них назначило собственную карту зон – мы представляем типичные графики чтения и их анализ.

На этом графике мы четко видим две поверхности, каждая со своей конфигурацией зон. Средняя скорость соответствует общей плотности хранения данных в 60 ГБ на пластину.
У первого экземпляра SP1203N график получился такой.

Скорость чтения лишь немного выше, чем у SP0612N, и с большой долей вероятности можно говорить об использовании в данном экземпляре не трёх, а четырёх поверхностей. Поскольку плотность секторов увеличилась, для получения необходимого объёма понадобилось немного меньшее количество треков, в чём вы можете убедиться, сравнив отношения скорости чтения в начале диска к скорости чтения в конце для этой и предыдущей моделей.

А вот этот экземпляр явно построен на пластинах большей ёмкости – скорость чтения у него на десяток МБ/с выше, чем у предыдущего, и явно различимы три поверхности с различной плотностью.

В заключение один из редких вариантов, когда все поверхности имеют примерно одинаковое зонное распределение. Если не считать характерной "зубастости" графика, перед нами обычный винчестер последнего поколения с пластинами по 80 ГБ.

Хочу заметить, что все графики приведены только для примера и не следует жёстко ассоциировать, например, модель SP1203N с заниженной плотностью. Большинство из них на самом деле основаны на пластинах 80 ГБ, но иногда можно "нарваться" и на более медленный экземпляр. Зато в 160 ГБ моделях Samsung пластины с низкой плотностью вам не попадутся наверняка.

Логически завершим данный параграф приблизительным определением ёмкости пластин для каждого из участвующих в сегодняшнем тесте экземпляров SpinPoint P80.


Таким образом, лишь три из тринадцати винчестеров имеют менее ёмкие пластины, причём к ним относятся оба SP0612N.

Winbench

А вот теперь можно углубиться в анализ Winmark-ов.

При офисной работе, как мы выяснили ещё на примере WD Caviar SE, с солидным преимуществом выигрывают модели, оснащённые буфером 8 МБ. Больший буфер обеспечивает на четверть большую производительность – весьма неслабый прирост. Serial ATA винчестеры показывают точно такие же результаты, как и ATA, а Ultra ATA/100 интерфейс опять чуть-чуть обгоняет Ultra ATA/133. Данный тест малочувствителен к линейной скорости, поэтому предыдущее поколение показывает результаты лишь немногим хуже.

Advanced Visualization Studio, насколько мы могли заметить по предыдущим тестированиям, очень чувствительна к алгоритмам упреждающего чтения. Сколько-нибудь однозначной картины быстродействия не складывается: на FAT32 очень хорошо себя показала последняя прошивка для Serial ATA моделей, тогда как на NTFS она проиграла предыдущей (24-ой) версии. Предыдущее поколение на NTFS выступило невероятно успешно, заняв место в середине турнирной таблицы, но на FAT32, где размер кластера в 8 раз больше, проиграло – многое уже зависит от линейной скорости.

FrontPage подвержен сильному влиянию системы кэширования Windows и драйвера контроллера, из-за чего показываемые скорости превышают даже теоретический предел для пропускной способности интерфейса. Посему, пытаться найти объяснение полученному винегрету мы не будем, благо разница в результатах различных моделей здесь не так уж велика.

Microstation показывает куда более вразумительную картину. На FAT32 лидирует ATA модель с увеличенным буфером, на четверть обгоняя модель с обычным объёмом буфера, на NTFS это преимущество сокращается, и вперёд выходят Serial ATA модели. Снова очень мощно выступил SpinPoint P40, а 25-ая версия firmware для Serial ATA моделей уверенно обгоняет предыдущую.

Возможно, вы помните, что Photoshop демонстрировал любовь к линейной скорости и почти полное безразличие к объёму буфера винчестера. Здесь же увеличенный буфер даёт почти 15% преимущества как на FAT32, так и на NTFS – фантастика, да и только. Если закрыть на это глаза, то положение винчестеров в рейтинге, как и ожидалось, определяется линейными скоростями.

В Premiere ситуация тоже ожидаемая: наблюдается очень сильная зависимость от линейной скорости и объёма винчестера, правда на NTFS неожиданно "выстрелили" оба SpinPoint P80 объёмом 60 ГБ. Между ATA и Serial ATA опять паритет.

Мы уже неоднократно отмечали, что SoundForge очень чувствителен к алгоритмам отложенной записи, как, впрочем, и к линейной скорости. Этот подтест стал бенефисом Serial ATA вообще и 25-ой версии прошивки в частности – 15%-ое преимущество на FAT32 перед равноценной ATA моделью, имеющей ещё больший отрыв от аналога со стандартным размером буфера, мягко говоря, впечатляет. В остальном всё ожидаемо и определяется линейной скоростью.

Заключительный подтест не доставляет никаких сюрпризов: примерное равенство ATA с Serial ATA, на четверть большая производительность при увеличении буфера, важность линейной скорости.

Очень похожая ситуация наблюдается и в интегральном показателе быстродействия, подробно комментировать который мы не видим необходимости. Вместо этого хочется сказать о том, что Winbench, несмотря на солидный возраст, не потерял квалификации и всё ещё позволяет судить о быстродействии современных винчестеров – надо лишь рассматривать подтесты порознь. Конечно, сейчас объём используемых в Winbench данных оказывается очень малым, однако это нисколько не преуменьшает его ценности в качестве теста firmware. Поэтому мы продолжаем использовать Winbench в своих обзорах.

В целом по результатам Winbench можно отметить определённый прогресс в "прошивкостроении" – чем больше версия, тем лучший оказывается результат Serial ATA моделей при прочих равных условиях, однако для классического ATA последняя прошивка иногда вызывает небольшое ухудшение результатов (мы ещё поговорим об этом немного позже). Быстродействие винчестеров с менее ёмкими пластинами ощутимо ниже, чем у "полноценных" сородичей, а большой буфер, пусть и не столь сильно, как у конкурентов, но всё же прилично увеличивает производительность.

Есть у нас и предположение относительно великолепных результатов моделей с буфером 8 МБ при чтении. Мы полагаем, что дело в улучшенной системе кэширования. Как показывают наши исследования, модели с буфером 2 МБ способны поддерживать до 7 параллельных потоков чтения, тогда как старшие – аж до 25, причём размер каждого сегмента кэша достигает 936 КБ! Развитая сегментация кэша позволяет винчестеру эффективно исполнять упреждающее чтение, вне зависимости от последовательности запросов операционной системы, чтение одного файла (последовательности секторов) не прерывается чтением другого. Кроме того, значительно уменьшается зависимость производительности диска от степени фрагментации файловой системы.

FC-Test

Как обычно, составить окончательное мнение о потребительских свойствах винчестеров нам помогут тесты реальной работы с файлами различных размеров.

Первая стадия – создание файлов на диске.


SpinPoint P80 прекрасно справляется с непрерывной записью данных. Увеличенный размер буфера позволяет заметно отрываться от бюджетных сородичей при работе с файлами небольшого и среднего размеров. Более новые версии прошивок именно на этих винчестерах показывают заметный прогресс в работе с мелкими файлами, а при размере буфера 2 МБ результаты разных прошивок практически не отличаются. Отрыв от предыдущего поколения стабильный и в пределе достигает 90%.


Как обычно, результаты чтения файлов различного размера мало зависят от размера буфера, тогда как влияние плотности хранения данных ощущается явно. Из интересных деталей отмечу невысокую скорость чтения очень мелких файлов у Serial ATA моделей.


Скорость копирования больших файлов (например, фильмов) очевидно ограничивается физической скоростью винчестеров: модели с уменьшенной плотностью записи серьёзно отстают т собратьев с более ёмкими пластинами. Верхние строчки хит-парада оккупировали модели с буфером 8 МБ, независимо от типа интерфейса, они быстрее на всех типах файлов. Максимальная достигнутая скорость составляет внушительные 25 МБ/с, да и на множестве мелких файлов все модели умудряются показать скорости более 10 МБ/с!


При увеличении дистанции между местом отправки и местом назначения данных (копируем из одного логического раздела в другой) скорости снизились очень незначительно, да и распределение мест почти не изменилось. По-прежнему лидируют ATA и Serial ATA модели с буфером 8 МБ, любые модели семейства SpinPoint P80 обходят предыдущее поколение, практически не видно различий между разными версиями прошивок.

Заключение

Попробую подытожить опыт нашего общения с линейкой винчестеров Samsung SpinPoint P80.

В первую очередь хочу ещё раз заострить внимание на возможности приобретения "кота в мешке". По информации Михаила Маврицина, предоставившего нам подробные данные о зонном распределении рассматриваемых винчестеров, до 10% продукции Samsung линеек P80/V80 выходит с уменьшенной плотностью хранения данных. Наши исследования показывают, что наибольшее количество из этих десяти процентов приходится на самые младшие модели ёмкостью 60 ГБ и, частично, на 120 ГБ модели. Теоретическая возможность применения менее ёмких пластин остаётся и для 80 ГБ моделей, но нам таковые не встречались. Гарантированно максимальную производительность вы получите, приобретая 160 ГБ модели – для достижения такого объёма необходимы пластины максимальной ёмкости. Размышляя логически, можно сделать допущение, что пластины максимальной плотности также используются в более дорогих моделях SP1213N и SP1213С. По крайней мере, из обследованных нами экземпляров с буфером 8 МБ все показали максимальное быстродействие.

В целом, производительность SpinPoint P80 находится на очень высоком уровне. Почти во всех тестах наблюдается значительный прогресс по сравнению с предыдущей линейкой, для моделей с буфером 8 МБ и последними версиями firmware преимущество достигает почти двукратного. Вообще, увеличение буфера данных у SpinPoint P80 вызывает существенное приращение производительности не в тех тестах, где мы привыкли. Например, по скорости копирования данных Samsung давно обогнал всех конкурентов и, видимо, здесь уже трудно было что-то улучшить. Тем не менее, модели с буфером 8 МБ стабильно выигрывают порядка 10% у своих сородичей с буфером 2 МБ. Кроме того, более новые версии firmware улучшают производительность именно старших моделей с ATA и Serial ATA интерфейсом.

Учитывая реализацию Serial ATA интерфейса с помощью конвертера Marvell, мы не ожидали от Serial ATA моделей каких-либо откровений, поэтому результаты тестов не заставили нас удивляться. Где-то SP1213C и SP1614C немного обгоняли SP1213N и SP1614N, где-то уступали, в среднем же они оказались равны. Практически вся разница в результатах может быть списана на различия контроллеров Promise.

Также мы не упустили возможность проверить Samsung на работу с ATA/100 контроллером. Как вы можете убедиться по результатам тестов, никакой разницы с ATA/133 не обнаружилось. Вообще, единственным винчестером, показывающим заметно лучшие результаты при работе на более быстром протоколе, остаётся MAXTOR D740X – первый винчестер, поддерживающий данный протокол.

О шумовых характеристиках SpinPoint P80 сказать что либо объективное мы не можем, оборудование и методика измерений пока не готовы, поэтому придётся ограничиться субъективными впечатлениями. Гидродинамические подшипники очень серьёзно снизили шум в бездействии, и характерного звона от вращающегося со скоростью 120 оборотов в секунду шпинделя нет в помине. Часто в форумах можно слышать жалобы на сильную вибрацию SpinPoint P80, но в нашем тестовом стенде они вели себя смирно. А чрезвычайно тихий стрёкот актуатора при поиске уже давно является фамильной чертой продукции Samsung.

В плане нагрева полностью оправдываются заявленные спецификации: обычно SpinPoint P80 немного холоднее аналогичных моделей конкурентов (с таким же количеством пластин и гидродинамическими подшипниками), однако вентиляция необходима любым современным винчестерам, особенно содержащим более одной пластины.

Итак стало ли 9 мая днём победы Samsung? На наш взгляд – да! Из предыдущих обзоров винчестеров ёмкостью 80, 120 и 160 ГБ различных производителей вы могли видеть, что SpinPoint P80 уверенно борется за лидерство в производительности и не имеет откровенно слабых мест, а SpinPoint V80 далеко не всегда уступает конкурентам с большей частотой вращения шпинделя!. На лицо работа программистов над firmware с целью улучшения показателей производительности и, похоже, снижения риска потери данных вследствие отложенной записи. В общем, продукт получился убедительный, не оставляющий никаких сомнений в серьёзности намерений Samsung занять лидирующее положение на рынке накопителей на жёстких магнитных дисков.