Трёхдюймовочки

27.11.2000

Александр Карабутов, info@ferra.ru

Версия для печати

Архив. Электронная версия обзора трех первых поколений винчестеров с интерфейсом Ultra ATA/66 и плотностью записи 4-8 Гбайт на пластину, опубликованного в «КТ» #328. В Сети публикуется впервые.

Предлагаем вашему вниманию архивный обзор трех поколений 3,5-дюймовых винчестеров с интерфейсом Ultra ATA/66 и плотностью записи 4-8 Гбайт на пластину. В обзоре собраны почти все серии IDE-дисков, появившихся в 1999 году.

1. Введение, паспортные характеристики жестких дисков и методика испытаний.
2. Испытания 23-х моделей дисков с плотностью записи от 4,3 до 8,7 Гбайт на пластину.
3. Обзор интерфейса Ultra ATA/66 и его преимуществ в реальной работе.
4. Сравнение производительности дисков под разными файловыми системами и др.
5. Обзор передовых технологий, применяемых в современных жестких дисках и дальнейших перспектив.

Благодарности: диски для испытаний были предоставлены компаниями ELKO, JIB Group, IPLabs, Lizard Computers, CHI, NIX, PR-агентствами "Фантазия" и East Side Consulting и парижской штаб-квартирой Seagate.

Вместо введения

Знакомый как-то рассказал, как побывал в недрах исследовательских лабораторий фирмы IBM, где занимаются разработками технологий будущего. В частности, в одном из помещений стояли ряды сканирующих нанолитографов и методично «стреляли» по поверхности подложек кремния, образуя на них незамысловатый рисунок бугорков размером в несколько десятков ангстрем каждый. Не будем здесь вдаваться в детали таких процессов — нам важен сам факт принципиальной возможности создания запоминающих структур с плотностью записи до нескольких терабит на квадратный сантиметр уже сейчас.

Безусловно, чтобы довести эти исследования до воплощения в конкретные устройства для широкой массы пользователей, потребуется еще немало времени. Однако, при нынешних темпах роста плотности накопителей компьютерной информации (как легко подсчитать на примере жестких дисков — примерно три порядка за десятилетие), мы вправе надеяться, что лет через десять в составе своих компьютеров вместо привычных винчестеров с магнитными пластинами мы будем иметь «нечто» с емкостью в несколько терабайт. Нетрудно прикинуть, что если темпы прироста плотности записи информации будут сохраняться, то еще через десятилетие данные будут записываться на поверхность накопителей с атомарным шагом! Или произойдет переход к объемному хранению, а считывание и запись, скорее всего, будут иметь ультрафиолетовую (а, возможно, и рентгеновскую или какую-нибудь квантовую) природу. Кстати, многослойные перезаписываемые оптические компакт-диски объемом свыше 100 Гбайт уже разработаны.

Возникает резонный вопрос: что полезного для души и тела хранить на накопителях такого гигантского (по нынешним меркам) объема? Ну, допустим, трехмерные интерактивные видеофильмы максимально реалистичного качества, операционную систему Windows 2030 с искусственным интеллектом (правда, возможно, немного тупым), документы в виде образов и избранных мыслей пользователя, записанных при помощи последовательностей электромагнитных импульсов мозга (ведь зрительные образы кошки по импульсам мозга уже сумели прочесть)... Ага! Так вот где собака порылась! Значит, в компьютер можно будет напрямую записывать деятельность своего мозга! Втыкаешь электроды, грузишь копию мозга в компьютер, потом даешь ему нужное задание, а сам сидишь и пивко перед «телеком» потягиваешь, как Бивис с Баттхедом. Клево? Точно! И помереть не страшно: скачал свой мозг в компьютер, и живи в нем вечно! Нет, конечно, сейчас это выглядит смешно, и иначе как дешевая фантастика не воспринимается. Но если подумать — все реальные предпосылки для осуществления этого лет так через тридцать есть уже сейчас. И большинство из читающих эти строки, надеюсь, еще лет 30 прожить смогут... Так вы хотите жить вечно, пусть даже и виртуально?

Подчас баталии, разыгрывающиеся на полях конкурентной борьбы за первенство среди жестких дисков, ничуть не уступают по накалу страстей битвам между, например, процессорами или графическими ускорителями. В 1998 году безоговорочными победителями среди 3-х дюймовых дисков с интерфейсом IDE для рынка настольных компьютеров были диски IBM Deskstar серии 14GXP (Titan, DTTA-371xxx) со скоростью вращения 7200 об./мин. и плотностью записи 3,2 Гбайт на пластину (см., например, огороды Козловского здесь и здесь), но с тех пор воды утекло немало. В июне 1999 года диски первого поколения с интерфейсом Ultra ATA/66 и емкостью пластины 4-5 Гбайт, наконец, разрушили годичное лидерство дисков IBM DTTA. Но в последующие месяцы в данном сегменте наблюдался небывало быстрый прогресс, и не успевали те новинки завоевать популярность, как на смену им уже шли диски Ultra ATA/66 второго поколения с плотностью записи около 7 Гбайт на пластину. И уж совсем «неприличным» стал факт третьего в 1999 году обновления — появились диски третьей генерации с плотностью записи аж 8-10 Гбайт на пластину (троекратный рост плотности за год)! Однако, судя по результатам наших испытаний, некоторые диски прежних поколений еще вполне конкурентоспособны, и их пока рановато сбрасывать со счетов.

Итак, главные отличительные особенности всех новых моделей винчестеров с интерфейсом IDE: поддержка новейшего протокола Ultra ATA/66 (Ultra DMA Mode 4) с максимальной скоростью передачи данных по IDE шине 66,7 Мбайт/с и повышенная плотность записи, составляющая от 4,3 до 10 Гбайт на одну пластину. Напомню, что диски 1998 года выпуска имели плотность записи 3-3,5 Гбайт на пластину и интерфейс Ultra ATA/33. В линейках 1999 года есть модели емкостью до 28-37 Гбайт, а большинство моделей перевалило за 8 Гбайт, скорость вращения шпинделя составляет 7200 и 5400 об./мин. Все новинки обладают улучшенными встроенными системами мониторинга (S.M.A.R.T.) и способны отыскивать и устранять сбойные участки рабочих поверхностей. Кроме того, вслед за почином фирмы Quantum, снабдившей EL и EX серии своих Fireball’ов фирменной патентованной противоударной системой Quantum Shock Protection System, все новые модели снабжены эффективными противоударными средствами и для них приводятся соответствующие технические данные в спецификациях (подробнее см. наш обзор ударостойкости дисков).

Основные заявленные фирмами технические характеристики моделей 1999 года приведены в таблицах 1-3 (кликайте по ссылкам):
таблица 1 описывает диски первого поколения (4-5 Гбайт на пластину),
таблица 2 — второго (около 7 Гбайт на пластину) и
таблица 3 — экономические серии третьего поколения (8-10 Гбайт на блин). Замечу, что из третьего поколения дисков в данном обзоре испытаны только диски с плотностью записи около 8,5 Гбайт на пластину, а «десятигигабайтникам» посвящен отдельный обзор. Сразу скажу, что попытка сравнить все эти диски с IBM DTTA-371xxx обречена на провал — в тестах последний уверенно обосновался в тройке аутсайдеров. Внутренний буфер данных (дисковый кэш) у новых моделей составляет не менее 512 кбайт, и наблюдается устойчивая тенденция к переходу на 2 Мбайта. Максимальная же заявляемая внутренняя скорость чтения данных (internal data rate, media transfer rate) выросла до 25-40 Мбайт/с, то есть, теоретически, может превысить пропускную способность интерфейса Ultra ATA/33 (33,3 Мбайт/c в режиме Ultra DMA Mode 2, или UDMA/33). Напомню, что достаточно большое количество материнских плат, построенных на старых чипсетах (Intel серий 430 и 440, VIA до MVP3 и др.), не поддерживает более быстрых интерфейсов для шины IDE.

Глядя на отрасль, можно сказать, что по-прежнему тон задает компания IBM: у нее есть диски с наибольшей емкостью до 37 Гбайт (в них используется второе поколение головок с гигантским магниторезистивным эффектом, только IBM сейчас выпускает IDE-диски из пяти пластин) и кэшем 2 Мбайта, моветоном стали модели объемом менее 9 Гбайт. Старается не отставать и Western Digital, лицензировавшая у IBM практически все ее передовые технологии, отчего их диски как две капли воды похожи на аналоги от IBM (об этом ниже). Компания Quantum идем своим довольно удачным путем, выпуская диски как на 5400, так и на 7200 об./мин (лучшее время поиска, первые IDE-диски, показавшие в реальных тестах скорость подорожечного чтения больше 20 Мбайт/c, жаль только, что разработчики упорно скупятся на размер дискового кэша). Очень привлекательно выглядят диски от Maxtor: 7200 и 5400 об./мин., большая внутренняя скорость передачи данных, 2 Мбайта кэш у некоторых моделей. К сожалению, из-за пренебрежения российских поставщиков продукцией Maxtor данные модели нечасто можно встретить в Москве. Будем надеяться, что ситуация улучшится, тем более, что в ряде тестов диски от Maxtor лидируют. Seagate порадовал как экономичными сериями, так и высокопроизводительными Barracuda ATA, впитавшими все достоинства их SCSI дисков и демонстрирующими пока наилучшую для IDE дисков скорость чтения (см. «КТ» #318). Проще выглядят диски фирм Fujitsu и Samsung. Некоторые фирмы выпускали модели с двумя вариантами контроллеров: с поддержкой протокола Ultra ATA/66 и без нее (обычные Ultra ATA/33). Они различаются буквенными индексами в конце номера модели: для моделей с поддержкой UATA/66 у Maxtor’ов присутствует буква U, у Fujitsu - буквы EW или UW, а у Samsung’ов - буква D вместо A, причем занятно, что последние по спецификации шумнее тех, что с поддержкой UATA/66. В последнее время «модным» стало наряду с обычными и высокопроизводительными выпускать модели экономического (low-cost) класса с упрощенной начинкой. Такие модели для третьего поколения дисков с Ultra ATA/66 представлены в таблице 3.

В наших испытаниях принимали участие IDE-диски как со скоростью вращения 7200 об./мин. как наиболее быстрые и перспективные, так и некоторые модели на 5400 об./мин., в том числе и «экономические» изыски, как наиболее массовые и дешевые. Естественно, методически неправильно противопоставлять первые последним по части производительности, однако, ради общей картины, мы будем рассматривать их все вместе, тем более что разрыв в скорости, порой почти неразличим. Часть моделей было из одинаковых серий. Как правило, результаты тестов для моделей разного объема одной и той же серии весьма близки, что позволяет оценивать производительность всей серии, опираясь на данные для одного-двух дисков. У нас побывали 24 модели дисков (везде приведены соответствующие гиперссылки на точные материалы сайтов производителей):

- Fujitsu: MPD3173AT, MPE3136AT и MPE3204AH;

- IBM Deskstar: DPTA-372730, DPTA-353750, DJNA-371800, DJNA-370910, DJNA-352030, DTTA-371290;

- Maxtor: DiamondMax VL17 90871U2, DiamondMax 6800 92720U8, DiamondMax Plus 5120 91024D4;

- Quantum: Fireball Plus KX27.3, KA13.6A и KA9.1A, Fireball CX13.6A и CR8.4A, Fireball lct08 LA26.0AT;

- Seagate: Barracuda ATA ST328040A, U8 Family ST317221A, Medalist ST317242A;

- Western Digital: Expert WD273BA и АC29100D, Caviar AC420400D.

Поскольку до сих пор немало пользователей IDE-дисков использует интерфейс Ultra ATA/33, изложение результатов тестирования разбито на четыре части:

1. Тестирование дисков с использованием интерфейса (протокола) Ultra ATA/33 (на встроенном в чипсет системной платы контроллере IDE BusMaster).
2. Тестирование дисков с применением новейшего интерфейса Ultra ATA/66 и PCI-платы контроллера Ultra66 фирмы Promise Technology, Inc.; сравнение результатов с Ultra ATA/33 и впечатления от работы контроллера Ultra66.
3. Сравнение производительности дисков в зависимости от используемой файловой системы и размера диска, рекомендации по оптимизации быстродействия дисков в составе компьютера и ряд дополнений.
4. Обзор передовых технологий, применяемых в современных джестких дисках и дальнейших перспектив в этой отрасли.

Для испытаний дисков использовался компьютер в следующей основной конфигурации:
- процессор Intel Celeron 450 МГц (128 Кб кэш второго уровня, системная шина 100 МГц, «разогнанный» 300А);
- системная плата ABIT ZМ6 (чипсет Intel 440ZX);
- оперативная память 128 Мб SDRAM PC100 8 ns Micron, работающая по таймингу 2-2-2;
- видеокарта ASUS V3000 (4 Мб AGP);
- IDE-контроллер Promise Ultra66 с поддержкой Ultra ATA/66 (PCI карта);
- основной жесткий диск IBM DTTA-350640 (UATA/33), включенный как Primary Master.

Испытуемый диск жестко закреплялся в корпусе, подключался к контроллеру системной платы как Secondary Master (или к контроллеру Ultra ATA/66 c использованием соответствующего шлейфа, см. ниже) и был одинок на IDE-шлейфе. Диск форматировался как одно логическое устройство («D:») максимально возможной емкости. Использовались файловые системы FAT32 и NTFS под управлением операционных систем Windows 98SE и Windows NT 4.0 Workstation Service Pack 5. Вся информация (операционные системы, тестирующие программы, результаты и др.) в процессе тестирования находились только на основном жестком диске системы («С:»), тестируемый диск оставался пуст (отсутствовала даже Корзина Windows). В операционных системах и тестовых программах сохранялись все значения, заданные по умолчанию, за исключением того, что для жестких дисков включался режим DMA: в Windows 98 стандартным способом через Панель управления/Система/Устройства/Дисковые накопители/Свойства дисков, а в Windows NT4 - путем установки IDE BusMaster драйвера от Intel версии 2.05 (см., например, www.intel.com, www.bmdrivers.com или http://confignt.magicom.ru/index.html). Аналогичный IDE BusMaster DMA драйвер от Microsoft для Windows NT4, включаемый программой dmachecki.exe, работает немного медленнее интеловского, поэтому для настоящего тестирования не использовался.

Следует отметить, что все диски (кроме самого большого объема, 37,5 Гбайт) без проблем опознавались BIOS системной платы (LBA mode) и легко форматировались на максимальный объем средствами выбранных операционных систем. С дисками же на 34 и 37,5 Гбайт фирма IBM опять шла впереди прогресса — дело в том, что большинство версий BIOS материнских плат до определенного времени не было способно определять диски объемом свыше 32 Гбайт. Даже по сей день далеко не для всех «мамок» вышли соответствующие обновления BIOS. Для таких случаев на этих дисках есть джамперы, позволяющие переключить их в режим использования только начальных 32 Гбайт объема.

С непривычки «порадовало» время полного форматирования командой format.com — почти полчаса для дисков свыше 26 Гбайт. Под Windows, к счастью, форматирование происходит много быстрее. Соответственно, проверка всей поверхности диска (или полная дефрагментация) занимает просто уйму времени. Родные дисковые утилиты данных операционных систем работают с такими большими дисками без проблем: я специально до отказа набивал 37 Гбайт файлами и запускал Scandisk с проверкой поверхности и Defrag (времени ушло уйма). А вот с многочисленными дисковыми утилитами и тестами от сторонних производителей иногда возникали проблемы. Большинство либо вообще отказывалось работать с дисками больше 8 Гбайт (при превышении 1024 цилиндров в LBA mode), либо работало только с начальными 8-ю Гбайтами, игнорируя остальное. К примеру, Norton Disk Doctor из пакета Norton Utilities 3 for Windows 9x отказывается работать с дисками более 8 Гбайт (NU 4.0 - уже работают), а программка для тестирования быстроты дисков HD Tach версии 2.52 тестировала только первые 8 гигабайт поверхности, зато без проблем (в обновленных релизах HT Tach 2.60 и 2.61 эта проблема исправлена). Что еще хуже, некоторые ранние версии программы Partition Magic не всегда корректно обращаются с такими объемами, а аналогичные дисковые утилиты из пакета System Commander 4.0 вообще не могут работать на больших дисках, и неаккуратное их использование может привести к весьма неприятным последствиям. Думаю, нет нужды говорить, что под старенькими версиями DOS (MSDOS до 6.22, IBM PCDOS до 7.0 и др.) можно видеть и использовать только первые 8 Гбайт диска, а старенькие «досовские» файловые оболочки под Windows могут показывать ошибочный объем диска. Даже программа format.com из пакета Windows 98 в начале операции форматирования диска объемом больше 10000 Мбайт съедает одну значащую цифру его объема, хотя работает исправно.

Для сравнения производительности новых дисков необходимо было выбрать тесты, которые бы, во-первых, без проблем работали с дисками любого нужного объёма, во-вторых, одинаково хорошо работали под Windows 98 и Windows NT 4.0 и с разными файловыми системами, в третьих, показывали как детальную информацию по техническим параметрам диска, так и скорость его работы в реальных повседневных задачах, и, в четвертых, были бы доступны любому желающему. Поэтому в качестве основных были выбраны дисковые тесты из бесспорно авторитетного и свободно распространяемогопакета WinBench 99 версии 1.1. Здесь тесты Disk Access Time, Disk Transfer Rate и Disk CPU Utilization измеряют среднее время доступа, время чтения информации с поверхности диска подорожечно и среднюю загрузку процессора при дисковых операциях (при усреднённой скорости чтения данных в 4 млн. байт/с), соответственно, а Business Disk WinMark 99 и High-End Disk WinMark 99 оценивают скорость работы диска в реальных широко распространенных приложениях - офисных (Business) и профессиональных инженерно-дизайнерских (High-End).

В дополнение, привлечены субъективные тесты на время копирования объектов: одного большого файла объемом 500 Мбайт (заархивированный компакт-диск) и каталога из около 9500 файлов общим объемом около 540 Мбайт с развитой структурой поддиректорий (из дистрибутива пакета Matlab 5.2, причем большинство из которых очень мелкие). Сначала объект копирования помещался в начало тестируемого «D:», а затем копировался из корня диска в каталог, созданный на нем же (с размещением по соседству, то есть также в наиболее быстрой части диска). Время такого копирования реально характеризует как скорость подорожечного чтения/записи (для одного большого файла и большого буфера копирования, используемого операционной системой), так и время доступа (перемещения головок между разнесенными дорожками) при копировании большого количества файлов. Между копированием одного и того же объекта операционная система перезагружалась для очистки буфера, создаваемого средствами ОС (это актуально для Windows 98, создающей большой буфер). Остальные возможные тесты не были включены в основной пакет оценки новых дисков по вышеозначенным причинам, хотя иногда и частично использовались (например, тесты Adaptec ThreadMark 2.0 и HD Tach 2.60). Специально для многочисленных любителей измерять скорость дисков тестом из Norton System Information for Windows 9x для справки (но никак не для реальной оценки) приведены соответствующие значения. Все тесты выполнялись по 3-6 раз и усреднялись.

Рекомендуем почитать

	Мегатест семи ЖК-телевизоров с экраном 32 дюйма. Часть первая: BBK, Rolsen, Daewoo		GeForce 8800GT и Radeon HD 3850: 256 бит в массы! Часть первая
	Выбираем компьютер для дома: осенний сезон		P5K – очередной бестселлер от ASUS? Тестируем ASUS P5K-E/WiFi-AP, P5K-Premium/WiFi-AP и P5K3 Deluxe/WiFi-AP