Тестирование новых винчестеров с интерфейсом Ultra ATA 66

За последние 2-3 года, резко увеличилась потребность в накопителях на жестких дисках большого объема. Не так давно, жесткий диск емкостью 2Gb рассматривался как достаточно роскошное устройство, предлагающее больше, чем нам необходимо. Но с самыми последними версиями операционных систем и приложений, требующими не менее 800Mb для своей установки, 2Gb диск быстро заполнится и не будет удовлетворять нашим потребностям. К счастью, производители жестких дисков провели большую работу по увеличению емкости жестких дисков. Благодаря этому, сегодня Вы можете купить 25Gb диск за цену равную стоимости 2Gb винчестера три года назад.
Выбирая сегодня жесткий диск, пользователь сталкивается с двумя типами интерфейса и, соответственно, дисков - IDE и SCSI. С более низким временем поиска и более высокой скоростью вращения, SCSI диски всегда показывали высокую, точнее предельную производительность. Кроме этого SCSI предоставлял одновременный доступ к нескольким дискам, поддержку до 15 устройств (IDE только четыре) и прекрасно подходил для высокопроизводительных систем. Единственный недостаток SCSI дисков - очень высокая стоимость, в два-три раза превышающая стоимость аналогичного IDE диска.
Использовать SCSI необходимо лишь в тех случаях, когда необходима поддержка более четырех устройств или Вы планируете собрать high-end сервер, графическую или видеостанцию, где необходима максимальная производительность. Во всех остальных случаях можно спокойно применять IDE, получив при этом достаточную производительность при не высокой цене.
За последний год и IDE, и SCSI диски претерпели ряд изменений. У IDE дисков усовершенствования имели революционный характер и позволили резко увеличить производительность и плотность записи.
Прежде чем приступить к тестированию самых популярных моделей жестких дисков, давайте вспомним основные понятия, связанные с интерфейсом IDE и посмотрим, какие изменения произошли за последний год.

Эволюция IDE

IDE или Integrated Drive Electronics был разработан в далеком 1988 году, и был попыткой объединения всех не SCSI дисков к единому стандарту. До этого времени каждый разработчик применял свой собственный интерфейс, что привело к большим проблемам совместимости. В связи с этим, комитет по методам доступа к информации (CAMC) сформулировал спецификацию AT Attachment или ATA стандарт. В то время ATA относили к контроллеру, а IDE к накопителю. Это было связано с наличием двух IDE интерфейсов - XT IDE и MCA IDE, но они так и не получили промышленной поддержки и сегодня слова ATA и IDE стали взаимозаменяемы.
В оригинальной ATA спецификации сформулировано многое из того, что сегодня применяется в Ultra ATA/66 стандарте. Этот стандарт также использует четырехконтактный разъем питания, обеспечивающий диск напряжениями +5V , +12V и "земля". Тотже 40-жильный кабель данных/управления. Хотя Ultra ATA/66 использует 80-жильный кабель, но половина проводов используется в качестве заземленного экрана. Каждый канал IDE может поддерживать до двух устройств в Master и Slave конфигурации.
В таблице мы привели основные этапы развития интерфейса ATA.

Здесь Вы можете видеть, что, начиная с PIO mode 3, имеется поддержка для передачи данных с использованием прямого доступа к памяти (DMA). DMA мог быть реализован за счет аппаратных средств или Bus Mastering DMA, который полагается на драйвер контроллера. Так с PIO mode 3 Вы могли использовать DMA mode 1, с PIO mode 2 - DMA mode 2. Ultra DMA 33 и Ultra DMA 66 можно называть DMA mode 3 и 4.
Обратите внимание на временные циклы, показывающие время передачи данных к и от диска. Так как IDE кабель использует 16 проводов данных (16 бит или 2 байта), PIO mode 0 может передавать 16 бит одновременно каждые 600ns. Для вычисления скорости передачи воспользуемся элементарными математическими действиями. Наносекунда (ns) - это 1/1 000 000 000 или 0.000000001 секунды. 600ns равно 0.0000006 секунды. Если 2 байта передаются за 0.0000006 секунды, то 1 байт передается за 0.0000003 секунды или 1/0.0000003. Отсюда получается наша теоретическая максимальная скорость передачи данных 3,333,333.33 байт в секунду или 3.3Mb/сек. (при условии, что 1Mb равен 1 000 000 байт). Используя эту формулу, можно рассчитать максимальную скорость для любого режима.
Помните, что максимальная скорость передачи данных, это всего лишь наше предположение, что данные передаются постоянно. Фактически существует масса различных факторов ограничивающих скорость. Таким образом, наблюдать реальную скорость 66Mb/с. можно только в исключительных случаях или вообще невозможно.

Ultra ATA/66

Большинство доступных сегодня IDE дисков оснащены Ultra ATA/66 интерфейсом. Поскольку ATA спецификация требует обратной совместимости, Вы можете быть уверены, что Ваш новый жесткий диск будет прекрасно работать со старой системной платой не поддерживающей Ultra ATA/66. Для работы в этом режиме необходимо выполнение следующих условий: поддержка со стороны IDE контроллера и наличие 80-жильного кабеля. Если Вы захотите установить 40-жильный кабель, система перейдет в режим Ultra ATA/33.
Теперь, когда мы ознакомились с основными понятиями, позвольте представить диски, которые будут участвовать в этом тестировании.

Мы выбрали винчестеры только с интерфейсом Ultra DMA/66. Как Вы можете видеть, диски отличаются друг от друга скоростью вращения, временем доступа, объемом кэш памяти. Прежде чем мы пойдем дальше, давайте подробно рассмотрим, что означает каждый из этих параметров. Даже если в момент покупки Вами нового диска, вы не найдете ни одной модели описанной ниже, понимание того, что означают параметры, указанные в спецификации, поможет сделать правильный выбор.
Скорость вращения. Как следует из названия, этот параметр указывает на скорость, с которой вращаются диски внутри винчестера. Большая скорость вращения приводит соответственно к увеличению производительности операций чтения-записи. От скорости вращения зависит время ожидания необходимого блока данных. В связи с этим у винчестеров со скоростью вращения 5400 об./мин., время ожидание 5.55ms, а у диска со скоростью 7200 об./мин., - 4.17ms.
Кэш память. Кэш память играет роль буфера для временного хранения данных подготовленных к записи или считанные с диска. Контроллер диска использует алгоритмы предсказания чтения данных. Если программа угадывает, то производительность резко возрастает до максимальной, благодаря заранее подготовленным данным. Если нет, то производительность остается на нормальном уровне.
Seek Time. Среднее число, которое требуется головкам чтения-записи для работы с отдельным, и случайно выбранным блоком данных. Обычно оно определяется как время необходимое для перемещения головки от крайней до внутренней дорожки или наоборот. Seek time измеряется в ms (тысячная доля секунды). Обычно этот параметр находиться в пределе 7 - 11ms. При выборе нового жесткого диска обращайте внимание на то, какое время указано на корпусе или в документации. При совпадении всех остальных параметров, Ваш выбор должен остановиться на том, у которого меньше время поиска.
Вместимость. Для большинства пользователей это главный критерий при выборе винчестера. Вместимость или объем диска указывает, какое количество данных может быть сохранено на данном жестком диске. Этот параметр измеряется в мегабайтах или гигабайтах. При выборе устройства обратите внимание на то, какую емкость указал производитель - форматированную или не форматированную. Последняя всегда несколько больше реальной, форматированной.
При установке жесткого диска в Ваш компьютер и форматировании операционной системой, Вы, скорее всего, обнаружите несколько меньший объем. Это связано с методом, которым производитель считает объем диска. Обращать на это внимание, наверное, не стоит.
Интерфейс диска. Даже притом, что все тестируемые диски имеют интерфейс Ultra ATA/66, это всего лишь теоретический максимум, который может быть достигнут только при чтении данных из кэш памяти. Реально же существует масса факторов, тормозящих передачу данных. Поэтому Вы не должны ожидать двойного увеличения производительности при переходе с Ultra DMD/33 на Ultra DMA/66.

Тестирование

В нашей тестовой системе мы использовали операционные системы Windows 98, Windows NT 4.0 Service Pack 6 и Windows 2000. Каждая ОС была установлена в свой 4Gb раздел. Windows 98 использовала файловую систему FAT32, Windows NT - NTFS, и Windows 2000 обе файловые системы. Все испытания были проведены с использованием протокола Ultra DMA/66 с использованием 80 жильного кабеля. Во время испытания на жесткие диски были установлены только операционные системы и тестовые пакеты.
В качестве базовой системы мы использовали системную плату на базе чипсета Intel 810E и процессор Celeron 500МГц. Эту платформу мы выбрали по причине грамотной реализации протокола UltraDMA/66.

Тестовая система:

· Intel Celeron 500 MHz CPU
· Intel CA810E motherboard with native Ultra ATA/66 support
· 128 MB Corsair PC100 SDRAM
· Ultra ATA/66 40-pin 80-conductor HDD cable
· Microsoft Windows 98
· Microsoft Windows NT 4.0 SP6
· Microsoft Windows 2000 (FAT 32)
· Microsoft Windows 2000 (NTFS)
· Ziff Davis Winstone 2000 CC
· Ziff Davis Winstone 99
· Ziff Davis Winbench 99
· Adaptec Threadmark 2.

Каждый диск был разделен и отформатирован перед каждым набором тестов, чтобы предотвратить любые искажения результатов. Каждый тест проводился 3 раза с последующим усреднением.

Результаты

Анализ

Для объяснения полученных результатов рассмотрим каждый диск в отдельности.

IBM Deskstar 25GP - 25Gb диск, имеющий 2Mb кэш памяти, 9ms время поиска и UltraDMA/66. В отличии от 34GXP, этот винчестер имеет скорость 5400об./мин., которая снижает производительность, и сводит на нет все преимущества UltraDMA/66. В результате этого 25GP показал наихудший результат во всех тестах, кроме Business Winstnone 99. Это связано, скорее всего, с принципами работы самого теста эмулирующего работу стандартных приложений, не требующих больших перемещений данных, и наличием 2Mb кэша.

IBM Deskstar 34GXP. Этот винчестер емкостью 27.3Gb является лучшим образцом из серии новых жестких дисков. Он имеет 2Mb кэш памяти, время поиска - 9ms, UltraDMA/66 и скорость вращения 7200об./мин. Deskstar 34GXP, как и большинство современных дисков семейства Deskstar оснащен головками IBM Giant Magneto Resistive (GMR) и технологией форматирования секторов No-ID. Эти две технологии позволяют сохранить больше данных на каждой дисковой поверхности и уменьшают количество дисков и головок. Все это вместе приводит к уменьшению рабочей температуры и уровня шума. Скорость вращения 7200 об./мин. плюс 2Mb кэш позволили этому винчестеру достичь высоких результатов практически во всех испытаниях.

Maxtor Diamond Max 6800 - 27 GB жесткий диск со скоростью вращения 5400 об./мин., временем поиска 9 ms, и 2 MB кэш. Этот винчестер оснащен двумя контроллерами, которые, как предполагается, помогает достичь теоретической передачи 27.8 MB/sec. Это так же позволило снизить загрузку процессора. Низкая скорость вращения вносит свое негативное действие по снижению общей производительности.

Quantum Fireball Plus KX - 27.3 Gb жесткий диск, со скоростью вращения 7200, временем поиска 8.5 ms и 512 Kb кэш. Fireball Plus KX имеет систему защиты данных (DPS). В случае если система начинает сбоить, DPS помогает пользователю определить причину. Помимо этого, винчестер имеет систему защиты от внешних механических повреждений. Этот винчестер показал достаточно стабильные результаты, но опередить конкурентов ему не удалось.

Seagate Barracuda ATA - линейка жестких дисков в которой Seagate сделала попытку перенести часть лучшего из своей популярной SCSI линейки. Эти винчестеры предлагают лучшую производительность и ценовое соотношение среди тестируемых моделей. Мы рассмотрели модель Barracuda ATA ST328040A, объемом 28 Gb, скоростью вращения 7200 об./мин., кэш памятью - 512 Kb, временем поиска 8 ms, и интерфейсом Ultra ATA/66. Seagate объявляет реальную скорость передачи данных >15 Mb/sec. Тесты подтвердили и несколько превзошли обещания. Использую Winbench Data Transfer Test, Seagate Barracuda ATA показал 28 MB/sec на внешних дорожках и 18.5 Mb/sec на внутренних.

Western Digital Expert 25.7, WD273BA, является очень похожим на IBM Deskstar 34 GXP. Идентичность заметна не только во внешнем виде, но и в наших испытаниях. Оба диска показали одинаковые результаты, что не удивительно. Ведь WD лицензировала технологии IBM.

Заключение.

В этой статье мы подвергли испытанию несколько современных жестких дисков, с целью показать Вам какие из параметров винчестера играют главную роль в общей производительности, а какие второстепенную. Как мы и предполагали, жесткие диски со скоростью вращения 5400 об./мин. выделились в отдельную группу с невысокой производительностью. Как Вы могли заметить интерфейс Ultra DMA/66 практически не имеет значения, но это только сегодня.

Теперь, когда Вы знакомы со всеми особенностями современных жестких дисков, выбрать необходимый не составит труда.

По вопросам консультаций и приобретения обращайтесь в компанию "КВАЗАР",
специалисты которой не только "съели собаку", множество всякого рода хард-дисков
и прочих разных комплектующих, но и собрали с их использованием
не одну сотню компьютеров, качество которых подтверждено
сертификатом Ростеста и многочисленными отзывами благодарных клиентов.
Телефоны 237-1472, 237-0280, 959-8959.
В "Квазаре" можно приобрести все, от суперсервера до пимпочки
через интернет-магазин www.kvazar.ru, а физически найти
все это можно по адресу: 3-й Добрынинский пер. 3/5 корп.1. Ст. м. "Добрынинская".