Что значит буферная память на жестком диске. Влияние буфера на производительность жесткого диска. переход между дорожками, мс

Макс Курмаз

Известно, что жесткие диски оснащаются собственной буферной памятью сравнительно небольшого объема. Буфер используется как встроенная кэш-память при выполнении операций чтения и записи, позволяя оптимизировать работу и минимизировать требующие существенного времени обращения к магнитным пластинам. Например, когда в буфере имеется свободное место, контроллер может временно поместить туда данные, которые необходимо записать, и подождать удобного момента, когда нет запросов от системы (хоста).

Выполняя запросы на чтение, контроллер хранит последние считанные данные на случай, если хост запросит их повторно – тогда не потребуется еще раз обращаться к диску. Контроллер часто выполняет упреждающее чтение, пытаясь спрогнозировать следующие запросы хоста, и считанные таким образом данные также помещает в буфер. Получается, что буфер используется жестким диском постоянно, и его роль очень важна.

Производители жестких дисков всегда стремились нарастить объем буферной памяти. Сегодня это сделать легче, поскольку обычные микросхемы синхронной динамической памяти (SDRAM), а в жестких дисках применяются именно они, стоят совсем недорого. В конце 90-х годов настольные винчестеры оснащались буфером 512 Кб, потом большинство моделей получило 2 Мб памяти, а сегодня наиболее распространены винчестеры с буфером 8 Мб. Впрочем, нет предела совершенству: компания обновила свою массовую линейку винчестеров Caviar SE, дополнив ее моделями Caviar SE16 . Основное их отличие, как вы уже догадались, заключается в увеличенном вдвое объеме буферной памяти.

Зачем нам 16 Мб?

Казалось бы, чем больше объем буферной памяти, тем выше будет производительность жесткого диска. Контроллер больше данных сможет поместить в буфер, а значит, реже будет обращаться к магнитным пластинам. Впрочем, не все так просто, как кажется на первый взгляд.

Алгоритмы кэширования обычно используют метод ассоциативного поиска для определения, имеются ли требуемые данные в буфере. Чтобы увеличить объем хранимых в кэше данных, следует либо увеличить объем одного блока (строки кэша), либо увеличить количество строк. А это чревато появлением дополнительных проблем с ассоциативным поиском и обменом данными с кэшем.

Впрочем, для жесткого диска скорость кэширования не так важна, поскольку оно в любом случае ничтожно по сравнению с задержками при доступе к магнитному носителю. Другое дело, действительно ли контроллеру нужен дополнительный объем памяти. Вполне возможно, что жесткий диск не настолько загружен работой, чтобы полностью использовать весь доступный объем буфера. Например, при простом копировании и загрузке программ кэшировать ничего не нужно, так как данные считываются лишь однократно. Зато при работе в серверной среде, когда запросы поступают хаотично и непрерывно, большой буфер – существенный плюс для винчестера. Собственно, поэтому серверные винчестеры всегда оснащались буфером не менее 8 Мб. Но в настольном компьютере важнее скорость чтения и доступа, чем эффективность буферизации.

(Правда, не будем забывать о технологии NCQ. C ее помощью винчестер может управлять очередью запросов, меняя порядок их обслуживания. Поскольку в этом случае характер доступа к носителю тоже меняется, дополнительная буферизация может помочь в улучшении производительности. Но увы – большинство пользователей до сих пор не знает, каким образом можно использовать NCQ, поскольку одной лишь поддержки со стороны винчестера тут недостаточно).

Получается, что большой объем буфера вряд ли окажет существенное влияние на общую скорость. Поставить микросхему более высокой емкости недостаточно для улучшения быстродействия. Разработчикам следует не только переработать микрокод, но и улучшить скорость чтения/записи носителя и пропускную способность интерфейса.

Caviar SE16. Особенности конструкции

Нам удалось сопоставить модель WD2500KS, входящую в линейку Caviar SE16, с моделью WD2000JS из «стандартной» линейки Caviar SE. Как оказалось, у них минимум отличий: маркировки гермоблока, разъемов, платы электроники совпадают. Даже версия микрокода одна и та же. Следовательно, разработчики из WD использовали прежнюю технологию, просто заменив одну микросхему памяти на другую.

Для тех, кто не в курсе особенностей жестких дисков WD, сообщим следующее. Этот производитель применяет только проверенные технологии и особенно заботится о защите дисков от повреждений. Конструкция гермоблока стандартная: массивный корпус и плоская верхняя крышка герметично соединены, на крышке сверху имеется вентиляционное отверстие. Но плата электроники по традиции перевернута микросхемами внутрь и прижата к корпусу, имеется термопроводящая прокладка.

Подобный прием позволяет защитить микросхемы от перегрева и внешних воздействий. Разъемов питания два – стандартный 4-контактный и новый плоский, в соответствии с требованиями Serial ATA. Для защиты интерфейсного разъема Serial ATA от случайного отключения WD предлагает использовать специальный кабель SecureConnect , имеющий защелки.

Серия Caviar SE16 выпускается только с поддержкой интерфейса Serial ATA. Причем контроллер жесткого диска поддерживает «вторую скорость» 3 Гбит/с (300 Мб/с). Другие технологии, в частности, NCQ, пока не реализованы – тут WD отстает от других производителей.

Диапазон емкостей винчестеров Caviar SE16 пока невелик. На сайте WD удалось найти данные по модели 250 Гб, плюс недавно появилась модель 400 Гб. Точную плотность записи и емкость одной пластины производитель не сообщает, но, по имеющимся данным, в нынешней серии винчестеров применяются пластины по 100 Гб. На сегодня это скромный результат, однако WD практикует модернизацию линейки без смены названий и спецификаций, поэтому вполне может оказаться, что в продаже уже имеются диски с более емкими пластинами.

Тестирование

В тестировании принимали участие жесткие диски трех производителей – WD, Seagate и Samsung. На момент написания статьи именно их продукция была представлена в широком ассортименте. Экземпляр рассматриваемого в обзоре жесткого диска серии Caviar SE16 имел следующие параметры:

• маркировка WD2500KS-00MJB0;
• объем 250 Гб;
• версия микрокода 02.01C03;
• режим «тихого позиционирования» (AAM) отключен (0FEh).

Мы будем сравнивать с ним следующие жесткие диски:

Caviar SE, из линейки с буфером 8 Мб, объем 200 Гб:

• маркировка: WD2000JS-00MHB0;
• объем буфера – 8 Мб;
• интерфейс – Serial ATA 3 Гбит/с, NCQ не поддерживается;
• версия микрокода – 02.01C03 (та же самая);
• режим «тихого» позиционирования (AAM) отключен (0FEh).

Samsung SpinPoint P120, 200 Гб:

• маркировка SP2004C;
• объем буфера – 8 Мб;
• интерфейс – Serial ATA 3 Гбит/с, NCQ поддерживается;
• версия микрокода – VM100-33;
• режим «тихого» позиционирования включен (код 00h).

Seagate Barracuda 7200.8, 200 Гб:

• маркировка ST3200826AS;
• объем буфера – 8 Мб;
• интерфейс – Serial ATA 1.5 Гбит/с, NCQ поддерживается;
• версия микрокода – 3.03;
• режим «тихого» позиционирования заблокирован (управление недоступно).

Жесткие диски Seagate и Samsung имеют более высокую плотность записи, чем WD Caviar. К тому же Seagate имеет более высокую заявленную скорость позиционирования (8 мс против 8.9 мс у Samsung и WD), а Samsung работает тише. То есть WD формально не имеют преимуществ по сравнению с дисками других производителей. Но на практике может быть все наоборот.

Жесткие диски подключались ко второму порту контроллера Serial ATA, встроенного в южный хаб ICH5 чипсета Intel 865G. К сожалению, чипсеты серии 865 не поддерживают скорость 3 Гбит/с и технологию NCQ, поэтому возможности современных винчестеров полностью раскрыть не позволяет. Другие параметры тестовой конфигурации:

• процессор Intel Pentium 4 2.80 (шина 800 МГц);
• материнская плата Intel D865GBF (Intel 865G);
• память 2 x 256 DDR400, включен двухканальный режим работы;
• видеокарта GeForce FX 5600;
• винчестеры устанавливались в 2.5-дюймовую корзину корпуса Inwin J551, специальное охлаждение не применялось.

Низкоуровневые тесты

Использование программ, работающих с диском напрямую, позволяет измерить теоретические параметры винчестера – скорость случайного доступа, усредненную (sustained) скорость чтения и записи, эффективность отложенной записи. При этом влияние алгоритмов кэширования минимально, так как доступ осуществляется непрерывно и по простой схеме.

Низкоуровневые параметры рассчитывались с помощью программ:

• IOMeter 2004.07.30;
• HDTach 2.68;
• HDTach 3.0.1.0;
• Winbench 2.0 (диск форматировался под один большой раздел NTFS).

Скорость доступа при чтении, мс

Скорость доступа оказалась выше у Caviar, поскольку винчестеры WD не используют алгоритмы замедления позиционирования (AAM). Seagate, несмотря на отличные заявленные цифры, оказался последним. Как ни странно, Caviar SE16 немного (0.3 мс) уступил своему собрату, что можно объяснить либо естественной разбежкой технологических параметров (все же механика имеет некоторые отклонения в ту или иную сторону), либо влиянием третьей пластины (чем больше число головок, тем больше будет задержка на их переключение). Конечно, отличия на самом деле очень небольшие, и говорить о серьезном отставании Caviar SE16 мы не будем.

Скорость доступа при записи, мс

По скорости доступа при записи винчестеры WD сравнялись, обеспечив двукратное ускорение по сравнению со скоростью доступа при чтении. Объясняется это влиянием алгоритма отложенной записи.

Скорость последовательного чтения, Мб/с

Скорость последовательной записи, Мб/с

По скорости последовательного чтения/записи Caviar SE16, наоборот, слегка опередил Caviar SE. Но их обогнал винчестер Seagate (+10%), что закономерно ввиду применения более высокой плотности записи, а Samsung, наоборот, настолько же отстал.

Более точный анализ скорости чтения/записи позволяет провести IOMeter. Если другие программы работают с блоками 64 Кб, IOMeter может варьировать размер блока.

График последовательного чтения

По чтению лидирует Seagate: он существенно лучше (+20%) справляется с мелкими и крупными блоками. Samsung, как оказалось, с мелкими блоками работает совсем плохо.

А WD отлично показали себя в тестах записи, обойдя Seagate при работе с блоками менее 64 Кб.

Программа Winbench’99, несмотря на свой почтенный возраст, довольно точно строит график последовательно чтения. Оба диска WD имеют одинаковую форму графика, с отсутствием пиков и провалов, что свидетельствует о высокой стабильности чтения. График Caviar SE16 более вытянут, что связано с большей его емкостью.

Увеличение масштаба графика позволяет рассмотреть кратковременные, но сильные провалы скорости у Seagate и Samsung (работа алгоритмов исправления ошибок ECC, задержки на переключения головок и смену дорожек) и отсутствие таковых у WD. И пусть плотность записи у WD хуже, проверенная технология производства имеет свои плюсы – выше стабильность работы.

Имитация работы приложений

Шаблон Workstation теста IOMeter позволяет генерировать нагрузку на дисковую подсистему, близкую к реальной (сбор статистики проводился по тесту Winstone 2002 Content Creation). Так вот, этот тест более чувствителен к скорости доступа, чем к скорости чтения/записи, плюс он учитывает работу алгоритмов кэширования, так как запросы поступают с нарастанием глубины очереди.

Графики быстродействия по шаблону Workstation

Согласно полученным данным, оба диска WD слегка опередили Samsung и буквально разгромили Seagate. Caviar SE опять чуть лучше Caviar SE16, так как у них есть небольшая разница по скорости доступа.

На тест PCMark05 мы возлагали большую надежду, так как именно он должен показать преимущество большого кэш-буфера. Этот тест использует шаблоны, записанные с помощью тестового пакета Intel IPEAK SPT при выполнении определенных задач. Следовательно, PCMark05 может более-менее правдоподобно смоделировать работу винчестера в реальных условиях.

Так вот, если по скорости загрузки Windows XP, копирования файлов и сканирования на вирусы винчестеры WD почти не отличаются, то по скорости загрузки приложений и доступу к данным во время работы приложений Caviar SE16 на 10-15% быстрее Caviar SE, не говоря уже о Samsung и Seagate.

Преимущество винчестера с большим буфером заметно и в тесте Winstone, особенно если используется файловая система FAT32.

Выводы

Результаты тестирования доказывают: положительный эффект от увеличения буфера есть. Он небольшой, в пределах 10-15%, и проявляется только при работе винчестера в условиях, близких к реальным. В низкоуровневых тестах разницы практически нет, что согласуется с теорией. Та же теория говорит о том, что с ростом пропускной способности интерфейса и плотности записи, а также с внедрением технологий оптимизации доступа к диску объем буфера придется увеличивать. Поэтому разработчики из WD немного поспешили; впрочем, лучше заняться отработкой технологии сейчас, чем впоследствии догонять конкурентов.

На полках магазинов сейчас большое изобилие жестких дисков и многие обращают внимание только на один параметр – объем HDD. Объем – далеко не единственный показатель, на который нужно акцентировать внимание. В процессе выбора жесткого диска, прежде всего, нужно определиться с целями – для чего он покупается:

основной-системный – для установки операционной системы. Приоритетом выбора должна стать, прежде всего, скорость чтения/записи данных;
дополнительный-хранилище – в качестве объёмного хранилища различных файлов: видео, фото, музыка.

Мы думаем устройство HDD всем знакомо, но немного освежим знания: как устроен HDD?

Следующим шагом будет определение нужного нам объёма жесткого диска. Количество информации, которое мы храним на ПК, постоянно растет и часто диск быстро заполняется различными файлами (игры, фото, видео и т.д.). Поэтому если планируете ставить только один диск на домашний ПК, лучше купить HDD большего объёма.

Примечание: для домашнего компьютера жесткие диски имеют Форм-фактор - 3,5 дюйма, для ноутбуков идут модели поменьше - 2,5 дюйма.
На фотографии ниже видно разницу между HDD 3.5 дюйма и 2.5 дюйма.

Внимание! Не рекомендуем:
1. Покупать модели HDD вышедшие недавно. Такие жесткие диски, выпущенные на рынок на протяжении первых месяцев имеют по статистике самый больший % браков. Выявление и устранение ошибок в аппаратной и программной части у производителей занимает в среднем 2-4 месяца, затем в розницу поступают улучшенные модели. Плюс к этому добавьте еще несколько месяцев доставки на рынок СНГ.
2. Топовые модели, с максимальным объемом, состоят, как правило, из нескольких пластин (блинов), что влечет за собой ряд отрицательных моментов, о чем укажем ниже.

Скорость работы жесткого диска зависит от нескольких факторов, разместим их в порядке приоритета.

1. Количество пластин жесткого диска.
Современные диски выпускаются на 1-ой, 2-х, 3-х, 4-х пластинах. Например бывает HDD, объёмом в 1ТБ, состоит из одной пластины 1ТБ или с таким же объёмом HDD (1ТБ) только из двух пластин по 500 ГБ. Соответственно рекомендуем выбирать жёсткий диск на одной пластине, при одинаковом объеме.
Во-первых, на одну пластину больше плотность записи информации, а значит и скорость считывания побольше нежели с двух и более пластин. Меньше времени нужно для позиционирования головки и считывания информации, а это напрямую сказывается на производительность операционной системы.

Во вторых, для «одно-блинного» диска требуется меньше механики, а значит меньше уровень шума и износ рабочих элементов, и уменьшается риск выхода из строя того или иного механизма.

В третьих, меньше задействованной механики ведет к уменьшенному количеству тепловыделения. Это также важный аспект. Особенно в жаркие летние дни, когда система охлаждения компьютера не эффективна и температура воздуха внутри корпуса существенно повышается. Перегрев жесткого диска ведет к постепенному выходу из строя магнитной поверхности (деформации), что чревато потерей информации.

Узнать количество пластин можно при помощи поиска Google или Яндекс по поисковому запросу: сколько пластин ST1000DM003

2. Скорость вращения шпинделя.
Скорость вращения шпинделя у стандартных HDD равна 5400 об/мин и 7200 об/мин, также выпускаются модели с изменяемой скоростью вращения от 5400 об/мин до 7200 об/мин. Винчестеры со скоростью свыше 7200 об/мин (10000 и 15000) – предназначены для серверов и энтузиастов как правило в магазинах бывают редко, и имеют узкую специализацию.

Чем больше частота вращения шпинделя, тем больше скорость чтения/записи информации. Но с другой стороны, диски со скоростью 5400 об/мин немного тише 7200 об/мин.
Диски со скоростью 7200 об/мин стоит покупать, если HDD будет использоваться как системный, т.е. на него будет устанавливаться операционная система.
А 5400 об/мин рекомендуем покупать в качестве дополнительного - для хранения различной информации (музыка, фильмы и т.д.) Скорость чтения/записи, в данном случае, не так важна, а экономия в цене и шуме может оказаться полезной.

Компромиссное решение между скоростью работы и уровнем шума являются диски с автоматической регулировкой скорости вращения диска. Но всё равно, как системный диск, не очень удачное решение.

3. Буфер (кэш) HDD.
Третьим фактором, очень влияющий на скорость работы жесткого диска, является размер буфера. Чем больше размер буфера, тем выше скорость обмена данными с HDD. На сегодняшний день желательно приобретать жесткие диски, в качестве системного, с буфером не менее 64 Мб.
А для HDD в качестве медиа-хранилища, достаточно и 32МБ.
Но если учесть что разница в цене между HDD с буфером 32МБ и 64МБ, иногда, не больше 3-5 у.е., то оптимальным выбором будет HDD с 64МБ кэшем.

4. Интерфейс подключения HDD.
Существует несколько интерфейсов подключения жесткого диска, самые распространённые IDE(PATA) и SATA. Но современные HDD выпускаются в основном с SATA.
Интерфейс IDE морально устарел и новые материнские платы не имеют такого разъема. Поэтому, если Вы производите апгрейд старого компьютера и хотите оставить Ваш старый HDD убедитесь, что он имеет интерфейс SATA.

SATA интерфейс подразделяется на три версии:
- SATA I (один) со скоростью передачи данных до 1,5 Гбит/с
- SATA II (два) до 3 Гбит/с, на мат. платах часто имеет обозначение Sata_3Gb
- SATA III (три) до 6 Гбит/с, на мат. платах часто обозначают Sata_6Gb

Но это скорость передачи данных самого интерфейса SATA, т.е. скорость обмена данными между буфером HDD и контроллером материнской платы.
Скорость чтения/записи с пластин самого HDD пока не превышает 3 Гбит/с, т.е. стандарт SATA II.

Разъемы SATA I, SATA II и SATA III внешне и конструктивно одинаковые, и они между собой обратно совместимы, а вот скорость передачи данных отличается.
Например, к материнской плате с интерфейсом SATA I подойдет HDD c SATA III, только пропускная способность снизится до уровня SATA I (1.5 Гбит/с).
Важно! Очень часто путают интерфейс и скорость передачи данных - SATA 3 (III) и SATA 3 Гбит/с это не одно и тоже!
SATA 3 (III) – это и есть интерфейс SATA III со скоростью передачи данных до 6 Гбит/с.
SATA 3 Гбит/с – это скорость передачи данных для интерфейса SATA II.

Теперь зная основные характеристики жесткого диска попробуем на практике определить их по спецификации, указанной в прайс-листах магазинов.

Жёсткий диск (накопитель) 3.5" 1TB Seagate (ST1000DM003) 7200 об/мин, 64 MB, SATA III, Barracuda

3,5" - Форм-фактор, т.е. для стационарного ПК
1TB - объём жесткого диска 1 Терабайт
Seagate – фирма производитель
ST1000DM003 – модель и код производителя
7200 об/хв –скорость вращения шпинделя
64 MB – размер буфера
SATA III – интерфейс подключения SATA III
Barracuda – серия HDD одного производителя

Резюме по выбору жесткого диска:
1. Определяемся с нужным нам объёмом HDD.
2. Выбираем модели выполненные на 1-й пластине ("блине")
3. Отсеиваем модели по скорости вращения шпинделя
4. Затем выбираем с максимальным размером буфера
5. Проверяем интерфейс подключения
6. Определяемся с производителем HDD.

Кэш память или как ее называют буферная память жесткого диска. Если вы не знаете что это, то мы с радостью ответим на данный вопрос и расскажем обо всех имеющихся особенностях. Это особый вид оперативки, выступающий в качестве буфера для хранения ранее считанных, но еще не переданных данных для их дальнейшей обработки, а также для хранения информации, к которой система обращается чаще всего.

Необходимость в транзитном хранилище появилась из-за значительной разницы между пропускной способности системы ПК и скорости считывания данных с накопителя. Также кэш-память можно встретить на других устройствах, а именно в видеокартах, процессорах, сетевых картах и прочих.

Какой бывает объем и на что он влияет

Отдельного внимания заслуживает объем буфера. Зачастую HDD оснащаются кэшем 8, 16, 32 и 64 Мб. При копировании файлов больших размеров между 8 и 16 Мб будет заметна значительная разница в плане быстродействия, однако между 16 и 32 она уже менее незаметна. Если выбирать между 32 и 64, то ее вообще почти не будет. Необходимо понимать, что буфер достаточно часто испытывает большие нагрузки, и в этом случае, чем он больше, тем лучше.

В современных жестких дисках используется 32 или 64 Мб, меньше на сегодняшний день вряд ли где-то можно найти. Для обычного пользователя будет достаточно и первого, и второго значения. Тем более что помимо этого на производительность также влияет размер собственного, встроенного в систему кэша. Именно он увеличивает производительность жесткого диска, особенно при достаточном объеме оперативки.

То есть, в теории, чем больше объем, тем лучше производительность и тем больше информации может находиться в буфере и не нагружать винчестер, но на практике все немного по-другому, и обычный пользователь за исключением редких случаев не заметит особой разницы. Конечно, рекомендуется выбирать и покупать устройства с наибольшим размером, что значительно улучшит работу ПК. Однако на такое следует идти только в том случае, если позволяют финансовые возможности.

Предназначение

Она предназначена для чтения и записи данных, однако на SCSI дисках в редких случаях необходимо разрешение на кэширование записи, так как по умолчанию установлено, что кэширование записи запрещено. Как мы уже говорили, объем – не решающий фактор для улучшения эффективности работы. Для увеличения производительности винчестера более важной является организация обмена информацией с буфером. Кроме этого, на нее также в полной мере влияет функционирование управляющей электроники, предотвращение возникновения и прочее.

В буферной памяти хранятся наиболее часто используемые данные, в то время как, объем определяет вместимость этой самой хранимой информации. За счет большого размера производительность винчестера возрастает в разы, так как данные подгружаются напрямую из кэша и не требуют физического чтения.

Физическое чтение – прямое обращение системы к жесткому диску и его секторам. Данный процесс измеряется в миллисекундах и занимает достаточно большое количество времени. Вместе с этим HDD передает данные более чем в 100 раз быстрее, чем при запросе путем физического обращения к винчестеру. То есть, он позволяет устройству работать даже если хост-шина занята.

Основные преимущества

Буферная память имеет целый ряд достоинств, основным из которых является быстрая обработка данных, занимающая минимальное количество времени, в то время как физическое обращение к секторам накопителя требует определенного времени, пока головка диска отыщет требуемый участок данных и начнет их читать. Более того, винчестеры с наибольшим хранилищем, позволяют значительно разгрузить процессор компьютера. Соответственно процессор задействуется минимально.

Ее также можно назвать полноценным ускорителем, так как функция буферизации делает работу винчестера значительно эффективнее и быстрее. Но на сегодняшний день, в условиях быстрого развития технологий, она теряет свое былое значение. Это связано с тем, что большинство современных моделей имеют 32 и 64 Мб, чего с головой хватает для нормального функционирования накопителя. Как уже было сказано выше, переплачивать разницу можно лишь тогда, когда разница по стоимости соответствует разнице в эффективности.

Напоследок хотелось бы сказать, что буферная память, какой бы она не была, улучшает работу той или иной программы, или устройства только в том случае, если идет многократное обращение к одним и тем же данным, размер которых не больше размера кэша. Если ваша работа за компьютером связана с программами, активно взаимодействующими с небольшими файлами, то вам нужен HDD с наибольшим хранилищем.

Как узнать текущий объем кэша

Все что нужно, это скачать и установить бесплатную программу HDTune . После запуска перейдите в раздел «Информация» и в нижней части окна вы увидите все необходимые параметры.

Если вы покупаете новое устройство, то все необходимые характеристики можно узнать на коробке или в приложенной инструкции. Еще один вариант – посмотреть в интернете.

В этом видео разобран весь принцип работы

Влияние буфера на производительность жесткого диска

Владимир Леонов

Современные серии жестких дисков всех производителей можно разделить на две категории, различающиеся размером внутреннего буфера (2 или 8 Мбайт). Просмотр прайс-листов показал, что разница в цене дисков одного объема с разным размером буфера в Москве сейчас колеблется от 3 до 19 долл. и зависит от производителя и продавца. В этой статье мы попробуем показать влияние размера внутреннего буфера на производительность жесткого диска.

равнение производительности мы проведем на примере жестких дисков HDS722516VLAT20 и HDS722516VLAT80 из семейства Deskstar 7K250 компании Hitachi. Если быть более точным, то с прошлого года выпуском жестких дисков в компании Hitachi занимается новое подразделение HGST (Hitachi Global Storage Technologies), образованное в результате объединения собственного дискового производства и мощностей, приобретенных у компании IBM. Оба диска имеют объем 160 Гбайт и полностью повторяют друг друга по конструкции механической части. Тестировавшиеся диски имели одинаковую версию прошивки - V340A60A и отличались только размером внутреннего буфера (2 и 8 Мбайт соответственно).

Сравнение производительности мы проводили под управлением операционной системы Windows XP Professional.SP1 на компьютере следующей конфигурации:

Материнская плата — MSI 875P Neo (MS-6758);

Процессор — Intel Pentium 4 3,06 ГГц (533 FSB);

Память — 1 Гбайт (2Ѕ512 Мбайт Kingston PC2700 DDR SDRAM);

Жесткий диск — Hitachi Deskstar IC35L090AVV207-0.

Тестируемые диски поочередно подключались как Secondary Master.

Для сравнения производительности мы взяли тесты, имитирующие работу дисковой подсистемы в реальных условиях и различающиеся способом оценки производительности:

Ziff Davis WinBench 99 v. 2.0;

Futuremark PCMark2004;

FileCopy Test v. 0.5.3 (разработан компанией «Ф-Центр»).

В тесте Ziff Davis WinBench 99 v. 2.0 определяется производительность дисковой подсистемы при работе реальных приложений. Это хороший тест, но, к сожалению, он уже не поддерживается разработчиком и версии приложений, используемые в тесте, сильно устарели. Кроме производительности в тесте определяются среднее время доступа к диску и график зависимости скорости чтения от места расположения данных на диске (рис. 1 и 2).

Как и следовало ожидать, диски имеют одинаковое время доступа (табл. 1) и графики зависимости скорости чтения от места расположения данных на диске для обоих дисков совпадают. По производительности во всех подтестах впереди жесткий диск HDS722516VLAT80, и можно сказать, что это преимущество полностью определяется работой буфера. Как видно из табл. 1, при использовании файловой системы FAT-32 влияние буфера обычно более заметно.

Набор тестов PCMark04 от компании Futuremark основан на реальных приложениях и предназначен для детального исследования производительности компьютера. Пакет состоит из нескольких разделов, один из которых предназначен для определения производительности дисковой подсистемы. Для тестирования дисковой подсистемы применяются так называемые трассы - заранее записанные на некотором эталонном компьютере последовательности дисковой активности при выполнении различных задач. Показателем быстродействия служит скорость обработки трассы, измеренная в мегабайтах в секунду. Используются четыре трассы, воспроизводящие работу жесткого диска при выполнении различных задач. Назначение трасс понятно из их названия. Это загрузка операционной системы, открытие и закрытие нескольких популярных приложений, копирование файлов и имитация работы пользователя. Результаты приведены в табл. 2. Как и в предыдущем тесте, впереди жесткий диск HDS722516VLAT80. Наиболее сильно влияние увеличенного буфера сказывается на операциях копирования и меньше всего - на загрузке операционной системы.

Утилита FileCopy Test v. 0.5.3 разработана специалистами компании «Ф-Центр» и предназначена для определения производительности жесткого диска при создании (записи) файлов на диске, чтении файлов с диска и копировании файлов с одного участка диска на другой. В качестве результатов показываются время выполнения операции и скорость, измеряемая в мегабайтах в секунду (Мбайт/с). При создании файлов используются заранее подготовленные паттерны - списки, содержащие информацию о длине и количестве файлов, которые необходимо создать. Паттерн можно создать либо вручную, либо автоматически по любой папке, воспользовавшись опцией Scan, что позволяет легко создать паттерн с реальным распределением файлов по размерам. Мы использовали паттерны, входящие в комплект дистрибутива программы. По названию паттернов легко догадаться об их содержании. Результаты теста приведены в табл. 3. Из таблицы видно, что степень влияния размера буфера на производительность жесткого диска зависит от выполняемой операции и среднего размера обрабатываемого файла. Так, при раздельном выполнении операций записи и чтения файлов большой длины (паттерн ISO) размер буфера почти не влияет на производительность, а при копировании таких файлов влияние размера буфера проявляется наиболее сильно.

Из вышеприведенных результатов видно, что увеличение размера буфера дает значительный прирост производительности при выполнении большинства операций. Только при записи и чтении файлов большой длины, то есть в режиме, когда диск фактически работает в режиме последовательного чтения/записи, размер буфера не оказал влияния на производительность.

Возможно, на жестких дисках других производителей и даже на тестировавшихся жестких дисках с другой версией прошивки влияние размера буфера будет сказываться немного по-другому, но вряд ли различие будет значительным. На наш взгляд, установка в компьютер жесткого диска с увеличенным буфером является более выгодной в плане эффективности вложения средств.

Внутри стремительно устаревают, они остаются главным источником дешевой памяти в больших объемах. Хоть SSD быстрее, энергоэффективнее, полностью бесшумны и не боятся механических нагрузок (ударов, рывков, падений) — они пока дороги, в расчете на гигабайт места внутри. Поэтому вопрос, как выбрать жесткий диск для компьютера или ноутбука, все еще довольно актуален. Ему и посвящен материал.

Перед тем, как выбрать внутренний жесткий диск для компьютера или ноутбука — нужно учитывать ключевые характеристики. Некоторые из них были актуальны несколько лет назад, но сейчас малозначимы, а некоторые — все еще довольно важны.

Объем

На объеме жесткого диска экономить в 2017 году есть очень небольшой смысл. Стоимость накопителя определяется, в первую очередь, ценой его механических компонентов, и уже потом — емкостью. Конечно, внушительные многотерабайтные магнитные пластины стоят намного больше, чем дешевые на 500 Гб, но такие части, как контроллер, привод, коромысло с магнитными головками и другая механика — имеют примерно одинаковые цены в обоих случаях. По этой причине цена между дисками на 500 Гб и 1 Тб — минимальна, и составляет всего сотню-другую гривен.

Переде тем, как выбрать жесткий диск, решите, покупается он на короткий срок, или же на долгие годы. Также учитывайте, что предполагается хранить на нем — чисто рабочие документы, или же большую фильмотеку. Для офисных задач, а также для ПК, который активно используется совместно с облачными сервисами, можно взять и дешевый диск на 1 Тб. 500 Гб покупать нет никакого смысла, так как 10 % экономии — обернутся вдвое меньшей емкостью диска. А вот емкость накопителя под файлохранилище ограничивается в 2017 году 10 Тб, так что если фраза «много памяти не бывает» — про вас, то можно купить и такой.

Перед тем, как выбрать жесткий диск для компьютера, имеющий огромную емкость, сравните цены на менее вместительные модели. К примеру, если один диск на 3 Тб стоит 2000 гривен, а на 6 Тб — 5000 грн, то лучше взять 2 штуки по 3 Тб. В таком случае, как бонус, вы повышаете надежность сохранности данных: при выходе диска из строя — потеряется только половина данных, а не все. А самые драгоценные файлы можно продублировать, сохранив на обоих накопителях одновременно.

Важный момент: если вы апгрейдите старый компьютер, выпущенный года так до 2009 — он может не иметь поддержки дисков более 2 Тб, что связано с отсутствием поддержки нового типа таблиц GPT на уровне BIOS. В таком случае не тоже лучше купить 2 диска по 2 Тб, чем один на 4 Тб.

Интерфейс подключения

Жесткие диски с интерфейсом IDE или Paralel ATA — это замшелая древность, используемая только в очень старых (выпущенных 10 лет назад и раньше) компьютерах и ноутбуках. Они используют неудобный широкий 40- или 80-контактный шлейф, имеют предел скорости 100 или 133 Мб/с, поэтому вымерли, как мамонт в условиях американской прерии. Однако в продаже такие HDD все еще попадаются, так как существует класс промышленной и корпоративной техники, менять которую не принято вплоть до ее окончательной поломки. Простому пользователю такие диски ни к чему: они относительно дороги, и апгрейдить древний системник на базе Pentium 4 (коему цена на барахолке — несколько сотен) нет смысла.

Современные жесткие диски для компьютеров и ноутбуков используют интерфейс SATA. Он уже 10 лет царит в этой сфере и к юбилею успел сменить 3 ревизии (поколения). Все они полностью совместимы между собой и отличаются лишь скоростями. САТА 1 поколения может разгонять скорость передачи до 150 Мб/с, второго — 300 Мб/с, а SATA 3 умеет развивать скорость 600 МБ/с. Так как жесткие диски потребительского класса уперлись в потолок скорости около 150-200 Мб/с — разницы в скоростях интерфейсов SATA на практике почти нет. SATA 3 важен для SSD, но в случае с HHD разницы между 2 и 3 поколением не будет. Однако все современные диски большого объема имеют интерфейс SATA 3, так что покупать нужно именно их.

Интерфейс SAS — усовершенствованная версия SATA, предназначенная для серверов. Платы с SAS умеют читать диски и с SAS, и с SATA, однако домашние платы с САТА — не понимают диски с САС. Так что эти HDD при выборе накопителя в домашний ПК обходим стороной.

Скорость вращения шпинделя

Перед тем, как выбрать жесткий диск для компа или ноутбука, нужно учитывать и скорость вращения шпинделя. Чем она выше — тем он, как правило, быстрее работает, но и шумит сильнее, и потребляет больше электроэнергии. Поэтому перед тем, как выбрать жесткий диск для ноутбука, нужно задуматься: а оно вам надо? Вообще, в 2017 году оптимальный для лэптопа вариант — экономичный и тихий HDD, установленный в отсек вместо привода DVD (вы ведь не обмениваетесь до сих пор файлами с помощью болванок, а фильмы пиратите на торрентах покупаете онлайн?), а вместо жесткого — быстрый SSD на 32-128 Гб.

Если привод для DVD нужен, или он вообще не предусмотрен конструкцией ноутбука — не страшно. За пару сотен можно взять внешний кейс для ноутбучного жесткого диска с поддержкой интерфейса USB 3.0, и поставить HDD в него. А на место жесткого, опять же, в наше время так и просится скоростной SSD. Ноутбук благодаря ему «взлетит» так, как будто вы купили новый дорогой лэптоп, а не проапгрейдили старый.

В настольном ПК все немного иначе, но в целом аналогично: быстрый HDD на 10 тысяч оборотов — это дорого, но все равно намного медленнее твердотельного накопителя. Лучше купите «зеленый» или «синий» Western Digital с объемом памяти побольше, а под винду — возьмите отдельно SSD на 64 или 128 Гб. По цене выйдет примерно как один жесткий на 10к оборотов, такого же объема, а по скорости — лучше в разы.

Объем кэша

Еще одна характеристика, которая в «девятьсот-лохматом году» имела значение (чем больше кэша — тем быстрее операции с мелкими файлами), но сейчас утратила актуальность для файловых хранилищ. Конечно, и сейчас объем буферной памяти положительно влияет на быстродействие, но если накопитель нужен только под крупные файлы — игры, фильмы, музыку, то переплачивать за кэш не стоит.

Если же HDD нужен и под систему — в таком случае лучше купить гибридный диск SSHDD. В нем емкость кэш памяти увеличена в сотни раз и составляет несколько гигабайт. По сути, в такой накопитель вместо буфера встроен маленький SSD. Самые используемые файлы программ и системы используют скоростную память, а мультимедийные данные — медленную. За счет этого и система работает быстрее, и цена не сильно при этом растет.

Производитель

Раньше производителей HDD было около десятка, потому споры, какой жесткий диск лучше, не утихали. Настоящие сражения были между поклонниками Seagate , WD, Samsung, Hitachi, Toshiba и иже с ними. Однако к 2017 году, поняв устаревание общего принципа устройства HDD, многие из них продали свой бизнес по производству НЖМД конкурентам, переключившись на другие направления. На рынке HDD осталось 3 компании: Seagate, WD и Toshiba. Соотношение их рыночных долей — примерно 40:40:20 %, соответственно.

Какой выбрать жесткий диск, Toshiba, Seagate или WD , не имеет большого значения, так как все трое хороши. Но среди дисков малого объема ныне часто хвалят Тошибу , в то время как для больших объемов больше положительных отзывов собирают WD и Seagate. Кого предпочесть — решать не нам, а покупателям. Если цель — экономия, то покупайте ту фирму, которая предлагает тот же объем дешевле, ведь разброса в качестве у них особо нет.