Накопители Seagate SSHD и Desktop HDD

Максим Афанасьев

В начале этого года мы рассказывали  о двух интересных гибридных накопителях от компании Seagate — ST1000LM014 и ST500LM000. В целом, они произвели на нас хорошее впечатление. В данной публикации мы решили рассмотреть одного из их старших братьев, а именно накопитель SSHD ST2000DX001, имеющий формфактор 3,5 дюйма и предназначенный для установки в настольные ПК. Для того чтобы оценить преимущества этой модели, мы сравним ее с двумя «стандартными» моделями жестких дисков — ST2000DM001 и ST4000DM000. Но прежде чем начать описание участников этого тестирования, познакомимся немного поближе  с  гибридными накопителями Seagate в целом.

В ассортименте этой компании присутствует широкий спектр моделей, предназначенных  для самых различных сегментов рынка. Несмотря на то что компания Seagate изначально занималась выпуском лишь традиционных жестких дисков, сегодня среди ее продуктов  можно встретить и полноценные твердотельные накопители (SSD), например Seagate ST480FN0021, который мы уже рассматривали в одной из статей. Идея совместить быстрый и компактный SSD-накопитель с обычным жестким диском не нова, и многие производители выпускают подобные решения. В основе SSHD от компании Seagate лежит фирменная технология Adaptive Memory. Отметим, что изначально диски Seagate Momentus XT, появившиеся в 2010 году, использовали один из первых вариантов этой технологии — флэш-память в них ускоряла только чтение данных. Внедренную в гибридные твердотельные накопители SSHD на уровне микропрограммы технологию Adaptive Memory часто также называют самообучающейся технологией, поскольку гибридные твердотельные накопители определяют, какие данные следует хранить во флэш-памяти NAND, без участия главного компьютера или драйверов устройств хранения данных. Принцип работы технологии Adaptive Memory заключается в определении элементов данных, которые важны для повышения производительности на уровне главного компьютера, и перемещении таких элементов из памяти жесткого диска во флэш-память NAND. Поскольку технология Adaptive Memory используется на аппаратно-программном уровне самого диска, она предельно точно определяет, какие элементы данных лучше хранить в твердотельной памяти, а не на традиционном жестком диске, и на основании полученной информации перемещает нужные данные во флэш-память NAND. Например, определяются как приоритетные и хранятся в твердотельной памяти элементы данных, связанные с загрузкой, перезагрузкой и спящим режимом компьютера, а также другие часто запрашиваемые данные. А вот элементы, связанные с длинными последовательными строками данных, как, например, в видео- и аудиофайлах, от хранения во флэш-памяти NAND ничего не выигрывают.

Таким образом, в SSHD объединены преимущества обеих систем, но при этом стоимость конечного устройства оказывается гораздо ниже, чем при использовании двух отдельных накопителей. В случае применения SSHD пользователь получает достаточно быстрый, емкий и бюджетный накопитель, который может использоваться даже в ноутбуках. Компания Seagate активно развивает это направление, и новые модели дисков SSHD получили не только новые алгоритмы, но и больший объем NAND-памяти, что дает возможность более эффективно использовать SSHD для текущих приложений и новых операционных систем.

ST2000DX001 (Seagate Desktop SSHD)

Модель Seagate ST2000DX001 практически неотличима от традиционного HDD-накопителя для настольных ПК. Она имеет стандартные габаритные размеры: 26,11×146,99×101,6 мм, вес 535 г и относится к серии Desktop SSHD. В ее основе лежит традиционный жесткий диск с двумя пластинами и четырьмя головками. Отличие от обычного диска заключается в наборе электронных компонентов на печатной плате. Стоит сказать, что в эту серию входят еще два диска — ST4000DX001 и ST1000DX001, которые имеют объем 4 и 1 Тбайт соответственно.

Также на плате расположены два дополнительных чипа с NAND-памятью общим объемом 8 Гбайт и дополнительный контроллер, отвечающий за работу технологии Adaptive Memory. Емкость обычного жесткого диска составляет 2 Тбайт, то есть каждая из пластин обладает объемом 1 Тбайт. Скорость вращения магнитных пластин не указана, а размер сектора — 4 Кбайт. На все новые SSHD компания Seagate дает трехлетнюю гарантию. Согласно техническим характеристикам, средняя скорость передачи данных с накопителя NAND составляет 190 Мбайт/с, при этом средняя скорость передачи данных с жесткого диска равна 156 Мбайт/с. Накопитель ST2000DX001 поддерживает все современные технологии, включая интерфейс SATA 6 Гбит/с и команды NCQ. Пиковое энергопотребление модели составляет 6,7 Вт, а энергопотребление в режиме Idle — 4,5 Вт. Нельзя не отметить, что все модели серии SSHD устанавливаются и работают как обычный жесткий диск, поэтому для них не требуются драйверы или дополнительное программное обеспечение.

ST4000DM000 (Seagate Desktop HDD)

Внутренний 3,5-дюймовый жесткий диск Seagate Desktop HDD емкостью 4 Тбайт относится к серии Desktop HDD.15, которая  включает сегодня четыре модели, отличающиеся емкостью и поддержкой шифрования. Габаритные размеры диска составляют 26,11×146,99×101,6 мм, а вес — 610 г. Средняя потребляемая диском мощность в рабочем режиме равна 5,6 Вт, а в режиме простоя — 4 Вт. Потребляемая мощность в режиме ожидания и в спящем режиме  — всего 0,5 Вт. Диск имеет интерфейс SATA 6 Гбит/с, а объем кэш­памяти составляет 64 Мбайт. В диске используются четыре пластины (восемь головок чтения/записи) с емкостью 1 Tбайт и плотностью записи 625 Гбит/дюйм2. Из заявленных технических характеристик также известно, что средняя скорость передачи данных составляет 146 Мбайт/с, а максимальная постоянная скорость чтения по внешнему диаметру пластины — 180 Мбайт/с. Среднее время поиска на запись данных  — менее 9,5 мс, а на чтение данных — менее 8,5 мс.

Пожалуй, единственная характеристика, о которой умалчивает компания Seagate, — это скорость вращения шпинделя. Нигде в документации этот параметр не указывается. Однако тестовые утилиты определяют скорость вращения шпинделя как 5900 RPM. Видимо, компания Seagate не указывает эту скорость, чтобы не отпугнуть потенциальных покупателей, поскольку многие пользователи считают, что скорость вращения шпинделя напрямую связана со скоростью чтения и записи. В этой модели, как и в большинстве моделей этой серии, применяется технология Seagate AcuTrac. Это относительно новая технология позиционирования головки чтения/записи над дорожкой. Чтобы было более понятно, о чем идет речь, поясним, что толщина дорожки в современных накопителях составляет 75 нм, и над этой дорожкой, движущейся со скоростью более 100 км/ч, необходимо очень точно позиционировать головки чтения/записи. Это очень сложная задача, и для ее решения в технологии Seagate AcuTrac применяется второй, дополнительный актуатор, расположенный на штанге основного актуатора, но ближе к головке чтения/записи. Второй актуатор способен очень быстро позиционировать головку чтения/записи над дорожкой.

Этим диском также поддерживается технология Seagate OptiCache, которая, по сути, представляет собой технологию оптимизации доступа к кэш­памяти. Кэш в диске ST4000DM000 построен на более быстрой памяти DDR2 (ранее использовалась память DDR).  Но самое главное — данная технология подразумевает, что весь кэш размером 64 Мбайт используется как единый сегмент памяти (ранее кэш разбивался на несколько сегментов, которые адресовались по отдельности). Данная технология, по заявлению производителя, способна увеличить общую производительность диска на 45% по сравнению с дисками предыдущих поколений, которые не поддерживают Seagate OptiCache.

ST2000DM001 (Seagate Barracuda)

Диск ST2000DM001 относится к серии Barracuda 7200.14, хотя по своей сути эта серия практически в точности повторяет Desktop HDD.15. Отличие заключается лишь в количестве пластин и головок — у этой модели четыре головки и две пластины. Согласно техническим характеристикам, средняя скорость передачи данных составляет 156 Мбайт/с, а максимальная постоянная скорость чтения по внешнему диаметру пластины — 210 Мбайт/с. Это выше, чем у модели объемом 4 Тбайт, что, впрочем, не совсем подтверждается тестами.

Диск имеет интерфейс SATA 6 Гбит/с, а объем кэш­памяти  равен 64 Мбайт. Размеры модели составляют 26,11×146,99×101,6 мм, а вес — 610 г. Средняя потребляемая диском мощность в рабочем режиме  равна 8 Вт, а в режиме простоя — 5,4 Вт. Потребляемая мощность в режиме ожидания и в спящем режиме  — всего 0,75 Вт. Эта модель поддерживает технологии Seagate OptiCache и Seagate AcuTrac. По внешнему виду две модели серий Desktop.HDD и Barracuda различить сложно, однако если их перевернуть, то можно увидеть различие в установленной печатной плате.

Тестирование

Для тестирования накопителей Seagate SSHD мы использовали стенд следующей конфигурации:

• процессор — Intel Core i7-4770K;
• материнская плата — Intel DZ87KLT-75K;
• чипсет системной платы — Intel Z87 Express;
• объем памяти — 16 Гбайт (два модуля GEIL DDR3-1600 по 8 Гбайт);
• режим работы памяти — двухканальный;
• системный диск — Intel SSD 520 Series (240 Гбайт);
• операционная система — Windows 7 Ultimate 64 бит.

Дополнительно устанавливался драйвер Intel RST, а каждый из тестируемых накопителей подключался к порту SATA 6 Гбит/с, который был реализован через интегрированный в чипсет контроллер. К еще одному SATA-порту подключался SSD-накопитель Intel SSD 520 Series, на который устанавливались операционная система и все необходимые для тестирования приложения. Для всех SATA-портов задавался режим работы AHCI. Подробное описание методики тестирования можно найти в нашей недавней статье, посвященной тестированию двух SSD-накопителей от Plextor —  M6e и M6 Pro, поэтому перейдем сразу к результатам тестирования.

Результаты

Последовательное чтение

В режиме последовательного (линейного) чтения и записи для дисков скорость чтения зависит от размера блока данных. Сначала скорость последовательного чтения возрастает с увеличением блока данных, но по достижении определенного максимального значения перестает увеличиваться. При этом насыщение происходит при размере блока 4 Кбайт, что как раз определяется работой технологии Adaptive  Memory, ведь для большинства традиционных жестких дисков насыщение при операциях последовательного чтения/записи происходит при размере блока от 8 Кбайт и выше. В этих операциях две модели традиционных жестких дисков немного уступают SSHD ST2000DX001, при этом разница оказывается достаточно существенной —  около 30 Мбайт/с.

Выборочное чтение

В операциях выборочного чтения для жестких дисков скорость выборочного чтения постепенно возрастает по мере увеличения размера блока данных. Модель серии SSHD в этом тесте вырывается вперед при большим размерах блока, так как с увеличением размера блока данных операции становятся всё более последовательными.  Однако ST2000DX001 проигрывает в этом тесте SSD, а прирост можно ощутить только в сравнении с обычными жесткими дисками. Достаточно низкие скоростные показатели в этом тесте объясняются необходимостью перепозиционирования головок чтения/записи при операции выборочного чтения.

Последовательная запись

Выборочная запись

В операциях выборочной и последовательной записи зависимость скорости выполнения операций от размера блока данных напоминает аналогичную зависимость для операций выборочного и последовательного чтения. В то же время, нужно отметить, что в этом тесте лидером является накопитель ST2000DX001, который имеет пусть и не слишком высокую, но достаточно стабильную скорость выборочной записи даже при небольших размерах блока запроса. По всей видимости, здесь мы можем наблюдать работу технологии Adaptive Memory. При запросах больше 512 Кбайт скорость выборочной записи в дисках новой серии даже выше, чем скорость выборочного чтения.

Результаты CrystalMark для накопителя ST4000DM000

Результаты CrystalMark для накопителя ST2000DM001

Результаты CrystalMark для накопителя ST2000DX001

Нельзя не отметить, что в синтетическом тесте CrystalMark 3.03 гибридная модель ST2000DX001 также обходит по скорости своих конкурентов.

Кроме того, мы протестировали эти накопители с помощью нашего теста FlashTest 4.0. Всего было проведено по пять итераций для каждого из дисков, но в таблице приведены усредненные результаты этого теста.

Выводы

Таким образом, практически все тесты подтверждают, что новая модель ST2000DX001 серии гибридных дисков Seagate SSHD имеет преимущество по сравнению с традиционными жесткими дисками. Конечно,  как в реальных приложениях, так и в синтетических бенчмарках разница в скорости не столь высока, как при сравнении HDD и SSD. Однако при сопоставимой стоимости дисков HDD и SSHD последний тип накопителей определенно имеет преимущество в соотношении «цена/производительность». Технология Adaptive Memory достаточно эффективно работает с данными и быстро выбирает оптимальный алгоритм работы, если использовать SSHD в качестве системного диска. В будущем, вероятно, гибридные накопители серии SSHD полностью заменят традиционные жесткие диски, если, конечно, цена нового поколения SSD-накопителей останется столь же высокой в пересчете на 1 Гбайт данных, а объем модуля флэш-памяти у SSHD-накопителей возрастет.