Методика тестирования накопителей образца 2018 года

Год назад мы провели тестирование нескольких моделей настольных винчестеров разного времени выпуска и пришли к выводу, что в этом сегменте прогресс в плане производительности практически остановился лет пять назад. Если до этого он был связан с постоянным увеличением плотности записи благодаря освоению новых технологий производства магнитных головок и пластин (т. е. интенсивными методами), то сейчас наблюдается в основном «выжимание» последних соков из давно освоенных технологий. При этом пластины максимальной плотности сто́ят достаточно дорого, так что в бюджетных накопителях практически не используются. А там, где используются... там винчестер давно уже из основного оперативного хранилища превратился во вспомогательное или и вовсе архивное. Поэтому на его емкость смотрят пристально, надежность желательна максимально возможная, а вот скорость уже не обязательна.

В сегменте винчестеров для ноутбуков шли аналогичные процессы, однако ему приходилось намного труднее. Во-первых, такой винчестер до сих пор нередко остается единственным накопителем — просто потому, что несколько накопителей в ноутбук может не поместиться. В десктоп можно установить быстрый твердотельный накопитель и медленный, но емкий механический, дабы получить все преимущества обеих технологий, а вот портативные компьютеры таких вольностей часто не позволяют. По этой причине в топовых ноутбуках винчестеры уже не используются (даже если размеры корпуса позволяют, не говоря уже об остальных случаях), однако SSD большой емкости стоит слишком дорого для бюджетных устройств. Например, популярные в качестве рабочих лошадок «пятнашки» на Core i3 обычно снабжаются винчестером на 1 ТБ, а стоить при этом могут 30-35 тысяч рублей, тогда как твердотельный терабайтник сам по себе «тянет» на 20. Значит, пока не вариант.

Во-вторых, ноутбучным накопителям пришлось еще и стать более компактными. HDD в корпусах 3,5″ свою высоту сохранили, что позволяет (при использовании гелия) устанавливать туда больше пластин, набирая большую емкость и не слишком теряя в производительности. Отсеки же для 2,5″ по высоте уменьшились с 9,5 до 7 мм. Для SSD это только в радость: им вообще не нужен полноформатный «дисковый» отсек, достаточно слота M.2 на плате. Тонкие же винчестеры вынуждены ограничиваться двумя пластинами, тогда как в старые корпуса помещались три. Соответственно, каждая пластина должна иметь максимальную емкость, что приводит к обязательному использованию черепичной записи.

А сложность механики и ее компактность потребовали практически во всех моделях вернуться к частоте вращения 5400 об/мин. Впрочем, и сохранившиеся еще в продаже накопители «стандартной» высоты тоже редко вращаются быстрее, да и «замедленных» настольных моделей много. Когда-то казалось, что увеличение скорости вращения пластин — естественный эволюционный процесс. И скорость действительно подросла с 3000 до 7200 об/мин в массовых моделях, а в серверном сегменте — и до 10-15 тысяч оборотов с соответствующим благотворным влиянием на производительность. Только вот на производительность перестали обращать внимание, ставя во главу угла емкость и цену.

В принципе, все сказанное давно известно тем, кто следит за компьютерным рынком. А вот тех, кто не следит, ждут иногда неприятные открытия при необходимости что-либо приобрести. Впрочем, случается это не так часто. Неудивительно, что винчестеры в последние годы редко навещают тестовые лаборатории, причем обычно объектами тестирования становятся топовые модели максимальной емкости — десктопные. Но сегодня мы решили немного изменить традициям и посмотреть, до чего дошел прогресс в ноутбучном исполнении.

Seagate FireCuda ST2000LX001 2 ТБ

Поможет нам в этом старшая ноутбучная модель линейки FireCuda, т. е. гибридный винчестер, снабженный кроме всего прочего 8 ГБ флэш-памяти. Одно время в Seagate экспериментировали с емкостью этого буфера, однако выбранная стратегия кэширования (только чтение, но не запись — что традиционно для гибридов Seagate и WD), как оказалось, все равно не позволяет получить заметного прироста производительности даже при увеличении емкости флэша до 32 ГБ, так что решено было вернуться к привычным (и более дешевым) значениям.

В принципе, в ассортименте компании есть и аналогичная BarraCuda — как несложно догадаться, флэш-памяти не имеющая. По этой причине она сто́ит примерно на 20% дешевле, однако такая экономия оправдана при использовании накопителя только для хранения данных, потому что при всех своих недостатках в качестве «системных» гибриды все-таки работают побыстрее. А почему вообще может возникнуть стимул использовать в качестве системного накопителя винчестер? Да все из-за той же цены: старшая FireCuda стоит лишь немногим дороже, чем твердотельные накопители на 256 ГБ, но имеет емкость 2 ТБ. Соответственно, иногда альтернативы просто нет — особенно если в компьютер можно установить только один накопитель. И даже если два: чтобы уложиться в ту же цену, можно приобрести SSD на 120 ГБ (минимального достаточного объема) и винчестер на терабайт, такая пара будет быстрее, но не всегда удобна для простого пользователя, а в емкости по сравнению с FireCuda мы теряем.

В остальном же, с точки зрения внутреннего устройства, ST2000LX001 (равно как и его классический «собрат» ST2000LM015) полностью соответствует описанным выше тенденциям: это накопитель высотой 7 мм, использующий две SMR-пластины по терабайту каждая, вращающиеся на скорости 5400 об/мин. Для нейтрализации вредных эффектов черепичной записи компания Seagate использует многоуровневую систему кэширования: есть «обычные» PMR-области, а размер кэш-буфера увеличен до 128 МБ динамической памяти. И, разумеется, в FireCuda есть еще и флэш, куда, по логике работы, будут попадать часто читаемые данные, так что для очередного доступа к ним пластины дергать не придется.

Образцы для сравнения

Понятно, что сравнивать производительность любого винчестера (в т. ч. и гибридного) с SSD особого смысла не имеет — слишком уж по-разному ведут себя эти накопители. При желании вы можете сделать это самостоятельно — в нашей методике результаты всех тестов совместимы друг с другом. Мы же предпочитаем сравнивать механику с механикой. И, желательно, механику новую с механикой относительно старой, потому что это вызывает некоторый практический интерес. Например, перестало хватать старого винчестера — и по емкости, и по скорости. Исправит ли ситуацию новый? С емкостью все просто, а вот скорость надо тестировать.

В качестве одного из ориентиров мы взяли WD Blue WD10JPVX 1 ТБ. В принципе, «синий» ноутбучный терабайт в ассортименте WD появился еще пять лет назад и с тех пор изменился лишь в плане интерфейса подключения (даже настольным винчестерам, по большому счету, SATA300 все еще «не жмет», но такое сейчас не носят). Однако он продолжает пользоваться спросом до сих пор: недорого, предсказуемо (черепичная запись многих пользователей пугает, а в данном случае без нее удалось обойтись), в принципе достаточно для многих сфер применения по емкости. Правда, WD10JPVX влезает уже не во все компьютеры, поскольку имеет бывший некогда стандартным корпус высотой 9,5 мм, но совместимой техники до сих пор достаточно. Мы же взяли этот накопитель для сравнения еще и потому, что активно пользуемся им, изучая эффективность разных методов кэширования. Ну, и чтобы не ограничиваться в тестах только продукцией Seagate :)

Еще три участника тестирования целиком и полностью «покрывают» встречающиеся в продуктах пяти-шестилетней давности ТТХ. Магнитные пластины в них одинаковые — две штуки по 375 ГБ. Но в ST9750423AS они вращаются со скоростью 5400 оборотов в минуту, а в ST9750420AS и ST750LX003 — на 7200 об/мин. Кроме того, у ST750LX003 еще и электроника другая — с поддержкой SATA600, увеличенным до 32 МБ динамическим кэшем и 8 ГБ флэш-памяти SLC NAND.

Такое количество испытуемых позволяет непосредственно оценить эффект от увеличения плотности записи и скорости вращения, а также сравнить сегодняшние гибриды с первыми представителями данного направления. Заодно мы добавили к испытуемым Seagate Barraсuda XT ST33000651AS — старую настольную модель на 3 ТБ, включающую аж 5 магнитных пластин небольшой по современным меркам емкости в 600 ГБ. Вот и посмотрим, могут ли современные компактные винчестеры конкурировать по производительности хотя бы с такими мастодонтами. Емкость у них уже сравнимая, компактность и энергоэкономичность «ноутбучников» никто под сомнение не ставит — а что со скоростью?

Технические характеристики

Тестирование

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением.

Производительность в приложениях

Понятно, что тесты высокого уровня, да еще и при условии неоднократного выполнения сценариев — наилучшая нагрузка для гибридных накопителей. Неудивительно, что две такие модели как раз и заняли первые места, причем новая FireCuda немного, но быстрее старого Momentus XT, несмотря на более низкую скорость вращения пластин. Что ж, алгоритмы гибридизации и должны были неуклонно улучшаться все эти годы. Отметим, что «обычный» ноутбучный терабайтник WD расположился между Momentus 5400 и Momentus 7200: вот тут уже эволюционных улучшений, пусть и за долгий срок, оказалось маловато. И все «обычные» компактные винчестеры отстают от древней настольной модели, особенно по низкоуровневому баллу — который, напомним, оценивает возможности именно накопителей, без сглаживающего эффекта от других аппаратных компонентов и ПО. В общем, любой механики для комфортной работы мало, но компактной — особенно мало. Гибридизация же позволяет хоть немного, но расширить это бутылочное горлышко.

Более новая версия тестового пакета придерживается того же мнения. Правда, в ней старый «гибрид» лучше нового, но это объяснимо: больше операций записи (в т. ч. и «тяжелых»), которые в SSHD Seagate не кэшируются (как и ранее), так что все упирается в чистую механику. Механика же не улучшилась — как минимум. Но все равно совокупного эффекта достаточно для того, чтобы обгонять не только собратьев по классу, но и десктопных старичков. Таким образом, от «переезда» с настольного компьютера, где долгие годы стоял винчестер на 1-3 ТБ, на более компактную систему с «гибридом» на 1-2 ТБ пользователь может и не испытать никаких негативных эмоций, даже наоборот. SSD, разумеется, более убедительны, но и дороже, а тестируемая FireCuda, как уже было сказано, стоит немногим больше твердотельного накопителя на 256 ГБ, которого в ряде случаев маловато.

Последовательные операции

При таких нагрузках «гибридизация» ничем помочь не может — это известно давно и в очередной раз подтверждено совпадением результатов Momentus 7200 и XT. А то, что «низкооборотистая» FireCuda с легкостью обошла обоих — непосредственный эффект значительно увеличившейся плотности записи. К WD Blue это применимо в меньшей степени, так что от старичков на 7200 об/мин он несколько отстает, хотя старые модели на 5400 об/мин обгоняет. А настольная Barraсuda XT, несмотря на пожилой возраст, по-прежнему вне конкуренции. Все, что удается современным ноутбучным винчестерам на 1-2 ТБ — обогнать совсем уж древние настольные модели емкостью 1,5 ТБ. Тоже, конечно, результат, но не слишком вдохновляющий.

CrystalDiskMark (все-таки не слишком ориентированный на тестирование винчестеров, но в бытовых условиях часто применяемый и для этого) в режиме чтения ведет себя очень забавно: несложно заметить, что гибриды пытаются тут применить свое главное оружие :) Весь тестовый файл в кэш не лезет (размер файла составляет 16 ГБ, а флэш-памяти в обоих накопителях всего 8 ГБ, причем часть занята другими данными), но какие-то секторы туда попадают. И закономерный итог этого — рекорды скорости многопоточного чтения. Но с записью такое «не прокатывает», так что все более-менее «честно».

Время доступа

Ноутбучные винчестеры на 5400 об/мин годами топчутся на одном и том же уровне. Впрочем, старые модели на 7200 об/мин не намного лучше — а если сравнивать продукцию разных производителей, то могут оказаться и вовсе не лучше. В настольных моделях механика может работать быстрее — а может и не быстрее. В любом случае, все те же единицы и даже десятки миллисекунд времени доступа — слабое место винчестеров.

Работа с большими файлами

Зато емкости винчестеров прямо располагают к хранению и обработке больших объемов данных. И если говорить об операциях чтения, то тут прогресс виден невооруженным глазом. Правда, и его недостаточно, чтобы угнаться хотя бы за старыми настольными винчестерами.

А вот при записи начинают сказываться недостатки «черепицы». Падение производительности не такое уж радикальное, но и приятного в том, что современный винчестер на 2 ТБ оказывается лишь примерно равен старенькой модели с той же частотой вращения и емкостью каких-то 750 ГБ, нет ничего. Особенно на фоне того, как ведет себя терабайтник на менее плотных пластинах, но с «чистым» PMR — он-то способен конкурировать напрямую и со старыми моделями на 7200 об/мин. Правда, не с настольными.

А самое слабое место «черепичников» — запись одновременно с чтением. По факту, из-за особенностей реализации в их случае последовательная запись с чтением не слишком отличается от «случайной». Ну и общий эффект вполне нагляден.

Рейтинги

Низкоуровневый рейтинг этой программы даже для недорогих (и не слишком быстрых) SSD измеряется в тысячах единиц, а для винчестеров — лишь в сотнях. Именно поэтому мы и считаем, что напрямую сравнивать эти два класса накопителей не стоит — разве что в тестах высокого уровня и/или просто пользовательскими нагрузками. Потенциальное же быстродействие этих устройств различается на порядок и больше. Во многом это связано с тем, что быстродействие винчестеров вот уже много лет практически не растет. Поэтому современные ноутбучные винчестеры, например, работают не намного быстрее старых (а иногда и медленнее — при слишком большой разнице в ТТХ). В результате они не способны конкурировать не только с современными, но и со старыми настольными моделями.

Впрочем, на высокоуровневых показателях гибридизация сказывается очень хорошо. Другой вопрос, что ее давно уже нельзя считать технологической новинкой: первый Momentus XT в ассортименте Seagate появился еще в «допотопные времена» — в 2010 году. И с тех пор в плане «внутренней гибридизации» ничего не изменилось: такие накопители в ряде сценариев обгоняют «классические» модели (даже более высокого класса), но не более того. FireCuda быстрее, чем Momentus XT второго поколения, на каких-то 10% — а вот емкость за эти годы выросла почти в три раза. По сути, основное, что можно сказать о прогрессе в области винчестеростроения: от этих устройств большинство пользователей давно уже не ждет ничего, кроме большого количества дешевых терабайт — и этих самых «дешевых терабайт» становится все больше и больше. А технологии, нацеленные на повышение производительности, в лучшем случае компенсируют эффект от технологий, обеспечивающих увеличение емкости. И пока не появятся новые революционные технологии, события так и будут развиваться в том же направлении — до тех пор, пока не рассосется основное конкурентное преимущество винчестеров.

Итого

Итак, в сегменте рынка ноутбучных накопителей продолжаются те же процессы, что и, например, у десктопных винчестеров. Да еще и с поправкой на то, что ноутбучным моделям пришлось стать более компактными: сохранись толщина 9,5 мм в качестве массовой — уже были бы доступны и 3 ТБ. Таким образом, они почти доросли до емкости настольных моделей «предпотопного периода», но все еще имеют меньшую производительность. Технология гибридных винчестеров, как видно по результатам тестов, тоже в основном себя исчерпала: такие модели могут работать немного быстрее классических, но это достигалось и в самых первых SSHD, а сколько-нибудь существенного увеличения эффективности кэширования с тех пор не произошло. Зато сама механика в ряде случаев стала еще медленнее — или, как минимум, не быстрее. В ближайшее время мы попробуем продолжить изучение вопроса эффективности схем «внешнего» кэширования, поскольку там-то изменения возможны. Но общая картина понятна: менять старый винчестер на новый в расчете на повышение производительности смысла нет. Вот нарастить емкость — другое дело, это более чем возможно. То есть винчестер целиком и полностью превращается в устройство для хранения данных, теряя функцию «оперативного накопителя», но ничего нового в этом нет.