Компания Hitachi GST, винчестерное подразделение японской корпорации Hitachi, имеет богатую историю и большой опыт разработки мобильных жестких дисков. В отличие от других участников этого рынка, Hitachi GST, будучи еще подразделением IBM, успешно выпустила не одно поколение винчестеров для ноутбуков. Сегодня компания предлагает покупателям и производителям ноутбуков несколько линеек мобильных винчестеров различного класса, отличающихся по ключевым характеристикам - скорости вращения шпинделя, максимальному объему, интерфейсу. Особый интерес для мобильных пользователей представляет серия Travelstar 7K100 - жесткие диски с оборотами 7200 RPM.

Среди всех конкурентов только Seagate может предложить мобильный винчестер с такими оборотами, остальные компании ограничиваются оборотами 5400 RPM. А Hitachi выпускает уже второе поколение высокоскоростных мобильных винчестеров, которые, имея компактные габариты (толщина - менее 1 см), по производительности могут поспорить с современными настольными дисками.

Мобильный винчестер: экономичность в ущерб скорости

Особенность всех мобильных устройств, включая винчестеры, состоит в том, что при их разработке необходимо позаботиться о снижении энергопотребления. Мобильный компьютер часто работает от встроенной батареи, емкость которой ограничена. Чтобы пользователь мог сделать как можно больше работы до того, как батарея разрядится, компоненты ноутбука должны потреблять как можно меньше. Жесткий диск, будучи устройством механическим, вносит солидный вклад в общее потребление энергии. Электродвигатель, вращающий пластины, а также привод звуковой катушки (VCM), перемещающий головки, потребляют наибольшее количество энергии. Очевидно, что снижение скорости работы этих узлов позволит уменьшить потребление, но тогда понизится и общая скорость работы ноутбука. Возникающее противоречие и является основным предметом исследований и экспериментов разработчиков винчестеров.

Проблема энергопотребления - не единственная:

1. Ввиду компактной упаковки всех компонентов ноутбука возникает необходимость стабилизации температурного режима, но, поскольку температура зависит от энергопотребления, проблема решается автоматически.
2. Уменьшение габаритов, важное направление развития ноутбуков, для жесткого диска чревато ограничением предельной емкости. В тонкий корпус мобильного винчестера физически невозможно установить более двух пластин, поэтому наращивание емкости возможно только за счет наращивания плотности каждой пластины.
3. Ноутбук часто подвергается внешним воздействиям, а это очень опасно для устройств, имеющих движущиеся части.

Все эти проблемы существенно осложняются, если шпиндель винчестера имеет высокие обороты: винчестер сильнее нагревается, больше потребляет, более чувствителен к ударам и толчкам. Поэтому производители долгое время (а многие - до сих пор) не могли освоить выпуск быстродействующих винчестеров для ноутбуков.

В то же время обороты шпинделя напрямую влияют на производительность винчестера. Чем быстрее вращается пластина, тем больше данных "пролетает" под головками в единицу времени. Скорость доступа тоже увеличивается, так как меньшее время необходимо для того, чтобы диск "довернулся" и нужный сектор оказался под головкой. Поэтому разработчики упорно работают над тем, чтобы увеличить обороты, не потеряв при этом в надежности и экономичности.

Travelstar 7K100: технологии и характеристики

Создавая мобильный винчестер нового поколения, разработчики из Hitachi GST реализовали ряд новых технологий, позволяющих уменьшить негативное влияние специфических условий работы в составе ноутбука:

• Уменьшенный в размерах аэродинамический подшипник (Air Bearing Slider), названный Femto Slider, позволил сократить вес и габариты головок чтения-записи. В отличие от винчестеров предыдущего поколения, в Travelstar 7K100 конструкция подвеса головок менее инерционная - она легче и тоньше, а значит, винчестер не так подвержен внешним воздействиям, меньше потребляет энергии при позиционировании.
• Технология адаптивного форматирования (Adaptive Formatting) предусматривает независимое форматирование и разметку каждой поверхности диска, в результате чего возрастает стабильность и согласованность связки "головка-поверхность".
• Технология ABLE-3 (Adaptive Battery Life Extender) использует анализ частоты поступления команд для адаптивного применения различных состояний энергопотребления. Рассчитав приближенный шаблон обращений к винчестеру, микроконтроллер самостоятельно принимает решение о том, в какое из возможных состояний следует перевести винчестер. Поддерживаются следующие состояния:
  • Performance Idle - электроника полностью активна, головки находятся посередине радиуса диска;
  • Active Idle - отключена сервосистема и управление актуатором, головки находятся над диском, но не управляются; потребление уменьшается на 40-50%;
  • Low Power Idle - головки запаркованы, но пластины вращаются; потребление снижено более чем вдвое;
  • Standby - пластины остановлены, но винчестер готов вернуться к работе при поступлении команды; потребление уменьшено в 8-10 раз;
  • Sleep - винчестер выключен.
• Поддерживаются режимы энергосбережения для интерфейса Serial ATA - "Slumber" и "Partial".

Применение упомянутых выше технологий позволило разработчикам снизить потребление энергии и повысить производительность винчестера Travelstar 7K100. Давайте сравним его с полным аналогом, винчестером Seagate Momentus 7200.1.

Налицо меньшее энергопотребление во всех режимах для моделей интерфейсами как Parallel ATA, так и Serial ATA (последний из-за более высокой частоты отрицательно влияет на энергопотребление). Скорость позиционирования у винчестера Hitachi тоже выше, хотя и за счет небольшого увеличения шума, более устойчив он к внешним воздействиям.

Сравнивая с настольными моделями жестких дисков, например, Hitachi Deskstar T7K250, отметим огромную разницу по энергопотреблению - почти в 5 раз, хотя разница по производительности не так уж велика. Так, настольный винчестер осуществляет позиционирование, в среднем, за 8,5 мс, мобильный - за 10 мс, а плотность записи и скорость считывания/записи у настольного диска выше только на треть. Получается, что винчестер Travelstar 7K100 подходит не только для ноутбука, но и для настольного ПК. В частности, компьютеры в компактных корпусах Flex-ATX, micro-ITX, SFF и т.д. могут оснащаться мобильными винчестерами, так как это позволит сэкономить пространство в корпусе и уменьшить потребление. Мобильные винчестеры с высокой производительностью уместны даже в рабочих станциях и серверах с высокой плотностью размещения. Давайте проведем тестирование и оценим, насколько производителен Travelstar 7K100, по сравнению с обычными настольными винчестерами.

Тестирование

Поступивший на тестирование экземпляр - это младшая модель в семействе, винчестер объемом 60 Гб с интерфейсом Parallel ATA. Он содержит две пластины емкостью по 40 Гб каждая, но поскольку одна из поверхностей не используется, суммарная емкость оказывается меньше. Другие параметры винчестера:

• маркировка HTS721060G9AT00;
• объем буфера 7539 Кб (часть буфера отведена под микрокод);
• версия прошивки MC3OA40M;
• "тихое" позиционирование отключено (код 0FEh).

В качестве тестовой платформы использовался не ноутбук, а обычный ПК в следующей конфигурации:

• хост-винчестер, с которого выполнялась загрузка ОС и запуск тестов - Seagate Barracuda 7200.7 PATA 80 Гб;
• 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;
• винчестер устанавливался в 2.5-дюймовую корзину корпуса Inwin J551;
• подключался к вторичному каналу встроенного в южный хаб ICH5 контроллера, драйверы - из комплекта Windows XP SP2.

Организовать полноценное сравнительное тестирование не удалось, винчестеры одного класса пока только собираются. Однако оценочное тестирование, предполагающее только сопоставление с настольными винчестерами ведущих производителей, вполне возможно. Конечно, выбирать между этими жесткими дисками покупатель никогда не будет в силу специфики их использования и существенной разницы в цене. Однако такое тестирование не совсем бесполезно, так как оно позволяет определить, насколько современные технологии позволяют "разогнать" миниатюрный мобильный винчестер.

Итак, у нас - три настольных винчестера ведущих производителей: Seagate, Samsung, WD. Все три имеют емкость 200 Гб, реализуют двухпластинный дизайн, поддерживают интерфейс Serial ATA:

1. WD Caviar SE (WD2000JS-00MHB0);
2. Seagate Barracuda 7200.9 (ST3200826AS);
3. Samsung SpinPoint P120 (SP2004C).

Производительность: низкий уровень

Синтетические тесты позволяют оценить параметры работы винчестера в идеальных условиях - при строго последовательном (номер сектора возрастает) и произвольном (номер сектора выбирается случайно) доступе.

Скорость доступа измерялась с помощью программ IOMeter, HDTach (версии 2 и 3) и Winbench99. Среднее значение (14.8 мс) подтверждает заявленные производителем цифры: 10 мс на позиционирование и 4.72 мс на задержку вращения. По этому показателю Travelstar 7K100 не уступил настольному Seagate, но с Samsung и, тем более, WD он соревноваться не может в силу ограниченной мощности актуатора. Скорость доступа при записи за счет алгоритмов отложенной записи оказалась высокой - 8.3 мс, даже по сравнению с настольными дисками.

Упомянутые программы измеряют также скорость линейного чтения. Тут Travelstar 7K100, конечно, уступил: плотность записи у него существенно меньше, чем у полноразмерных настольных дисков. Усредненный результат - около 35 Мб/с - довольно низок, по сравнению с 50-60 Мб/с у больших винчестеров.

Тест IOMeter свидетельствует о том, что при различных размерах запрошенного блока данных винчестер Travelstar 7K100 примерно вдвое медленнее справляется с чтением и записью, чем нынешние настольные диски.

Любопытно посмотреть на график линейного чтения поверхности, построенный программой Winbench. Вместо четкой ступенчатой кривой, характерной для винчестеров с зональной записью, мы видим неровный и хаотичный график. Однако стоит увеличить любой участок, и все становится на свои места. В пределах каждого участка имеются три повторяющиеся зоны, каждая со своим показателем средней скорости чтения. Такой эффект возможен только в том случае, когда у каждой из трех поверхностей (а у тестового винчестера их как раз три) своя плотность размещения информации. Налицо применение технологии адаптивного форматирования, о которой заявлял производитель.

Производительность: реальные приложения

Шаблон Workstation теста IOMeter содержит статистику доступа к диску при выполнении теста Winstone Content Creation. Этот метод позволяет оценить производительность диска в операциях в секунду при работе с мультимедиа-данными, а также - смоделировать ситуацию параллельной работы со многими приложениями методом генерации нагрузки в несколько потоков.

Собственно, винчестер Travelstar 7K100 уступает лишь по скорости чтения/записи, поэтому в тесте Workstation он отстал лишь на четверть, что можно считать отличным результатом для мобильного винчестера. Заметим, что с ростом нагрузки его отставание не увеличилось, а, следовательно, алгоритмы его firmware работают эффективно даже при большом количестве одновременных запросов.

Тест PCMark05 продемонстрировал сравнительно невысокую скорость мобильного винчестера и по времени загрузки Windows, и по скорости загрузки приложений. При выполнении открытия и сохранения файлов Travelstar 7K100 в полтора раза менее производителен, говорит PCMark05. И лишь слегка пониженную производительность диска зафиксировал тест Winstone, который не очень чувствителен к скорости дисковых операций.

Выводы

Безусловно, Hitachi Travelstar 7K100 - неординарный и высокотехнологичный продукт, в котором компактные размеры сочетаются с улучшенной производительностью. С его помощью владелец ноутбука может рассчитывать на получение производительности, близкой к настольной. Впрочем, настольным дискам Travelstar все же уступает, особенно по скорости последовательного чтения и записи. Иногда уступает вдвое, иногда - на несколько процентов. Однако его размеры и энергопотребление не сравнимы с размерами и потреблением настольных моделей.

Макс КУРМАЗ,
max@techlabs.by

Благодарим компанию "АСБИС" за предоставленный винчестер Hitachi