Главная › Mozilla Firefox › Буферная память внешнего жесткого диска. Форм-фактор, объем буфера и остальные характеристики HDD. Вместительность или объем hdd

Буферная память внешнего жесткого диска. Форм-фактор, объем буфера и остальные характеристики HDD. Вместительность или объем hdd

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.

Оперативная память обеспечивает нормальное функционирование персонального компьютера, а также быстрое выполнение программ и задач. От ее объема зависит, сколько задач одновременно сможет выполнять пользователь на своем компьютере. Есть в компьютере некоторые элементы, которые также оснащаются памятью. Рассмотрим, что такое буферная (или кэш) память, в чем заключаются ее задачи, преимущества и как рассчитать необходимый объем.

Кэш-память - это зона для временного хранения данных. Здесь хранится информация, которая была считана с жесткого диска, но еще не передана для последующей обработки. Потребность в таком хранилище возникла в результате выявления большой разницы между тем, за какой период времени считываются данные, и пропускной способностью системы.

Своего рода буфером обладают и другие элементы ПК. К примеру, принтер, который может переходить к выполнению следующей задачи, но при этом распечатывать материал, который был задан ранее. Также буферной памятью обладают видеокарты, сетевые карты и т.д.

Основными техническими свойствами кэша является его емкость и быстродействие. Современные устройства по таким временным характеристикам, а также объему буфера значительно отличаются друг от друга. Чем больший объем кэш-памяти, тем больше информации в нем помещается. А значит, компьютер может выдать результаты, не обращаясь к винчестеру часто.

Таким образом, увеличивается сама производительность системы, и косвенно продляется срок работы жесткого диска. Последнее зависит непосредственно от пользователя и то, как и для чего он использует винчестер. К примеру, винчестер прослужит дольше, если смотреть фильмы в браузере, а не качать через торрент и открывать с помощью видеоплеера.

Объемы кэша

При выборе персонального компьютера важно обратить внимание на такой показатель, как объем буферной памяти. Поскольку он периодически нуждается в перезагрузке и очищении, то чем больше по размерам будет кэш - тем лучше. Современные ПА оснащаются 8, 16, 32 и 64 Мб, но буферы имеют объем 128 и 256 Мб.

Хотя современные ноутбуки и компьютеры чаще всего оснащаются большим размером кэш-памяти, меньшая - уже редкость. При выборе устройства пользователи редко обращают внимание на этот показатель, поскольку он непосредственно не зависит от цены. А также параметр не является ключевым при выборе компьютера. Здесь нужно обращать внимание и на другие показатели, поскольку обычно собственной памяти системы вполне достаточно для выполнения операций.

Типы кэш-памяти

Буферная память, которая располагается в одном фиксированном месте, называется кэшем с прямым отображением. Если же она находится в любом месте, тогда называется полностью ассоциативной памятью. В таком случае полностью используется объем буфера, удалить данные можно после полного заполнения, но поиск информации достаточно затруднен.

Компромиссным вариантом может послужить кэш множественный или частично-ассоциативный. В данном случае строки буфера объединяются в группы. При этом блок, который соответствует определенной группе, может размещаться в любой строке, а соответствующее значение помещается в теге. Здесь действует своего рода принцип ассоциативности, но определенный блок попадает только в ту или иную группу. Это несколько схоже с буфером прямого отображения.

Множественный ассоциативный тип буферной памяти на диске наиболее распространен, так как обладает высокой скоростью и хорошей утилизационной памятью. Но при этом кэш прямого отображения, который отличается дешевизной и простотой, уступает лишь незначительно по своим характеристикам.

Главная задача

Буферная память предназначена для временного хранения и чтения информации. Но этот показатель не является основным при определении эффективности работы винчестера. Важным также является алгоритм обмена данных с буфером, а также насколько хорошо проводится работа над тем, чтобы предотвратить ошибки.

В буферном хранилище находится информация, которая используется чаще всего. Производительность при этом увеличивается в несколько раз, поскольку она подгружается непосредственно из кэша. Прямого обращения к жесткому диску и его секторам нет, так как отсутствует необходимость в физическом чтении. Этот процесс достаточно длительный, хотя и измеряется в миллисекундах, но данные из буфера можно получить в разы быстрее.

Преимущества

Несмотря на то, что главным преимуществом буферной памяти является быстрая обработка данных, есть еще и другие достоинства. Жесткий диск с объемным буфером может разгрузить процессор или минимально его задействовать. Таким образом, компьютер не будет перегружаться и прослужит дольше.

Также кэш является своего рода ускорителем, обеспечивающий эффективную и быструю работу всей системы. Это сокращает время запуска программного обеспечения, когда требуются данные, уже содержащиеся в кэше.

Обычному пользователю для работы вполне достаточно 32 или 64 Мб. Больший размер теряет значимость, поскольку при взаимодействии с файлами большими по объему это различие незначительно. К тому же переплачивать за более объемный буфер вряд ли кому-то захочется.

Как узнать объем буферной памяти на жестком диске?

Не каждый пользователь интересуется такой характеристикой, как объем кэша (в отличие от размера жесткого диска). Обычно информация содержится на упаковке к устройству. Также можно найти данные в сети или воспользоваться программой HD Tune, которая является бесплатной.

Она предназначена для надежного удаления данных, оценки того, в каком состоянии находится устройство, а также для сканирования и исправления ошибок в системе. Дополнительно можно через нее получить информацию о жестком диске.

Чтобы узнать объем буферной памяти в Мб, нужно скачать утилиту HD Tune и запустить ее. Далее во вкладке «Информация» нужно найти строку под названием «буфер», которая и покажет, какой по объему кэш установлен в данном устройстве.

Эксперты отмечают, что для обычного пользователя ПК подойдет размер в 128 Мб. Если же компьютер используется преимущественно для игр, стоит ориентироваться на размер кэша побольше.

Влияние буфера на производительность жесткого диска

Владимир Леонов

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.

Ziff Davis WinBench 99 v. 2.0;

Futuremark PCMark2004;

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

Жесткий диск (винчестер, HDD) – перезаписываемое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - основной носитель информации в компьютере. На нем хранятся, данные: как операционной системы, так и файлы пользователя (программы, игры, фильмы, музыка, изображения…). Память жесткого диска не является энергозависимой, что объясняет возможность хранения данных, без подачи электричества на устройство.

Винчестер представляет собой набор из одной или нескольких герметизированных пластин в форме дисков, покрытых слоем ферромагнитного материала и считывающих головок в одном корпусе. Пластины приводятся в движение при помощи шпинделя (вращающегося вала). Соленоидный привод позиционирует головку для проведения операций чтения\записи данных.

Считывающее головки не касаются поверхности диска как во время чтения\записи данных (из-за прослойки набегающего потока воздуха в 5 – 10 нм, которая образуется при очень быстром вращении), так и во время простоя диска (головки отводятся к шпинделю или за пределы пластин). Благодаря отсутствию контакта, жесткий диск можно перезаписать в среднем 100 тысяч раз. Также на продолжительность работы диска влияет герметический корпус (гермозона), благодаря которому внутри корпуса HDD создается пространство, очищенное от пыли и влаги.

Основные характеристики жесткого диска: интерфейс, ёмкость, объем буфера, физический размер (форм-фактор), время произвольного доступа, скорость передачи данных, количество операций ввода-вывода в секунду, скорость вращения шпинделя, уровень шума.

Первое, на что следует обратить внимание при выборе жесткого диска – интерфейс - устройство, преобразующее и передающее сигналы между HDD и компьютером. Наиболее распространёнными интерфейсами сейчас являются: SCSI , SAS , ATA (IDE , PATA ), Serial ATA (SATA ), eSATA и USB .

Интерфейс SCSI имеет скорость 640МБ/с, используется, в основном, на серверах; SAS – его более высокоскоростной аналог (12 Гбит/с), обратно совместимый с интерфейсом SATA .

ATA (IDE , PATA ) – предшественник SATA , сейчас он уже не актуален из-за своей небольшой скорости в 150МБ/с.

eSATA и USB – интерфейсы для внешних винчестеров.

Serial ATA (SATA) - это самый распространённый интерфейс жестких дисков. Именно на него следует ориентироваться при выборе винчестера. На данный момент существует несколько вариаций SATA . С физической точки зрения они не отличаются (интерфейсы совместимы), различия только в скорости: (SATA-I - 150 Мбайт/с, SATA-II - 300 Мбайт/c, SATA-III - 600 Мбайт/с.).

Что касается емкости: тут все просто. Чем она больше, тем лучше, так как больше информации можно будет записать. Данная характеристика никак не влияет на производительность винчестера. Определяется пользователем исходя из потребности в месте для хранения файлов. В таблице ниже приведены средние значения размера основных типов файлов, на которые стоит обратить внимание при выборе HDD .

Объём буфера (кэша) . Буфер (кэш) - встроенная в жёсткий диск энергозависимая память (подобная оперативной памяти), предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи, а также хранения данных, обращение к которым происходит наиболее часто. Чем больше кэш – тем лучше. Показатель варьируется от 8 до 64 Мб. Наиболее оптимальным считается значение 32 Мб.

Существуют два основных форм-фактора для жестких дисков: 3.5 дюйма и 2.5 дюйма. Первый в основном используется в настольных компьютерах, второй – в ноутбуках.

Время произвольного доступа . Данная характеристика показывает среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Параметр колеблется в пределах - от 2,5 до 16 милисекунд. Естественно, чем меньше значение – тем лучше.

Скорость передачи данных. Современные жесткие диски имеют скорость 50-75 Мб/с (для внутренней зоны HDD) и 65-115 Мб/с (для внешней зоны).

Количество операций ввода-вывода в секунду. Данная характеристика колеблется в пределах от 50 до 100 операций в секунду в зависимости от размещения информации на диске.

Последние три параметра стоит рассматривать в иерархической последовательности, в зависимости от назначения винчестера. Если вы чаще пользуетесь громоздкими приложениями, играми, нередко смотрите фильмы в HD качестве, их следует подбирать в такой последовательности: скорость передачи данных > количество операций ввода-вывода в секунду > время произвольного доступа. Если же в вашем арсенале много маленьких, часто запускаемых приложений, то иерархия будет выглядеть так: время произвольного доступа > количество операций ввода-вывода в секунду > скорость передачи данных.

Скорость вращения шпинделя - количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. Наиболее распространенными являются скорости вращения: 5400, 5900, 7200, 10000 и 15000 об/мин. Оптимальной для ПК является скорость в 7200 об/мин.

Уровень шума жесткого диска состоит из шума вращения шпинделя и шума позиционирования. Измеряется в децибелах. На данную характеристику следует обратить внимание из убеждений комфорта.

RAID . Если вы располагаете средствами на покупку двух или более HDD , вам необходимо обратить внимание на технологию RAID (redundant array of independent disks) – массив дисков. Данная технология позволяет с одной стороны в разы увеличить скорость обмена данными с винчестерами (подобно многоканальному режиму, для ОЗУ), с другой – обезопасить себя от потери важных данных.

Итог. В первую очередь следует задуматься о предназначении диска, исходя из этого, определится с объемом, форм-фактором. Исходя из характеристик вашей материнской платы, подобрать интерфейс (скорее всего это будет SATA ). Далее следует отобрать диски с приемлемым объемом буфера, и определится со скоростью вращения шпинделя. Параметры скорости передачи данных, количества операций ввода-вывода в секунду, времени произвольного доступа выбираем по ситуации, в зависимости от потребности. Обращаем внимание на уровень шума, если нужен комфорт.