Обзор дисков IBM Deskstar 120GXP

Обзор последнего поколения IDE-семитысячников от IBM: лидер отрасли подтверждает свой статус.

Компания IBM самой последней из пяти игроков, оставшихся на рынке трехдюймовых IDE-винчестеров (еще Maxtor, Samsung, Seagate и WD), перевела свои диски на пластины емкостью 40 Гбайт. Совсем недавно диски IBM Deskstar 60GXP с пластинами вдвое меньшей емкости были основой IDE-линейки Голубого гиганта, причем они при этом отнюдь не чувствовали себя неполноценными, обгоняя конкурентов с более емкими пластинами в большинстве тестов (см., например, обзор на www.terralab.ru/storage/15598). Однако конкуренты все-таки стали наступать на пятки, и мы с нетерпением ждали от IBM ответного шага, который бы опять (как когда-то с выходом серий Deskstar 75GXP, см. www.terralab.ru/storage/6926, и Deskstar 60GXP, см. www.terralab.ru/storage/10186) расставил все точки над «ёпрст» и показал, кто безоговорочный лидер в отрасли. И в полном соответствии со спиральным ходом истории, такой шаг последовал, а диски IBM серии Deskstar 120GXP оставили всех (ну, почти всех) конкурентов далеко позади.

По паспортным характеристикам эти винчестеры выглядят достаточно стандартно: буфер 2 Мбайт, среднее время поиска 8,5 мс (зато достаточно малое минимальное время поиска — всего 1,2 мс между соседними дорожками, как и у 60GXP), максимальная скорость чтения полезных данных с пластины 48 Мбайт/с (при этом внутренний трансфер избыточной информации с пластин достигает 592 Мбит/с на внешних дорожках). Интерфейс у дисков прежний UltraATA/100 — похоже, что только Maxtor будет применять свой протокол UltraATA/133 в дисках. Скорость вращения шпинделя с пластинами естественно равна 7200 об./мин., поскольку как мы помним (см. www.terralab.ru/storage/10727) летом прошлого года IBM отказалась от дальнейшей разработки и производства трехдюймовых дисков со скоростью вращения 5400 об./мин. Диски этой серии предназначены как для высокопроизводительных настольных компьютеров, так и для работы с аудио-видео приложениями. Более того, такие характеристики как низкий шум, низкое потребление и Tagged Command Queuing позволяют использовать их и для некомпьютерных целей, в том числе, для специальных применений.

Из специальных технологий, применяемых в этих дисках, можно отметить уже традиционный штатив для парковки головок при выключении (ramp load/unload), температурный мониторинг (впервые применен именно в этой серии), позволяющий повысить точность записи и чтения данных во всем рабочем диапазоне температур (от 5 до 55 градусов Цельсия) и одно из лучших (наименьших) в отрасли энергопотребление (6,7 Ватт в режиме «idle» для старшей модели). Кстати, и греются диски IBM этой серии достаточно слабо. Ну и, разумеется, традиционные стеклянные пластины, керамические подшипники, превосходная (лучшая среди аналогов) ударостойкость в 55 G при работе диска и до 400G в выключенном состоянии и ряд других уже известных по предыдущим моделям технологий — например, TrueTrack servo, No-ID sector formatting и технология снижения акустического шума, издаваемого дисками при работе. К сожалению, по сравнению с дисками серии 60GXP ни звон вращения, ни стрекот поиска у новых дисков не стал тише — и на мой субъективный слух, и по паспортным данным (шум вращения, без поиска, составляет 30 дБ для двух младших моделей и 31 дБ для старшей), хотя сами по себе эти параметры достаточно хороши. Стрекот головок при активном поиске, конечно, тихим назвать нельзя, но все же он немного тише, чем у аналогов от Maxtor. И, безусловно, им всем пока очень далеко до бесшумности работы дисков Seagate Barracuda ATA IV (см. www.terralab.ru/storage/11654).

Таким образом, по сравнению с предшественником (60GXP) кроме удвоившейся плотности записи, почти ничего не изменилось. Это подтверждает и внешний вид дисков — взгляните на фотографии и попробуйте найти 10 отличий среди трех последних серий дисков IBM со стеклянными пластинами — 120GXP, 60GXP и широко известного DяTLA (75GXP). Не много отличий по сравнению с 60GXP и в плате контроллера диска (на фото ниже), хотя утверждается, что в контроллере применен более быстрый процессор и модернизированный кэш-буфер. И еще одно отличие — Голубой гигант тоже не смог устоять перед тенденцией повального переноса производственных мощностей в Китай, и теперь диски серии 120GXP на финальном этапе собираются именно там (основное производство компонентов дисков по-прежнему за пределами Поднебесной — Таиланд, Филиппины и др.). Кстати, недавно IBM сообщила, что теперь производством ее винчестеров IBM 120GXP займется и китайская ExcelStor Technology. Пока новый партнер IBM будет производить 40 Гб модели этих дисков, но на второге полугодие этого года запланирован выпуск всего семейства 120GXP. Кроме того, ExcelStor Technology получила право на выпуск 120GXP под своей собственной торговой маркой, причем, возможно, по более низким ценам. Основной офис ExcelStor находится в Гонконге, производственные мощности — в Китае, а вот отдел разработки — в Колорадо, США. До этого компания сама выпускала четыре модели UATA33/66 дисков емкостью от 5,1 до 15 Гбайт. Подписав контракт на 9 млн. долларов, IBM обрекла нас на смутную неопределенность относительно дальнейшего качества ее дисков (а к ним в последние годы и так было немало нареканий).

Серия Deskstar 120GXP состоит из трех моделей объемом 40, 80 и 120 Гбайт. В соответствии с введенным в прошлом году новым наименованием всех моделей IBM (см. www.terralab.ru/storage/10186), диски этой серии обозначаются как IC35LxxxAVVA07-0, где «xxx» — объем модели в Гбайт (40, 80 или 120). Можно отметить необычно большое количество «зон» на графике чтения данных с пластины (31 зона, см. график скорости чтения ниже) — видимо, IBM постаралась выжать из пластин максимально возможную емкость с наименьшими потерями (для 60GXP было всего 18 зон, а для 75GXP и того меньше — 15, как и у дисков других компаний). Кстати, в пользу этого говорит и то, что удельная (на единицу площади) плотность записи возросла менее чем вдвое — с 15,3 Гбит на кв. дюйм (для 60GXP) до 29,7. При этом размер магнитного бита вдоль дорожки теперь составляет в среднем 48 нм (был 57 нм), а ширина дорожки — около 450 нм (была 750 нм). Таким образом, по сравнению с предшественником (дисками серии Deskstar 60GXP) длина бита вдоль дорожки уменьшилась всего на 17%, зато ширина — почти на 70%, то есть плотность записи по-прежнему растет главным образом за счет утоньшения дорожек. Замечу, что те же закономерности роста наблюдаются и у дисков других производителей (см. www.terralab.ru/storage/15598 и www.terralab.ru/storage/11654).

Напомню, что эффективная длина канала полевых транзисторов, изготовленных по самой современной технологии 0,13 микрон (Pentium 4 Northwood, Pentium III Tualatin), составляет около 60 нм, то есть винчестеростроители не просто «идут в ногу» с микроэлектроникой, но даже немного обгоняют ее, поскольку транзисторы с эффективной длиной канала 45 нм должны появиться лишь в технологии «0,09 микрон», которая намечена для массового производства процессоров Intel лишь в следующем году. И еще несколько интересных цифр: для дисков 120GXP гарантируется 40 тысяч циклов запуска (включения) и рекомендуется держать диск включенным не более 333 часов ежемесячно (это 11 часов ежедневно без выходных J). Нельзя не отметить и наибольший среди аналогов объем форматированного диска для моделей от IBM: так, 80-гигабайтник IBM предлагает пользователю 76,69 Гбайт (по Disk Management Windows 2000/XP) полезного пространства, тогда как Maxtor и Seagate — 74,55 и 74,53 Гбайт соответственно; 120-гигабайтник IBM предоставляет 115,04 Гбайт, а аналоги от Western Digital — всего 111,76.

Как и их предшественники, диски Deskstar 120GXP официально поддерживают управление акустикой поиска (через соответствующий программный регистр, см., например, www.terralab.ru/storage/10727). При помощи утилиты IBM Feature Tool (cм. www.terralab.ru/storage/8200/page3.html) можно реально установить два состояния шума/быстроты поиска — десятичные значения регистра от 192 до 254 и 255 (Disabled) соответствуют быстрому и относительно громкому поиску, а значения от 128 до 191 — тихому (почти неслышному) более медленному, хотя замедление работы диска при этом почти не заметно (см. далее наши тесты), несмотря на то, что при этом среднее время поиска возрастает достаточно сильно (см. диаграмму ниже). Кстати, наш сайт — едва ли не единственный из популярных «железных» изданий, кто каждую модель трехдюймового винчестера тестирует, в том числе, при разных уровнях акустики поиска (в тихом и громком режимах, когда это позволяет сам диск, независимо от наличия официальной поддержки диском этой опции). Это дает нам возможность делать выводы, в частности, об оптимизации фирмваре того или иного диска, а также рекомендовать вам наиболее оптимальный выбор режима работы диска в зависимости от решаемых задач. Добро пожаловать к нам за полезной информацией.

Для испытаний производительности дисков новой серии IBM мы использовали модели объемом 120 и 80 Гбайт (диски IBM и Maxtor были любезно предоставлены компанией ASBIS Moscow www.asbis.msk.ru). Наиболее подробный обзор сравнительных тестирований различных дисков вы сможете найти в одном из ближайших выпусков 16-страничной «Ферры» журнала «Компьютерра» и в наших будущих публикациях на сайте www.terralab.ru/storage, а сейчас посмотрим, каковы реальные физические характеристики новых дисков IBM (время доступа, скорость чтения и записи), их производительность в тестах популярного пакета WinBench 99 версии 2.0 для двух операционных систем (Windows 98 и Windows XP Professional) и двух файловых систем (FAT32 и NTFS), а также производительность в разноплановом тесте Intel IOmeter в паттернах, имитирующих работу серверов, рабочих станций и работы с потоковыми данными (аудио-видео).

Для сравнения, в наших испытаниях участвовали по две модели дисков Maxtor D740X-6L и Seagate Barracuda ATA IV — объемом 40 и 80 Гбайт, а также предшественники с плотностью записи 20 Гбайт на пластину, включая IBM Deskstar 60GXP объемом 40 Гбайт. Тесты проводились по методе, описанной ранее (см., например, www.terralab.ru/storage/8200): на системной плате ABIT BX-133 с процессором Pentium III 800EB, 256 Мбайт памяти и интегрированным IDE-контроллером UltraATA/100 на чипе HPT370 от High Point (драйвера версии 2.01.019).

Сначала — о тестах физических параметров дисков. По реальному времени поиска винчестеры IBM обогнали всех конкурентов, уступив лишь последним Maxtor D740X-6L, и стали теми немногими из дисков, у кого реальный поиск оказался быстрее паспортных значений. Впрочем, диски IBM всегда славились быстрым поиском. Кстати, у 80-гигабайтной модели поиск оказался слегка быстрее, чем у 120-гигабайтной — видимо, сказывается меньший вес блока головок. При включении режима тихого поиска время доступа в моделях 120GXP возрастает примерно на 7 мс (до 19,3 мс). Это лучше, чем для предшественников, у которых поиск замедлялся еще больше — почти до 22 мс. Субъективно шум активного поиска в тихом режиме по-прежнему практически не слышен на фоне звона вращения диска и других шумов компьютера.

Скорость работы шины IDE (судя по измерениям Read Burst Speed в тесте HD Tach 2.61) у новичков тоже великолепна и достигает предела возможностей как на протоколе UltraATA/100, так и на «стареньком» UltraATA/33 (см. диаграмму и графики скорости чтения). Впрочем, диски IBM в этом всегда задавали тон все остальным.

По максимальной линейной скорости чтения полезных данных с пластины новенькие IBMы намного обошли аналоги от Maxtor и Seagate, показав рекордные 48 Мбайт/с. Однако если внимательнее посмотреть на графики скорости чтения, то станет очевидным, что такой отрыв, например, от Seagate Barracuda ATA IV, наблюдается фактически только на внешних дорожках пластин, тогда как для двух третей полезной площади пластины диски примерно равны по скорости. Это подтверждают и очень близкие значения средней (для всего диска) скорости чтения (см. диаграмму ниже). То есть IBM «разогнала на полную катушку» только начальные дорожки, тогда как конкуренты решили, наоборот, не гнаться за скоростью в начале диска, а повысить надежность хранения данных на наиболее часто используемой области пластин, увеличив там размер магнитных битов (именно в начале пластин, как правило, располагаются часто используемые файлы операционных систем). Что ж, остается только надеяться на марку Большого Голубого (Big Blue J) и уповать, что со временем в начале диска не станут появляться битые блоки, а график чтения останется таким же ровным, как на данной картинке. Кстати, за старания IBM всеми возможными способами выжать из своих пластин емкость 40 Гбайт говорит и то, что эти диски имеют самую большую среди аналогов разницу между максимальным и минимальным значением скорости чтения (см. диаграмму скорости чтения) — они отличаются почти в 2 раза!

По скорости записи дискам IBM 120GXP тоже нет равных. Такой «высокий» график скорости записи прежде мне доводилось видеть лишь для высокооборотистых SCSI-дисков (кликните на уменьшенный график теста HD Tach 2.61 слева, чтобы посмотреть его подробнее). Хотя основные закономерности, подмеченные нами выше для скорости чтения, справедливы и здесь. При переходе на UltraATA/33 эти диски сохранили свои позиции, подтвердив известный факт, что винчестеры IBM лучше всех других подходят для работы на этом устаревшем ATA-протоколе. Не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы сравнить графики скорости чтения на UltraATA/33 для IBM (см. выше) и Maxtor c Seagate (см. www.terralab.ru/storage/15598) и сделать соответствующие выводы.

Кое-что познавательное о недостатках и достоинствах firmware дисков можно узнать и из сравнения результатов теста ATTO Disk Benchmark для трех поколений IDE-дисков IBM, а также для разных операционных сиситем и протокола шины IDE. Во первых, из сравнения диаграмм этого теста для трех поколений дисков IBM (см. анимированные GIF) видно, что в 120GXP кардинально доработан микрокод в плане улучшения работы с мелкими блоками данных, повышения скорости записи и более равномерной работы с блоками разного размера. И это не может не радовать. На второй диаграмме показаны результаты этого теста для диска серии 120GXP при работе под разными ОС (Windows 98 и XP), на разных файловых системах (FAT32 и NTFS) и протоколах (UATA/100 и UATA/33). Нетрудно заметить, что скорость работы диска с блоками данных малого размера (0,5-8 кбайт) ухудшается при переходе с FAT на NTFS, а также при переходе с Wnidows XP на Windows 98, хотя на больших блоках микрокод для всех трех этих случаев работает отлично. Другое дело — при переходе на протокол UltraATA/33. Тут не только сильно падает скорость записи по сравнению с чтением, но ухудшаются и другие параметры. Видимо, разработчики уже начали хоронить этот «заслуженный» протокол.

Теперь посмотрим, как все эти козыри новинок от IBM поведут себя при работе дисков в приложениях.

В «офисном» Business Disk WinMark 99 под Windows 98 наши герои лидируют, однако их отрыв от ближайших преследователей ничтожен (под UATA/33 отрыв чуть больше). Зато под Windows XP в этом тесте они дают фору всем преследователям под всеми протоколами шины IDE. В тестах профессиональных приложений High-End Disk WinMark 99 под обеими Windows диски IBM Deskstar 120GXP просто великолепны, и сравниваются, а то и обгоняют SCSI-диски со скоростью вращения 10000 об./мин. Таким образом, новые модели IBM фактически задают новые стандарты скорости IDE-дисков, к которым остальные будут стремиться по мере возможностей (по-видимому, в большинстве своем уже в будущих сериях с большей плотностью записи). Что ж, IBM forever! Отрадно отметить, что во всех этих тестах диск IBM с включенным режимом тихого поиска практически не уступает своим громким близнецам, а диски разного объема почти одинаковы по производительности.

Предыдущие тесты проводились на файловой системе FAT32. На более медленной NTFS (Windows XP) ситуация слегка отличается — нет, IBM по-прежнему «forever», причем «форева» с запасом, но отрыв от предшественника IBM 60GXP (замечу — 40-гигабайтного) уже не так велик, да и разница в скорости между моделями емкостью 120 и 80 Гбайт стала явно заметна. То есть здесь стали существеннее особенности firmware дисков, работа с кластерами разного размера и время поиска (меньшее для более крупной модели в начале диска, где проходит тест). Падение производительности при переходе с FAT32 на NTFS составило в среднем 15-20%. Стоит ли игра свеч (получаемой безопасности)? Каждый решает сам для себя.

В тестах Intel IOmeter не все так однозначно, как в WinBench 99. На двух серверных паттернах (File server и Web-server) безусловно лидируют IBM 120GXP и 60GXP (кто бы в этом сомневался), немного сдавая позиции только при малом количестве одновременных независимых потоков. Причем диск меньшего объема (80 Гбайт) везде будет явно пошустрее, чем 120-гигабайтник (наверное опять из-за более легкого блока головок), а в файловом сервере 120-гигабайтник на большом количестве одновременных запросов уступает даже 40-гигабайтному IBM 60GXP! На паттернах рабочей станции и базы данных ситуация аналогична: IBM рулит с отрывом («отрывается» по полной), и 80 Гбайт впереди. Зато, в отличие от тестов WinBench 99, везде здесь активация «тихого поиска» приводит к драматическому падению скорости — на малом количестве одновременных потоков он «проваливается» даже ниже всех остальных дисков вообще и немного «выправляется» за счет хорошего микрокода только для 256 потоков. Таким образом, «тихий» режим для работы дисков IBM с нагрузкой, близкой по характеру к серверной, просто противопоказан.

Ситуация сильно меняется для паттерна одновременного последовательного чтения/записи (50/50) крупными (64 кбайт) блоками, характерного для работы с потоковыми мультимедиа-задачами (видео, аудио и пр.). В «нашем» паттерне 64 R/W Data Streaming «Максторы» разбивают всех наголову, а новые IBMы просто отдыхают, заметно уступая даже своему предшественнику 60GXP и идя вровень с аутсайдерами от Seagate. Такое положение — прямой результат строго определенной «заточенности» firmware дисков под определенные задачи в ущерб другим применениям. Нам остается только уповать на то, что Голубой Гигант одумается и «подправит» свои новинки для работы с потоковыми данными тоже (тем более что это — одно из официально заявленных производителем применений новых дисков).

В качестве краткого резюме можно сказать, что диски IBM Deskstar 120GXP получились весьма удачными и задают новую планку производительности IDE-моделей для конкурентов на долгое время. Надежность новых моделей «покажет время», а специалистам из IBM осталось устранить некоторые несущественные недостатки и придумать свой ответный шаг на выпад Western Digital, выпустившей (впервые в отрасли) специальные модели своих дисков с буфером 8 Мбайт вместо 2 Мбайт, благодаря чему такие «пионэры» могут одолеть даже супердиски IBM. Но это уже другая история, и о ней мы поговорим в следующий раз.