Винчестеры для настольных ПК, осень 2003. Часть 2. Измерение акустического шума дисков

АрхивНакопители

Измерение акустического шума трех десятков моделей современных дисков с интерфейсами Ultra ATA и Serial ATA в режимах idle и seek.

Продолжаем наш исчерпывающий обзор нынешних настольных 3,5-дюймовых винчестеров с интерфейсами Serial ATA и UltraATA, начатый в первой части (см. www.terralab.ru/storage/30156) рассказом об основных тенденциях в отрасли дискостроения, описанием модельных рядов каждого из пяти игроков, ударостойкости и рассеиваемой мощности дисков. Хотя часть информации мы уже публиковали в журнале «Компьютерра» #515 от 21 октября, вы совершенно правильно сделали, заглянув на эту web-страницу! Поскольку тут мы публикуем ранее нигде не публиковавшиеся результаты измерений акустического шума почти трех десятков ходовых моделей таких дисков в различных режимах работы! И взглянув на наши графики, вы легко сможете выбрать себе самый бесшумный диск или понять, насколько ваш «любимец» шумит больше, чем самый тихий на данный момент диск.

Итак, приступим. Начнем по порядку.

В последнее время все более модным и актуальным стало создание малошумящих ПК. И здесь немаловажную роль приобретает акустический шум («звон», гул и стрекот), издаваемый винчестерами в работе. Вопрос бесшумности жестких дисков уже давно привлекает внимание и специалистов, и пользователей, и производителей самих дисков. Мы тоже неоднократно обращались к этой теме (см., в частности, «КТ» #381-382 и www.terralab.ru/storage/6423). Несмотря на многолетние усилия разработчиков, создать полностью бесшумный винчестер пока не удается, хотя производители, бесспорно, достигли определенного успеха — диски в целом стали работать заметно тише, чем их предшественники двух-трехлетней давности. Более того, нынешнее поколение ATA-винчестеров (даже семитысячников) характеризуется весьма низким акустическим шумом: если у вас в компьютере работают вентиляторы на видеокарте, процессорном кулере и в блоке питания, то шум вращения такого винчестера вы, скорее всего, не услышите вовсе, а стрекот его головок будет едва заметен.

Вместе с тем, если вы специально озаботились создать бесшумный компьютер, закупились «залманами» и прочей «атрибутикой» для снижения шума вентиляторов, то звук вращения шпинделя большинства современных накопителей на фоне еле слышных пропеллеров вы, по всей видимости, различите, но он не будет довлеющим. Таким образом, производители дисков постарались на славу, и сейчас уже сложно найти модель, не использующую малошумящие жидкостные динамические подшипники и «профилированное» позиционирование головок (см. линк выше). Нормой стало указывать в спецификациях дисков соответствующие значения как для шума простого вращения пластин (так называемый «звон», режим «idle»), так и при активном поиске информации, то есть быстром перемещении блока головок (так называемый «стрекот» или «треск», режим «seek»). Пользователь на основании этих данных с достаточной долей достоверности может сравнить бесшумность работы накопителей между собой (вот бы обязать производителей оптических приводов делать то же самое). Такие паспортные данные приведены и в наших таблицах: см. таблицу 1 и таблицу 2 в первой части обзора и таблицу 3 ниже.

И для наглядности сведены нами на диаграмму:

Паспортный акустический шум дисков в режимах вращения и поиска.

Из этой диаграммы можно видеть, что современные диски Maxtor, Seagate и Samsung — самые тихие по вращению, чуть громче них — IBM/Hitachi, и самые «звенящие» — это Western Digital (субъективно на слух это тоже так). Вместе с тем, стрекот (по паспорту) самый громкий — у всех Maxtor (кроме моделей толщиной 17 мм) и WD, а самый тихий — у Seagate и Samsung.

Таблица 3. Значения акустического шума дисков по спецификациям производителей и баллы согласно субъективному экспертному прослушиванию (меньше балл - ниже шум).
Диск, модель	Заявленный шум вращения, дБ	Заявленный шум поиска, тихий (громкий) поиск, дБ	Услышанный шум (ВЧ-звон) вращения, баллов	Услышанный гул (120 Гц) вращения, баллов	Услышанный шум поиска, баллов
Seagate Barracuda ATA V 120 Гбайт	25	28(33)	2	2	2
Seagate Barracuda 7200.7 160 Гбайт	25	28(34)	1	2	2
Maxtor 6Y120L0	27	35	1	1	3
Maxtor 6Y120P0	27	35	1	1	3
Maxtor 6Y120M0	27	35	1	1	3
Maxtor 6E040L0	27	28	1	1	1
Maxtor 4D040H2	30	31(36)	3	1	2
IBM Deskstar 180GXP 180 GB	30	—	3	2	3
Samsung SP1614N	27	28	2	2	3
Samsung SP1604N	27	28	2	3	3
Samsung SP0411N	26	27	2	2	2
WD Raptor 36,7	32	36	4	4	4
WD2000JB	34	35(36)	3	3	2
Seagate Cheetah 10K6	34	—	5	5	4

Однако на практике все далеко не так просто, и по субъективным ощущениям (то есть «на слух») винчестеры с одинаковой паспортной шумностью (или бесшумностью, как кому больше нравится) могут различаться весьма существенно, и наши сравнительные прослушивания — тому реальное подтверждение. Экспертами выступили мои избалованные уши. При сравнительном прослушивании (то есть, включая диски попеременно и сравнивая их между собой и с «эталонами») оценивался как шум вращения, точнее, высокочастотный звон, непрерывно издаваемый работающим диском, и его «надоедливость» (вот бы еще измерить «надоедливость» в децибелах), так и громкость «стрекота» при активном поиске (для этого запускались соответствующие тесты на измерение среднего времени доступа в программах AIDA32 и HDTach 2.61). Для определенности результаты прослушивания сведены в таблицу 3 по пятибалльной шкале (пятерка — самый громкий диск, единица — самый тихий, нуля не удостоился никто). Разумеется, эти данные относятся только к конкретным экземплярам «прослушанных» винчестеров (несмотря на «паспортизацию» акустики для всех моделей, я допускаю, что между одинаковыми дисками возможен некоторый разброс по шумности работы, особенно по 120-герцовому гулу от недостаточно хорошей сбалансированности шпинделя с пластинами).

Говоря об акустических свойствах накопителей, нельзя не сказать и о возможности программно управлять акустикой поиска через специальный регистр (подробности см., например, в прошлогодней статье на www.terralab.ru/storage/19632). Однако и здесь наблюдается некоторый прогресс по сравнению даже с прошлым годом. Если тогда почти все модели трехдюймовых дисков поддерживали опцию управления акустикой, и шум (стрекот) головок в режимах тихого (медленного) и громкого (быстрого) поиска заметно различался, то нынешние винчестеры, как правило, даже в режиме быстрого поиска весьма бесшумны. Поэтому использование отдельного режима тихого медленного поиска попросту теряет смысл! Более того, в части из современных дисков производители отказались совсем от поддержки регистра управления акустикой (или регистр формально поддерживается, но никакого влияния на скорость и шум поиска не оказывает). По этой причине мы не стали в этот раз испытывать винчестеры в режиме тихого медленного поиска (где это было возможно), хотя раньше в течение многих лет регулярно делали подобные тесты.

 

Измерения акустического шума дисков

Но все это лишь прелюдия. Теперь переходим к главному — к результатам наших измерений шумности дисков в различных режимах работы.

Для измерения уровня звукового давления мы использовали стенд на базе ПК с очень малым собственным уровнем шума, дополнительно звукоизолированным от акустической камеры, в которой проводились сами измерения. В качестве акустической камеры выступал корпус готового системного блока (формата midi-Tower ATX) с установленными туда компенентами (платой, процессором, блоком питания и пр.), а в качестве винчестера выступал испытываемый диск, установленный в стандартное посадочное место (3,5-дюймовый отсек) и жестко закрепленный там. При этом все компоненты «акустической камеры» были обесточены, кроме самого винчестера, который питался и управлялся дистанционно (с расстояния около 1 м) от измерительного ПК (при этом мы использовали канал Serial ATA, с переходником ABIT Serillel 2 в случае дисков UltraATA). Таким образом, испытываемый на шум винчестер был поставлен в совершенно реальные акустические условия обычного ПК (включая переотражения звука от стенок корпуса, вибрации/гул в шасси от диска и пр.).

В измерительном ПК располагалась звуковая карта Creative Audigi, сами измерения проводились в программе SpectraLab (со взвешиванием по кривой типа «А» — то есть в так называемых стандартных значениях дБА) при помощи одного микрофона, расположенного на небольшом расстоянии от испытуемого диска. Уровень фонового шума акустической камеры (при выключенном диске) был примерно на 10 дБ(А) меньше, чем шум самого тихого диска, а разультаты измерений для дисков были воспроизводимы, что позволяет нам говорить об адекватности наших измерений реальной картине относительной (друг относительно друга) шумности дисков. Подчеркну, что нами измерялся фактически уровень звукового давления, хотя напомню, что производители в спецификациях указывают сейчас уровень звуковой мощности, а не давления. Однако для измерения мощности звука требуется очень дорогостоящее оборудование и специальные многомикрофонные системы с последующей сложной обработкой результатов, что пока недоступно для нашей (редакционной) лаборатории.

Наши резульаты приведены к абстрактному относительному уровню, то есть они ни в коем случае не позволяют говорить об абсолютном (в понимании акустических спецификаций винчестеров) уровне шума дисков. Однако, как оказалось, наши измеренные данные неплохо коррелируют со значениями шума, указанными в спецификациях дисков. И это еще раз говорит в пользу адекватности нашего подхода к оценке относительной шумности дисков.

В процессе измерений мы регистрировали следующие парамерты:

1. Общий шум диска в режиме вращения (без обращений к пластине, режим Idle). Как правило, его основная часть состоит из относительно высокочастотных (1-10 кГц) шумоподобных компонент спектра (кстати, весьма надоедливых), однако встречаются и модели дисков, которые сильно «звенят» на определенных высоких частотах (см. скриншоты).

 

Шумоподобный ВЧ-спектр Seagate Barracuda 7200.7 160 Гбайт UltraATA/100.

 

 

Звенящий тон 3 кГц на спектре Seagate Barracuda 7200.7 160 Гбайт SerialATA.

 

2. Низкочастотный гул диска при вращении (по амплитуде основного тона частоты вращения; например, это 120 Гц для семитысячников). Этот гул, в частности, характеризует сбалансированность шпинделя с пластинами, и он часто «резонирует» в корпусе системного блока, создавая дополнительный акустический дискомфорт. Гул диска слышится нами именно как отдельный звуковой компонент шума диска, поэтому мы и выделили этот парамерт как самостоятельный, хотя по методике измерений он и входит в общий шум диска в ражиме Idle (измеряемый по пункту 1).

 

НЧ-гул и ВЧ-звоны на спектре шума вращения диска IBM Deskstar 180GXP (модель 180 Гбайт).

 

3. Шум диска в режиме активного поиска (режим Seek). Для этого запускался длительный тест измерения среднего времени доступа в программе AIDA32 (примерно 10 минут), и шум поиска усреднялся (программой SpectraLab) за длительный промежуток времени. Безусловно, в шум поиска автоматически входит и шум вращения, и «гул» (те же НЧ-гармоники вращения отчетливо видны на спектрах),

 

НЧ-гул и ВЧ-звоны на спектре шума вращения диска WD Raptor WD360GD.

 

однако поиск, как правило, заметно громче простого вращения (хотя бывают и исключения), поэтому шум поиска отчетливо выделяется на фоне вращения.

 

Спектр шума поиска того же диска WD Raptor WD360GD.

 

4. Регистрировались типичные спектры для каждого из режимов. По ним можно сделать вывод о том, какое частотный характер шума дисков. Это полезно не только с точки зрения технического анализа (например, производителем — чтобы нивелировать определенные проблемные места), но и нам с вами — чтобы понять, насколько надоедлив по звуку может быть тот или иной диск: как правило, равномерный белый шум менее досадлив, а отдельные ярко выраженные ВЧ-гармоники сильнее давят на ухо, хотя по мощности они могут оказаться примерно одинаковыми.

От методики переходим к результатам

 

Шум вращения

Результаты измерений шума вращения представлены на этой диаграмме:

 

Результаты измерений общего шума вращения дисков (режим Idle).

 

Относительные значения шума для каждого из дисков приведены в правой колонке, а рядом с ней слева мелким шрифтом показаны паспортные данные. Диски отсортированы от самого тихого (снизу) к самому громкому (сверху). Самими тихими по вращению оказались (в среднем) современные диски Maxtor (это так и по субъективным ощущениям): все модели «семитысячных» серий DiamondMax Plus 9 и 8 шумят на относительном уровне 23—24 дБА, а пятитысячник 2F040L0 — вообще самый тихий сейчас диск!

 

Спектр шума вращения диска Maxtor DiamondMax Plus 9 модель 6Y120M0.

 

(Отметим попутно, что прошлогодний тихий пятитысячник Maxtor 4D040H2 звенит куда заметнее их всех.) По сравнению с максторами Seagate Barracuda ATA V и 7200.7 лишь чуточку громче: относительный уровень тоже около 23—24 дБА, но в среднем они чуть выше в нашей таблице (да и субъективно на слух это подтверждается). Таким образом, реноме дисков Seagate как самых тихих пало под напором Maxtor. В тройку лидеров вошли также диски Hitachi новейшей серии Deskstar 7K250 на пластинах 80 Гбайт: хотя у нас подывал пока лишь один ее представитель, он вращался очень тихо. Вместе с тем, предыдущая серия IBM/Hitachi Deskstar 180GXP не отличается особо бесшумной работой: ее «звон» отчетливо слышен, да и в таблице она далеко от новичков (справедливости ради укажем, что это трехпластинная модель, тогда как все остальные на диаграмме — двухпластинные, кроме Maxtor 6Y200P0/6Y160P0 и WD2000xB).

Новые семитысячники Samsung на 80-гигабайтных пластинах, великолепные по производительности в настольных приложениях, уступают, тем не менее, лидерам по шуму (хотя и немного): 24,4—26 дБА, это явно выше, чем 23—24 (на слух тоже). Вместе с тем, они явно тише, чем их аналоги от WD — те «звенят» заметно громче всех остальных нынешних дисков (даже на слух), на относительном уровне 26—29 дБА. Зато новый пятитысячник Samsung — один из самых тихих дисков.

Для модели WD Raptor мы промерили три экземпляра (здесь показаны два из одной партии). Видно, что вращение у рапторов самое громкое (и существенно громче, чем у всех семитысячников!!!), хотя экземпляры заметно различаются по этому параметру (налицо ощутимый разброс шумовых характеристик). «Звон» у рапторов (а это именно неприятный высокочастотный звон-зуд, см. скриншот выше), такой же громкий, как умногопластинной SCSI-модели Seagate Cheetach 10K6 объмом 147 Гбайт (то есть вчетверо больше!). Таким образом, по бесшумности работы WD Raptor пока не может даже приблизиться к ATA-семитысячникам, и если вам необходима высокая производительность диска WD Raptor, то придется смириться с его громкой работой (впрочем, если у вас сильно шумят вентиляторы на процессоре, видеокарте и в системном блоке, то шум раптора не будет доминировать).

Гул вращения

Теперь переходим к низкочастотному гулу дисков. Результаты по амплитуде звука с частотой основного тона вращения дисков (120, 95 и 167 Гц для дисков 7200, 5400 и 10000 об./мин. соответственно) показаны на следующей диаграмме.

 

Результаты измерений НЧ-гула вращения дисков (режим Idle).

 

Тут уже разброс между дисками в нескольк раз выше, чем по общему шуму вращения. Это и не удивительно: естественный разброс сбалансированности пластин на шпинделе даже для дисков одной и той же модели (взгляните хоть на два раптора!) приводит к тому, что даже очень похожие диски могут гудеть по-разному. :) Мы же попробуем вывести закономерности «сбалансированности» определенных марок дисков.

Снова новые семитысячники Maxtor в среднем очень хороши: разброс относительных показаний невелик на фоне остаьлных соперников — от 8 до 14 дБА (гул в районе 8-10 на фоне шума 23—24 дБА субъективно практически неразличим)! Неплохо сбалансированы и барракуды Seagate — около 11 дБА в среднем при лучшем 5 дБА и худшем 16 дБА.Большой разброс гула свидетельствует о том, что Seagate не слишком заботится об этом параметре в своих дисках. И субъективно этот тул можно расслышать на фоне шума вращения для многих барракуд, хотя он и не давит на уши. Снова порадовал бесшумностью вращения новый Hitachi (у старого IBM 180GXP гул отчетливо слышен и надоедает).

Семитысячники Samsung P80 гудят ощутимо: от 13 до 22 дБА в относительных значениях. То есть для них в еще большей степени справедлив упрек о пренебрежении высокой степенью сбалансированности пластин на шпинделе. Возможно, это и не скажется на надежности дисков (хотя кто знает), но вот слушать такой гул по 8 часов в сутки (если ваши вентиляора сами не ревут до безобразия) тяжеловато. Так что покупая такой Samsung (польстившись, например, его быстродействием), вы можете натолкнуться на гудящий экземпляр.

 

Спектр шума вращения диска WD2000BB.

 

У семитысячников WD тоже большой разброс по гулу: от 10 до 21 дБА. То есть в среднем они гудят даже меньше, чем аналогичные самсунги, хотя пластин у них больше. Гул дисков WD был отчетливо слышен почти всегда (кроме модели WD1600BB). Наконец, WD Raptor лишь подчеркивает невысоко внимание WD с балансировке пластин и гудит неприлично громко (конечно, лишь на фоне современных бесшумных ATA-дисков; по сравнению с IDE-дисками 2-3 летней давности или SCSI-дисками Seagate Cheetah 10K6 рапторы вполне конкурентоспособны).

Шум поиска

А теперь посмотрим, что у нас с шумом (треском или стрекотом) при активном поиске. Тут оказалось, что расклад брендов по группам бесшумности значительно поменялся.

 

Результаты измерений шума поиска дисков (режим Seek).

 

Прежде всего, хочется отметить, что тихони-максторы DiamondMax Plus 9 взлетели наверх — их стрекот оказался одним из самых громких среди конкурентов (35-38 дБА по нашей относительной шкале).

 

Спектр шума поиска диска Maxtor DiamondMax Plus 9 модель 6Y120M0.

 

Порой, даже громче, чем у WD Raptor (37-38 дБА)!!! Здесь надо сделать одно лирическое отступление. Дело в том, что, на мой взгляд и на взгляд некоторых производителей дисков, уровень шума поиска у настольных дисков значительно менее важен, чем шум вращения. Действительно, типичная работа диска в составе настольного ПК (не сервера или рабочей станции) предполагает относительно небольшой временной процент блуждений головок по пластинам. То есть стрекот поиска вы слышите при этом не так уж часто (если, конечно, ваша работа за ПК не заключается в исполнении задач, которые непрерывно работают с диском). И даже хорошо, что время от времени вы его слышите — так спокойнее. :) Зато шум вращения вы слышите постоянно, и именно он будет наиболее надоедлив, если остальные шумы ПК (вентиляторы) находятся в разумных пределах. Поэтому, на мой взгляд, высокий шум поиска у максторов — не такой уж большой недостаток исходя из типичного профиля их использования «на столе». Зато громкий стрекот WD Raptor может оказаться весьма ощутим, если эти диски предполагается использовать в составе бюджетных серверов или мощных и активно работающих рабочих станций.

А что же другие ATA-диски? Победителями по тишине поиска вышли... максторы!!! :) Но уже не производительные семитысячники, а бюджетные «тонкие» модели с замедленным поиском. Их поиск шумит всего на 0,5—1 дБА больше, чем вращение, то есть он фактически неслышен на фоне вращения! Большой разброс по шуму поиска оказался у сигейтовских барракуд: от 28 до 36 дБА, причем большинство дисков при этом шумит достаточно сильно — 34-36 дБА, лишь немногим тише типичных Maxtor DiamondMax Plus 9.

 

Спектр шума поиска диска Hitachi Deskstar 7K250 (160 Гбайт, 2 Мбайт буфер).

 

Тише всех (из быстрых семитысячников) поиск, видимо, у дисков Hitachi/IBM (около 30 дБА). А самсунги и WD обосновались в нижней части диаграммы — их поиск достаточно тих, причем субъективно он кажется тише у WD, потому что они громче вращаются, хотя по цифрам поиск немного тише у самсунгов: 30—31 дБА для Samsung P80/V80 и 32—34 для WD.

Для желающих попробовать навести корреляцию между шумом поиска и среднем временем поиска (по идее, они могут зависеть друг от друга) я приведу диаграмму для среднего времени доступа к диску. Честно говоря, на мой взгляд, никакой четкой корреляции не прослеживается! А если учесть, что два «верхних» по скорости поиска макстора имеют укороченные пластины, то получается даже наоборот: самые громкие модели (то есть максторы) «ищут» даже медленнее остальных.

 

Среднее время доступа к дискам.

 

 

Выводы

Чтобы подытожить наши исследования шумности работы современных настольных ATA-винчестеров, приведу грубые оценочные рейтинги дисков (по производителям) в порядке возрастания их шумности:

Уровень шума	Шум вращения	Гул вращения	Шум поиска
Самый тихий	Maxtor Fireball 3 Samsung V80	Maxtor Fireball 3	Maxtor Fireball 3 DiamondMax Plus 8
	Maxtor DiamondMax Plus 9 и 8	Maxtor DiamondMax Plus 9 и 8	Hitachi/IBM 7K250/180GXP
	Seagate Barracuda (ATA V, 7200.7)	Seagate Barracuda (ATA V, 7200.7)	Samsung P80, V80
	Hitachi/IBM 7K250/180GXP	Hitachi/IBM 7K250/180GXP	WD Caviar SE, HP
	Samsung P80	WD Caviar SE, HP	Seagate Barracuda (ATA V, 7200.7)
	WD Caviar SE, HP	Samsung P80	Maxtor DiamondMax Plus 9
Самый громкий	WD Raptor	WD Raptor	WD Raptor

Что ж, победителем по тишине (по сумме «трех попыток») выходит самый медленный диск (кто бы сомневался) — пятитысячник Maxtor Fireball 3. Очень близок к его лаврам (по тишине, конечно, а не по неторопливости) бюджетный семитысячник Maxtor DiamondMax Plus 8. Бесспорным аутсайдером (по бесшумности) является, конечно, самый быстрый ATA-диск — WD Raptor. А вот среди мэйнстримовых семитысячников наблюдается «конкурэнция»: самые тихие по вращению Maxtor и Seagate громче других в поиске (видимо, для «стола» это наилучшее соотношение), тогда как более тихие в поиске WD Caviar и Samsung P80 «звенят» и «гудят» при вращении. Мне также понравился своей бесшумностью новый Hitachi Deskstar 7K250 (хотя по единственному экземпляру рано делать выводы о всей серии). В общем, выбор между скоростью и бесшумностью делать вам — по своему усмотрению. Не забудьте только, что для того, чтобы наслаждаться бесшумным винчестером, нужно позабоиться и о бесшумности остальных деталей ПК. Как? Cм., например, статьи на www.terralab.ru/supply/29101 и www.terralab.ru/supply/25199.

За предоставленные для испытаний диски благодарим компании «ASBIS Москва», «Никс», агенства «Бизнес Комьюникейшн» и «EAST SIDE Communications», а также московское представительство компании Samsung.