Винчестеры для настольных ПК, осень 2003. Часть 1. Основные тенденции отрасли и модельные ряды
АрхивНакопителиИcчерпывающий обзор жестких дисков форм-фактора 3,5 дюйма с интерфейсами Serial ATA и UltraATA/100/133, доступных к осени 2003. Состояние отрасли, модельные ряды дисков с пластинами 60-80 Гбайт.
См. остальные части нашего обзора:
Часть 2: Измерение акустического шума дисков.
С момента выхода прошлого большого обзора жестких дисков (http://www.terralab.ru/storage/19612/) прошло уже больше года. Фактически сменилось целое поколение (а то и два) настольных накопителей с интерфейсом ATA. Пришла пора порадовать вас подробным обзором винчестеров для настольных ПК, то есть форм-фактора 3,5 дюйма с интерфейсами Serial ATA и UltraATA.
Введение
Жесткий диск является одним из ключевых компонентов ПК. Ведь именно он во многом определяет, как быстро на вашем компьютере запускаются нынешние «тяжелые» приложения, обрабатываются большие объемы данных, копируются файлы, подгружаются новые уровни насыщенных событиями и обстановкой игр, уже не говоря о комфортности работы с видео, аудио или графикой. Даже ставшие неофициальными стандартами для оценки общего быстродействия компьютерной системы тесты серий SYSmark и Winstone показывают, что производительность компьютера при исполнении типичных офисных и профессиональных задач не в последнюю очередь зависит от скорости дисковой подсистемы и модели винчестера. Недаром в нынешнем году наметилась глобальная тенденция перехода на простейшие RAID-массивы уровня 0 (stripe) вместо одиночных ATA-дисков — поддержка этих массивов (для интерфейса Serial ATA) появилась в южных мостах чипсетов всех ведущих производителей, а начало положил, безусловно, южный мост ICH5R от Intel, выпущенный в апреле этого года и задавший планку для остальных. Нельзя не отметить и то, что производительность компьютеров двух-трехлетней давности можно повысить, если всего лишь заменить старый винчестер современным — более быстрым и емким, продлив жизнь ПК еще на год-два.
Безусловно, важны не только скорость и объем, но и надежность жесткого диска: ведь его отказ чреват куда более серьезными последствиями, нежели отказ процессора, памяти или системной платы. В некоторых случаях потеря уникальных данных наносит ущерб, в десятки и сотни раз превышающий стоимость самого диска. Поэтому полезность массовой поддержки простейших RAID-массивов уровня 1 (mirror) появившейся в этом году в чипсетах для дешевых ПК очевидна.
Если пару лет назад индустрия жестких дисков (особенно для настольных применений) находилась в кризисе, что привело к слиянию компаний Maxtor и Quantum, уходу из «настольного» бизнеса Fujitsu и продаже винчестерного бизнеса IBM компании Hitachi, то сейчас ситуация, похоже, стала выправляться. В прошлом году было продано почти 220 миллионов накопителей (по сумме всех сегментов рынка), в этом году должно быть реализовано более 230 миллионов, а в 2004 и 2005 годах (по прогнозу компании IDC) — 260 и 290 миллионов соответственно. То есть ежегодный прирост составит около десяти процентов, что по нынешним меркам индустрии информационных технологий совсем неплохо.
|
Рис. 1. Рост продаж жестких дисков в четырех сегментах рынка |
Из каких же составляющих складывается этот рост (см. рис. 1)? Продажи дисков для настольных ПК растут слабо — менее 1% (!) за прошедший год и в перспективе всего около 5% ежегодно. И это при том, что на этот сегмент приходится около 70% от общего числа накопителей на рынке. За счет чего же должен быть достигнут 10-процентный рост? Оказывается, за счет накопителей для серверов (Enterprise) и особенно мобильных компьютеров — около 13% годового прироста. Однако главные надежды производители возлагают на сектор накопителей для потребительской электроники (цифровых аудио/видеомагнитофонов, игровых приставок и пр.). Здесь уже в будущем году ожидается 40-процентный рост продаж, в последующие несколько лет эта планка будет преодолена, и в 2007 году диски «для быта» составят почти 20% от общего числа продаваемых накопителей! Отметим, что винчестеры для потребительской электроники уходят корнями именно в настольные модели жестких дисков. Как правило (на данный момент) это накопители форм-фактора 3,5 дюйма, в основе которых лежат те же самые технологии (пластины, головки, механика и даже корпус). В лучшем случае они отличаются пониженным уровнем шума и специальной микропрограммой, оптимизированной именно для «бытовых» задач (например, для работы с многопоточными мультимедиа-данными в цифровых магнитофонах). Поэтому наше сегодняшнее рассмотрение сугубо десктопных винчестеров будет иметь некоторое отношение и к дискам для потребительской электроники.
|
Рис. 2. Раздел рынка жестких дисков (по сумме всех сегментов, |
Кратко взглянем на основных игроков и текущую ситуацию на рынке винчестеров (см. рис. 2). Сегодня безусловно лидирует компания Seagate, год назад пропустившая было вперед объединенную Maxtor+Quantum, однако благодаря грамотной политике в управлении сумевшая вернуться на первую позицию. Далее следует Maxtor, и догнать этих двух гигантов пока никому не под силу. Western Digital уверенно держит третье место, заметно опережая всех остальных. Отметим, что свою «бронзу» WD делает только за счет настольных и «консьюмерских» (по сути тех же настольных) дисков, поскольку не имеет продуктов для Mobile и Enterprise (SCSI) сегментов (если не считать недавно появившийся WD Raptor, который занимает промежуточную между Desktop и Enterprise позицию и пока погоды не делает). IBM/Hitachi — на четвертом месте, а Samsung пока на пятом, хотя строит наполеоновские планы, желая в 2005 году стать самым крупным в мире производителем винчестеров (см. www.terralab.ru/storage/23897). Остальные производители винчестеров нас сегодня не интересуют, поскольку не выпускают моделей для ПК.
Не части плотность
За почти полувековую историю (а первый «винчестер» появился в 1956 году) накопители на жестких дисках увеличили свою емкость почти в 100 тысяч раз, причем оказалось, что рост плотности записи на магнитные пластины неплохо описывается эмпирическим законом Мура для числа транзисторов в интегральных микросхемах. С завидной регулярностью плотность записи удваивалась каждые полтора года, а в последние несколько лет даже немного быстрее (рис. 3). Кстати, характерный минимальный размер продольных элементов передовых микросхем и битов магнитной записи сейчас почти равны — около 50 нм, — то есть в современных винчестерах применяются самые что ни на есть нанотехнологии.
|
Рис. 3. Рост плотности записи в настольных жестких |
Однако (и это новая тенденция), в последний год скорость роста плотности записи в жестких дисках явно снизилась. Первый настольный накопитель на 80-гигабайтных пластинах появился вроде бы «в срок» — в начале прошлой осени (см. www.terralab.ru/storage/19817), однако, по большому счету, тем дело и ограничилось — обновленные линейки всех производителей были представлены в магазинах, как правило, моделями на пластинах емкостью 60, а не 80 Гбайт. Это и Seagate Barracuda ATA V (одни из первых на рынке, см. www.terralab.ru/storage/20795), и IBM Deskstar 180GXP (Vancouver 2 или IC35LxxxAVV207), и Samsung SV60, и диски Western Digital. Даже Maxtor по сей день продает модели, формально (по спецификациям) использующие технологию 80-гигабайтных пластин, но практически имеющие емкость на пластину от 60 до 70 Гбайт (об этой путанице мы еще поговорим). И лишь с минувшего лета начался переход на пластины емкостью 80 Гбайт: появились в продаже диски Seagate Barracuda 7200.7, Samsung SP80/SV80, Hitachi Deskstar 7K250 (HDS7225xxVLAT). Причем для некоторых производителей (например, Seagate) он был довольно болезненным: ранние модели «Барракуд» 7200.7, в небольших количествах попадавшие на прилавки еще весной, отличались, судя по многочисленным свидетельствам, весьма низкой надежностью и посредственной производительностью. Таким образом, точку «80 Гбайт» на показанном слева графике можно сместить ближе к середине 2003 года.
Недавно Seagate объявила ATA-диск с 100-гигабайтными пластинами, который должен появиться на рынке где-то в ноябре. То есть если раньше каждый шаг производителей приводил к удвоению плотности записи (пластины по 10, 20, 40 или 80 Гбайт), то сейчас даже 25-процентный прирост считается прогрессом. Пока неясно, последуют ли примеру Seagate другие игроки рынка, однако у них в планах значатся накопители на 120-гигабайтных пластинах (снова не удвоение, а «уполторение» плотности), которые должны появиться в самом конце текущего, но вероятнее все же — в начале следующего года.
В чем причина замедления роста плотности записи? Подробное рассмотрение данного вопроса упирается в детальное исследование современных технологий магнитной записи и выходит за рамки нашего сегодняшнего обзора. Однако можно отметить, что тот самый теоретический парамагнитный предел плотности записи, которого все боялись два-три года назад и который был преодолен позднее в лабораторных условиях путем различных ухищрений, на самом деле реально (для массовых дешевых продуктов) оказывает влияние, снижая надежность и процент годных изделий с плотностью записи, близкой к этому самому пределу. Видимо, без прорыва в исследованиях и технологиях не обойтись.
Serial ATA
Еще одной новой технологией в настольных накопителях, под знаком которой проходил весь 2003 год, стал интерфейс Serial ATA. И снова — еще одна новация была весьма неоднозначно встречена рынком! Нет, конечно, ведущие производители компьютерного «железа» с воодушевлением откликнулись на почин корпорации Intel и сообщества Serial ATA (см. www.serialata.org) о переходе на высокоскоростной последовательный интерфейс для накопителей взамен неотвратимо устаревающего параллельного интерфейса UltraATA, сиречь шины IDE. За последний год, как грибы после дождя, расплодились всевозможные контроллеры нового интерфейса, и о многих из них мы писали на нашем сайте — см., например, обзоры:
• «Serial ATA: первые признаки жизни».
• «Serial ATA на IDF в Сан-Хосе: технические подробности».
• «Seagate Barracuda Serial ATA V — обзор первого диска с новейшим интерфейсом».
• «Сравнение трех контроллеров Serial ATA».
• «Контроллер Silicon Image SiI3112A: интерфейс Serial ATA от законодателя мод».
• «Внешний винчестер — по Serial ATA? Легко!».
• «Контроллер Adaptec Serial ATA RAID 1210SA».
• «Контроллер Promise SATA150 TX4: Serial ATA для любителя и профессионала».
• «Контроллер Promise SATA150 TX2plus: Serial ATA и UltraATA/133 в одном флаконе».
• «Подключаем IDE-диски и CD/DVD-приводы к Serial ATA. В том числе — по-горячему!».
• «Подключаем внешние накопители по SerialATA, FireWire и USB 2.0 — комплекс решений от ViPowER».
• «По следам IDF Fall 2003: настольные и серверные системы».
Позднее Serial ATA даже стал стандартом де-факто в южных мостах настольных чипсетов.
|
Большинство современных |
Первый чипсет со встроенным |
Однако покупатели не спешили выкладывать деньги за Serial ATA-диски, которые поначалу стоили на 10–20 долларов больше, чем их полные аналоги с интерфейсом UltraATA, но при этом не сулили фактически никаких выгод за исключением тонкого кабеля (с весьма нежным и не очень надежным креплением) и «в теории» более надежной передачи данных от диска к контроллеру и обратно. Как показали испытания, модели винчестеров, отличающиеся только интерфейсом Serial ATA или UltraATA/100 (с одинаковым объемом, кэш-буфером и емкостью пластин), реально демонстрировали практически одинаковое быстродействие, несмотря на теоретическую разницу в скорости интерфейса (150 Мбайт/с против 100). Отчасти это было обусловлено тем, что сами диски имели куда более низкую скорость чтения/записи пластин, нежели интерфейсы, — не более 60 Мбайт/с у современных моделей. И если учесть, что контроллер Serial ATA на материнской плате (а тем более отдельная PCI-карта контроллера) тоже доставался не даром, выгода от сопричастности к «новейшим технологиям» превращалась в сплошные потери. В частности, Maxtor, выпустив год назад большую партию дисков Serial ATA, была вынуждена долгое время хранить их на складе из-за отсутствия спроса. Лишь летом ситуация стала меняться к лучшему — по цене накопители Serial ATA почти сравнялись с аналогичными UltraATA-дисками, встроенные в чипсет контроллеры Serial ATA обходились покупателю «почти» бесплатно, да и общественное мнение явно клонилось в «последовательную» сторону. В результате сейчас мы имеет неплохую популярность винчестеров для Serial ATA и рост их продаж.
|
Рис. 4. Планы перехода индустрии на последовательные |
Между тем Serial ATA продолжает развиваться, регулярно выходят дополнения к его спецификациям (см., например, последний из указанных выше обзоров), интерфейс плавно мигрирует к новой версии Serial ATA II, а также в сторону профессиональных систем хранения данных, получая развитие в качестве замены SCSI — Serial Attached SCSI или SAS.
7200 оборотней
Следующей тенденцией стало повышение рыночной доли дисков со скоростью вращения шпинделя 7200 об./мин. — взамен моделей с 5400 об./мин. Строго говоря, она зародилась еще пару-тройку лет назад, но в нынешнем году проявилась наиболее ярко: судя по текущему ассортименту компьютерных салонов, век пятитысячников в настольных ПК почти закончился. Львиная доля розничных продаж (и ощутимая доля OEM-закупок) приходится именно на семитысячники, а пятитысячники расходятся в основном по крупным сборщикам компьютеров и встраиваются только в те системы, где на счету каждый доллар, а производительность не важна (например, офисные ПК низшего ценового диапазона).
В 2003 году семитысячников было продано больше, чем пятитысячников. Причем объем продаж последних даже начал падать. В этих условиях компании вынуждены предлагать более широкий ассортимент накопителей категории 7200 об./мин., в том числе, что-либо на замену пятитысячникам. Иными словами, дать пользователю ряд недорогих семитысячников, тогда как ранее диски класса «7200» традиционно считались моделями высшего ценового диапазона.
|
Рис. 5. Рост продаж IDE-дисков категорий 7200 и 5400 об./мин. |
Поэтому основной тенденцией стал резкий рост ассортимента в модельных рядах семитысячников и сокращение (а то и вовсе снятие с производства, как у IBM/Hitachi) модельного ряда пятитысячников (для Desktop-сегмента). Если пару лет назад все производители имели только по одной серии семитысячников (одинаковой плотности записи), то начиная с 2002 года у двух из них (IBM и WD) уже появились по две серии таких дисков, а сейчас модельный ряд у всех пяти компаний стал еще разнообразнее (см. табл. 1). Богатство ассортимента обусловлено возможностью манипулировать несколькими параметрами: интерфейсом (SATA или UATA), объема буфера (2 или 8 Мбайт), емкостью накопителя (от 30 до 250 Гбайт), емкостью пластин (60 или 80 Гбайт) и простотой/дешевизной конструкции (например, «полпластинные» одноголовочные диски уменьшенной толщины у Maxtor и Samsung).
|
Тонкие винчестеры от Maxtor и Samsung. |
Диски же со скоростью 5400 об./мин. более активно используются в игровых и Интернет-консолях, цифровых магнитофонах и пр. Здесь им обеспечена еще долгая жизнь и развитие. Хотя в некоторых случаях и тут уже начинают применять бесшумные семитысячники.
|
Таблица 1. Основные технические характеристики ATA винчестеров |
Таблица 2. Основные технические характеристики IDE винчестеров |
Более того, год нынешний знаменателен еще одним прорывом на ниве «оборотней». Western Digital выпустила первый в мире ATA-диск со скоростью вращения 10 000 об./мин. — знаменитый WD Raptor с интерфейсом Serial ATA (фото справа). И хотя он позиционируется компанией скорее как Enterprise-диск (то есть для профессиональных применений — как дешевая замена SCSI-дисков) и имеет соответствующую SCSI-дискам большую наработку на отказ, высокую надежность, сопровождается пятилетней гарантией и даже использует 36-гигабайтный шаг объема пластин (сами пластины уменьшенного диаметра — тоже как в дисках SCSI), его с не меньшим успехом можно использовать и в высокопроизводительных персональных компьютерах или, например, мощных игровых ПК. Этот накопитель уже завоевал множество наград тестовых лабораторий, и недавно объявлено второе поколение WD Raptor емкостью 72 Гбайт, что больше «подходит» для нынешних настольных ПК.
К слову, ведущие конкуренты WD — компании Seagate и Maxtor — довольно скептически отнеслись к этому шагу (и не удивительно — ведь у обоих в арсенале есть более дорогие десятитысячники с интерфейсом SCSI). Как поведали мне в частных беседах руководящие работники Seagate и Maxtor, в их лабораториях есть десятитысячники с интерфейсом Serial ATA, которые практически готовы к выпуску, однако пока нет смысла продавать такие модели, поскольку они не востребованы рынком в должных количествах: профессионалы все равно предпочтут SCSI-диски, а для массового «настольного» рынка они пока дороговаты.
Большие буфера
Еще одной особенностью и тенденцией этого года в современных настольных дисках стало появление у всех производителей моделей с кэш-памятью объемом 8 Мбайт. Как мы помним, весной прошлого года компания Western Digital выпустила первые в мире модели настольных ATA-накопителей с буфером 8 Мбайт (как у многих профессиональных накопителей с интерфейсом SCSI) вместо традиционного 2-мегабайтного. Если поначалу модели с большими буферами были заметно дороже обычных, то в нынешнем году эта разница существенно снизилась и сейчас едва доходит до 5–10 долларов. Вместе с тем, большой буфер может обеспечить солидный прирост производительности в ряде пользовательских задач (не во всех). Поэтому почин WD был дружно подхвачен конкурентами, и сейчас «буферастые» семитысячники есть у всех пяти игроков настольного рынка накопителей. Мало того, большой буфер проник и в мобильные винчестеры — см., например, обзор на www.terralab.ru/storage/25284.
Таким образом, 8-мегабайтный буфер с легкой руки WD становится стандартом де-факто в высокопроизводительных настольных семитысячниках (в пятитысячниках по-прежнему главенствует кэш 2 Мбайт), однако дальше повышать объем кэша в настольных моделях производители пока не торопятся. По их мнению, в нынешних задачах это не принесет реального ускорения.
Объемы
Это банально, но объемы винчестеров неуклонно растут. Если год назад, в эпоху 40-гигабайтных пластин, трехпластинные модели вмещали около 120 Гбайт, то нынче, для 80-гигабайтных пластин, эта цифра удвоилась (250 Гбайт, при этом пластина вмещает до 83 Гбайт за счет резервных областей или более плотной разметки). И если года два-три назад ведущие производители использовали четырехпластинные конфигурации в старших моделях накопителей, чтобы получить максимальный объем, так необходимый некоторым пользователям, то теперь даже трехпластинных с избытком хватает для «настольных» нужд. А если кому и не хватает, так можно составить «почти бесплатный» Serial ATA RAID-массив из двух 250-гигабайтных «малюток» и получить полтерабайта, и даже четырехдисковый массив SATA RAID (фото внизу), чтобы наслаждаться вожделенным Терабайтом! Однако массовый «настольный» пользователь по-прежнему предпочитает почему-то диски объемом лишь 80 или 120 Гбайт, которые стоят нынче в районе сотни долларов. И что странно — для повседневных дел такого объема вполне достаточно, если регулярно удалять ненужные файлы. Видимо, должно произойти что-то кардинальное в «аппетитах» операционных систем и приложений следующего поколения, чтобы у массового пользователя возникла насущная потребность в дисковых объемах 200 Гбайт и выше.
|
Новый четырехканальный контроллер |
Более того, непритязательным пользователям за глаза хватает и 20–40 Гбайт, что уже начинает входить в противоречие с планами производителей — для получения дисков с такой емкостью из, скажем, 100-гигабайтных пластин приходится не просто использовать лишь одну сторону пластины (с этим производители смирились), но даже искусственно урезать ее полезный объем. Впрочем, думаю, компании смогут убедить потребителя, что минимально необходимый ему объем диска — это как раз одна полная сторона магнитной пластины, изготавливаемой по текущей технологии. В нашем обзоре участвуют три такие модели — два семитысячника и один пятитысячник объемом по 40 Гбайт. И, кстати, работают такие малютки отнюдь не как черепашки.
Держим удар
Ударостойкость (то есть способность «держать удар») у всех современных трехдюймовых винчестеров находится на достойном уровне, причем как в выключенном состоянии, так и в режиме чтения/записи. С тех пор как года три назад все «дискостроители» озаботились применением специальных технологий (об этом можно почитать, например, в «КТ» #346 или на www.terralab.ru/storage/5599), ситуация почти не изменилась, и достигнутые тогда значения ударо- и вибростойкости накопителей актуальны и по сей день (см. табл. 1 и 2). Сейчас все настольные модели обладают достойной ударостойкостью при хранении и в работе, а при транспортировке изделия в специальной упаковке могут выдерживать встряски до 1000 g.
По вполне понятным причинам мы не проводили «полевых испытаний» (и тем более не измеряли предельных значений) ударостойкости накопителей, поэтому судить о ней можно только по спецификациям дисков (о небольшом подобного рода «полевом опыте» см. предыдущую ссылку). Мне, однако, не раз приходилось слышать, что упавший на пол современный винчестер после этого прекрасно работал. И все же без нужды ронять накопители не стоит.
Теплый, еще теплее
Один из вопросов, связанных с надежностью долговременной работы дисков, — это их нагрев. Для всех настольных дисков допустимый температурный диапазон лежит в пределах 5–55 градусов по Цельсию. Реально ни один винчестер, грамотно закрепленный в металлической оболочке корпуса ПК (а не зажатый со всех сторон в пластмассовом мобайл-рэке или свободно лежащий невесть где), не нагревается выше 50 градусов, если, конечно, отвод воздуха из корпуса не нарушен и мы не в знойной пустыне. Поскольку испытания дисков заняли несколько дней, обеспечить идентичные температурные условия окружения не представлялось возможным, а без этого точное сравнение температуры нагрева дисков лишено смысла (проведение испытаний в термокамере для нас непозволительная роскошь). Поэтому своих данных мы приводить не будем. А о степени нагрева разных моделей можно судить по потребляемой электрической мощности (рис. 6), которая приводится в спецификациях всех дисков (см. табл. 1 и 2). Будем надеяться, что при одинаковом теплоотводе эти данные пропорциональны нагреву дисков, работающих в том или ином режиме (вращение пластин, чтение/запись, активный поиск).
|
Рис. 6. Потребляемая мощность настольных |
Еще один немаловажный параметр — максимальный ток потребления в момент старта (при разгоне пластин до номинальной скорости). Для большинства нынешних ATA-дисков ток от источника +12 В при этом может доходить до 2,8 А, то есть блок питания компьютера должен быть способен переносить кратковременные импульсные нагрузки по шине 12 В (все блоки стандарта ATX 2.03, то есть «под Pentium 4», этому условию удовлетворяют). Особенно велика нагрузка на БП, когда одновременно запускается сразу несколько винчестеров (например, в RAID-массивах).
В следующей части мы рассмотрим акустические свойства современных настольных моделей дисков.
Часть 2: Измерение акустического шума дисков.
