Обзор мобильных винчестеров IBM и Toshiba

Мобильные винчестеры, то есть жесткие диски форм-фактора 2,5 дюйма для применения в ноутбуках, - традиционно редкие гости во всевозможных обзорах накопителей. Обозреватели в лучшем случае ограничиваются перечислением их паспортных характеристик и областей применения. Встретить же оригинальные тестирования производительности двухдюймовых дисков почти невозможно, тогда как испытаниями трехдюймовых настольных моделей (IDE и SCSI) пестрят печатные и интернет-страницы. Вместе с тем, мобильные компьютеры (ноутбуки) сейчас находят все более широкое распространение, постепенно вытесняя настольные модели из ряда сфер применения. А производительность ноутбуков (как, впрочем, и настольных ПК) в немалой степени зависит и от скорости установленных там винчестеров. Более того, сейчас намечается тенденция применения двухдюймовых моделей винчестеров в некоторых видах настольных компьютеров (с малым форм-фактором) и даже компактных серверов!

Еще одной большой сферой применения мобильных винчестеров стала в последнее время область переносных накопителей/хранителей информации. С одной стороны, получили распространение «винчестерные» MP3-плееры (см. www.ferra.ru/online/multimedia/5260) и фотоархивы (позволяющие сбрасывать на себя фотографии с цифровых камер без помощи компьютера, см. www.ferra.ru/online/digiphoto/16646), а с другой - распространение высокоскоростных интерфейсов USB 2.0 и IEEE 1394 играет на руку повышению скорости и удобства пользования переносных винчестеров (см., например, www.ferra.ru/online/storage/17271), где они начинают вытеснять различные дискеты (FDD, ZIP, SuperDisk), компакт-диски и прочие аналогичные устройства. Этому в немалой степени способствуют возрастающие объемы мультимедийной и пользовательской информации с развитием современного программного обеспечения и более требовательным подходом к качеству аудио и видео.

Везде в таких устройствах немаловажную (если не главную) роль играют характеристики и быстродействие применяемого мобильного винчестера, а производительность и удобство пользования устройством в целом может в немалой степени определяться именно установленной там моделью винчестера. То есть важность обзоров и сравнительных тестирований двухдюймовых жестких дисков в популярной компьютерной литературе нельзя недооценивать. Поэтому мы решили начать постепенно исправлять положение с недостатком таких статей и время от времени знакомить вас не только с паспортными данными новых «ноутбучных» дисков, но и проводить самостоятельные сравнительные испытания их производительности. Начнем с малого.

Для начала в этой статье мы познакомим вас с двумя представителями очень популярных серий мобильных дисков IBM и Toshiba, которые часто используются в недорогих современных и недавнего пошлого ноутбуках, а также встречаются в переносных накопителях. А заодно сравним их с настольными дисками современных экономических серий, чтобы понять, на какие жертвы скорости нам приходится идти, работая на ноутбуках вместо настольных ПК.

Компания IBM сейчас является лидером на рынке мобильных винчестеров, заметно опережая конкурентов. Основой ее линейки дисков с форм-фактором 2,5 дюйма составляют три современные серии накопителей: Travelstar 60GH, Travelstar 40GN и Travelstar 60GNX.

Четыре популярные модели серии Travelstar 40GN имеют объем от 10 до 40 Гбайт и базируются на пластинах емкостью 20 Гбайт и плотностью записи 34 Гбит/кв. дюйм (это даже чуть выше, чем у нынешних настольных IDE-винчестеров IBM, которые имеют плотность около 30 Гбит/кв. дюйм). При скорости вращения пластин 4200 об./мин. (то есть средней латентности 7,14 мс; это традиционная скорость вращения у современных мобильных винчестеров) все четыре модели этой серии (IC25N010ATCS04, IC25N020ATCS04, IC25N030ATCS04 и IC25N040ATCS04) имеют среднее время поиска 12 мс при максимальном в 23 мс и минимальном (между соседними трэками) в 2,5 мс. То есть несмотря на меньший ход блока головок при перемещении в пределах пластины по сравнению с трехдюймовыми настольными дисками, это перемещение у мобильных дисков происходит немного медленнее, чем даже у самых дешевых настольных IDE-дисков со скоростью вращения пластин 5400 об./мин. Максимальная скорость чтения с поверхности пластин, разбитых на 16 зон записи (для всех нынешних мобильных серий IBM), составляет 245 Мбит/с, что также заметно меньше, чем у настольных дисков (впрочем, меньший диаметр пластин и скорость вращения не позволяет тут надеяться на большее). Интерфейс UltraATA/100 (ATA-5) и буфер 2 Мбайт удачно компенсируют «недобор» в других областях.

Оснащенные жидкостными динамическими подшипниками (Fluid Dynamic Bearing, FDB) эти диски достаточно тихие: две младшие модели «шумят» на уровне 21 дБА при вращении и 27 дБА при поиске (это примерно как Segate Barracuda ATA IV), а две старшие - на уровне 24 и 31 дБА соответственно. Ударостойкость у этих дисков тоже на достойном уровне: 200G в процессе работы (для времени удара 2 мс) и до 800G при хранении (1 мс). Потребляемая дисками мощность (напомню, что все современные мобильные диски питаются только от одного напряжения - 5 вольт) составляет 4,7 ватт при старте и не превышает 2,3 ватт в процессе работы (менее 1 ватта при простом вращении пластин без обращения к данным).

Для разновидности этих дисков в повышенной надежность (буква X вместо S в названиях моделей) заявлено рекомендуемое количество часов использования 732 ежемесячно (то есть круглосуточно), тогда как для обычных моделей - это всего 333 часа (примерно 11 часов ежедневно, персональные ноутбуки редко используются в более активном режиме). Платой за это служит меньший температурный диапазон работы: от 5 до 40 градусов для «X» против 5-55 градусов для «S»-моделей. Ниже мы испытаем одну из моделей этой серии - с емкостью 20 Гбайт.

Базовую серию «мобильников» IBM дополняют две серии дисков со скоростью вращения 5400 об./мин. Эта скорость для двухдюймовых винчестеров появилась недавно как ответ на постоянно возрастающие требования к скорости таких дисков. Серия Travelstar 60GH фактически имеет только одну модель емкостью 60 Гбайт (и ее разновидность с повышенной надежностью, аналогичную указанным выше). Модель IC25T060ATCS05 использует 15-гигабайтные пластины (то есть имеет 4 пластины и 8 головок) с плотностью записи до 28 Гбит/кв. дюйм и 16 зонами записи. При точно таком же времени поиска, как у дисков Travelstar 40GN, и почти такой же скорости чтения с пластины (до 262 Мбит/с), эту модель выгодно отличает меньшая латентность (5,56 мс), то есть более быстрый доступ к данным. Зато Travelstar 60GH шумит чуть больше (25 и 35 дБА при вращении и поиске) и менее удароустойчива (150G и 700G соответственно). Параметры надежности и температурных диапазонов для них те же, что и для Travelstar 40GN.

Вторая серия мобильных «пятитысячников» IBM называется Travelstar 40GNX и аналогично Travelstar 40GN основана на точно таких же 20-гигабайтных пластинах. Две модели емкостью 20 и 40 Гбайт (IC25N020ATCS05 и IC25N040ATCS05) имеют точно такую же скорость поиска, как и у Travelstar 40GN, зато латентность равна 5,56 мс, а скорость чтения с пластины достигает 297 Мбит/с. При шуме 25-27 дБА при вращении и 31-33 дБА при поиске, эти диски так же ударостойки, как и Travelstar 40GN: 200G и 800G соответственно. Однако главной изюминкой этих дисков является увеличенный до 8 Мбайт буфер данных! Как мы помним по испытаниям трехдюймовых винчестеров Western Digital, столь большой буфер данных может заметно увеличить производительность дисков в ряде задач.

Переходим к дискам Toshiba. Эта компания уже много лет и достаточно успешно выпускает мобильные винчестеры, зачастую опережая по параметрам многих конкурентов. Нынешнюю линейку таких дисков с форм-фактором 2,5 дюйма (у компании есть еще и 1,8-дюймовые модели) представляют три серии «четырехтысячников» (4200 об./мин.) с 20-гигабайтными пластинами (MKx018GAS, MKx018GAP, MKx020GLS), одна новейшая 4200-я модель MK6021GAS на 30-гигабайтных пластинах (она еще спешит к потребителю) и одна высокопроизводительная серия «пятитысячников» с пластинами 20 Гбайт и просто гигантским буфером данных в 16 Мбайт - MKx019GAX. О последних двух сериях мы поговорим в другой раз, а сейчас рассмотрим подробнее мейнстрим (4200 об./мин. С пластинами 20 Гбайт), который и составляет основу нынешних продаж компании, а также встраивается в большинство моделей ноутбуков от Toshiba.

Серии MKx018GAP и MKx018GAS состоят из трех моделей каждая объемом 20, 30 и 40 Гбайт (MK2018GAx, MK3018GAx и MK4018GAx соответственно) и отличаются друг от друга фактически только наличием у «GAS» малошумящих жидкостных подшипников (у «GAP» стоят обычные шариковые подшипники) и слегка большим временем поиска: 12 мс среднее, 2 мс минимальное и 22 мс максимальное у первых против 13, 2 и 24 мс соответственно у GAP. При плотности записи до 35 Мбит/кв. дюйм скорость чтения с пластины у всех дисков достигает 290 Мбит/с. Буфер - 2 Мбайт, интерфейс - UltraATA/100 (совместим с предыдущими). Потребление - 2,7 ватт при старте, 2,3-2,6 ватт при работе и менее 1 ватта на холостом ходу. Ударостойкость - 200G в работе и 800G при бездействии. Акустический шум - 24 дБА при вращении и до 31 дБА при поиске для GAS и 26/29 дБА для GAP. Температурный диапазон работы от 5 до 55 градусов. То есть эти две серии примерно соответствуют IBM Travelstar 40GN.

Более новая серия MKx020GLS состоит из двух моделей MK2020GLP и MK4020GLS емкостью 20 и 40 Гбайт соответственно. При всех параметрах, как у MKx018GAS, диски этой серии позволяют питать встроенный контроллер диска от напряжения 3,3 вольт (у остальных дисков это все те же 5 В). При этом мотор должен питаться от 5 В. При трехвольтовом питании диски этой серии работают более экономично (они могут работать и от 5 вольт полностью, потребляя при этом как MKx018GAS).

Переходим к нашим испытаниям быстродействия дисков. Для этого мы применили нашу стандартную методику и стенд, используемый при тестах трехдюймовых настольных IDE-дисков (см. «КТ» №453-454). При помощи переходника (см. фото) мобильные винчестеры подключались к контроллерам UltraATA/100 (HPT370) и UltraATA/33 (i440BX) на материнской плате ABIT BX-133 с процессором Intel Pentium III 800EB и памятью PC133 объемом 256 Мбайт. Набор тестов с момента нашего глобального обзора настольных IDE-дисков не изменился. Это позволило нам сравнить мобильные диски с настольными, чтобы понять, насколько они медленнее (или быстрее), например, недорогих настольных «пятитысячников», наиболее близких мобильным дискам по параметрам. В нашем сравнении участвовали две модели мобильных дисков IBM и Toshiba, показанные на рисунках выше, а также ряд настольных «пятитысячников» из уже упомянутого обзора. Диск Toshiba был предоставлен для тестов компанией «Атлантик Компьютерс». Результаты некоторых тестов показаны на графиках.

По среднему времени доступа (это среднее время поиска плюс средняя латентность, которая больше у мобильных четырехтысячников) наши ноутбучные герои оказались в среднем не хуже многих дешевых настольных пятитысячников. Причем у обоих их них реально измеренные значения очень хорошо соответствовали паспортным. Однако стоит отметить, что последние при этом работали в режимах «тихого и медленного» поиска, тогда как пятитысячники в режиме быстрого (нормального) поиска все же быстрее «мобильников». Кстати, субъективно по шуму вращения и поиска «мобильники» были весьма тихими, хотя и не такими тихими, как Seagate U6 или Maxtor D540K-4D в режимах тихого поиска. Регистр управления акустикой у этих мобильных дисков не функционировал.

Скорость работы протоколов UltraATA/100 и UltraATA/33 у обоих дисков была на хорошем уровне, почти достигая максимально возможных значений.

Однако по результатам теста ATTO Disk Benchmark можно сказать, что у диска IBM были проблемы со скоростью записи при работе с контроллером High Point HTP370, тогда как с контроллером чипсета i440BX было все в порядке. Это несомненно сказалось на результатах теста быстродействия под UltraATA/100. Впрочем, контроллер HTP370 практически не применяется в ноутбуках, так что об этом дефекте мобильных дисков IBM можно забыть (аналогичный недостаток был присущ настольным дискам IBM Deskstar 60GXP и позже был исправлен в серии 120GXP). В отличие от него, диск Toshiba прекрасно работал с обоими контроллерами, демонстрируя отличное быстродействие с блоками любого размера - от самых маленьких до самых крупных. И это ему зачтется.

По линейной скорости чтения оба диска показали совершенно одинаковые графики под обеими протоколами (UltraATA/100 и UltraATA/33), причем диск Toshiba оказался пошустрее IBM, достигнув 23,6 Мбайт/с в начале диска и 13,5 в его конце (на внутренних дорожках), тогда как «мобильник» IBM показал лишь 20,6 Мбайт/с в начале и 11,5 - в конце.

В комплексных тестах Business и High-End Disk WinMark 99 из пакета WinBench 99 v2.0 оба четырехтысячника заметно уступают настольным пятитысячникам, и лишь активация проверки записи в дисках Maxtor может их иногда уравнять. Везде диск Toshiba чуть быстрее диска IBM (вспомните о скорости чтения). Еще обращает на себя внимание практически одинаковая скорость мобильных дисков под разными протоколами для теста High-End под Windows XP (и очень близкая в тесте Business) - вероятно, оптимизация работы этой ОС с дисками позволяет почти исключить влияние протокола передачи данных по шине IDE, если сама скорость чтения и записи диска при этом одинакова.

Поскольку в современных ноутбуках все чаще применяют файловую системы NTFS, мы прогнали тесты как на FAT32, так и на более медленной в целом NTFS. Так, проигрыш обоих мобильных дисков на NTFS (против FAT32) составил около 20% в тесте Business и около 10% в тесте High-End. «Мобильники» и тут сливают даже самым тормознутым «настольникам» (типа Seagate U6) по полной программе.

Тесты Intel Iometer мы провели, но решили тут не показывать за ненадобностью, а вот наш большой пакет тестов дисков в реальных приложениях (детали см. в обзоре в «КТ» №453-454) почти полностью показываем (кроме многопотоковых тестов Nbench). В тестах копирования одного большого и множества мелких файлов, архивировании и разархивировании картина оказалась не такая однозначно-удручающая, как в тестах WinBench 99. Так, при копировании одного большого файла «мобильники» вполне закономерно проигрывают «настольникам» за счет много меньших линейных скоростей чтения и записи. Зато при копировании 10000 мелких файлов, где важными становятся время доступа и оптимизация алгоритмов микрокода дисков оба мобильных диска неожиданно обогнали многих настольных пятитысячников! Причем диск IBM лучше работал на NTFS, а Toshiba - на FAT32. При архивировании (склеивании без сжатия 10000 мелких файлов в один большой), наоборот, диск IBM лучше работал на FAT32, а Toshiba - на NTFS, причем последняя сильно «провалилась» под UltraATA/33, а под UltraATA/100 оба мобильных диска выступили почти на уровне неплохих настольных пятитысячников. При разархивировании этих 10000 файлов из одного большого «мобильники» опять почти догнали «настольников», а IBM обогнал Toshib’у, вероятно, за счет более оптимальных алгоритмов микрокода для подобных операций.

Еще три теста реальных задач показаны на диаграммах ниже. Дефрагментация дисков под Windows 98 проходит на IBM значительно быстрее, чем на Toshiba, хотя оба они сильно проигрывают даже Seagate U6 под UltraATA/33. Забавно, что при дефрагментации под Windows XP в программе JetDefrag из пакета FixIt Utilities 4.0 Toshiba оказалась медленнее IBM аж в три раза (!), что можно объяснить лишь «несовместимостью» на уровне алгоритмов работы этих объектов (диска и софта дефрагментации). Скорость проверки поверхности дисков в программе Norton Disk Doctor (а заодно и форматирования диска в NTFS) естественно зависела от линейной скорости работы дисков. Тут «мобильники» сильно проиграли «настольникам». Впрочем, скорость работы с временным файлом Photoshop 6.0 показала аналогичную диспозицию дисков: мобильные диски сильно уступили самым дешевым настольным, а Toshiba опять оказалась чуть быстрее аналогичного IBM.

Таким образом, мобильные винчестеры со скоростью вращения 4200 об./мин. пока не могут тягаться в скорости даже с самыми медленными настольными дисками того же поколения. Исходя из этого, не стоит ожидать от недорогих ноутбуков скоростей настольных ПК с аналогичными процессорами - всё же задачи у этих классов компьютеров несколько разные. Если же сравнивать мобильные диски IBM и Toshiba аналогичного класса между собой, то в среднем они примерно равны в производительности (и остальных характеристиках): более медленная линейная скорость IBM часто компенсируется более оптимальными алгоритмами работы, хотя и тут у IBM пока не все гладко. Однако мобильные «пятитысячники», особенно с большим буфером 8-16 Мбайт, имеют хороший потенциал для роста скорости и вполне способны поколебать мнение о ноутбучных винчестерах как о «черепашках».