Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки) 

Производительность

Оценки производительности подсистем ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro были выполнены с помощью популярных тестовых программ: AIDA64 v.6.92.6632, CrystalDiskMark 8.0.1 x64, CPU-Z Ver.2.08.0.x64, PerformanceTest 11.0 (PassMark).

Результаты приведены на рис. 21 – рис. 23:

• рис. 21 — оценки производительности встроенных в процессор видеосредств Intel Iris Xe Graphics (в одноканальном варианте ОЗУ — Intel UHD Graphics) и видеосредств GPU Nvidia GeForce RTX 4060 с GDDR6 8 Гбайт,
• рис. 22 — оценки подсистемы оперативной памяти (один SO-DIMM Samsung DDR5-4800 16 Гбайт),
• рис. 23 — оценки скоростных параметров накопителя M.2 SSD (SSST CL5-8D512).

Рис. 21. Оценки встроенных и дискретных видеосредств
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 22. Оценки подсистемы ОЗУ

Рис. 23. Оценки скоростных параметров SSD
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 24 представлены оценки производительности мобильного процессора Intel Core i5-13500H, на основе которого создана архитектура рассматриваемого ноутбука, и сравнение его с процессором Intel Core i9-11900K для настольных систем. Как следует из приведенных оценок, полученных в процессе выполнения данного теста, мобильный процессор в однопоточном режиме показал свое 8% преимущество, а в многопоточном — практически равен своему сопернику, уступая ему менее 0,4%.

Рис. 24. Оценки производительности CPU Intel Core i5-13500H

Рис. 25. Оценки производительности подсистем тестируемых компьютеров
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 25 представлены оценки производительности подсистем ноутбука Thunderobot 911 Plus G3 Pro, выполненные с помощью тестовой программы PerformanceTest 11.0. Эти данные вместе с результатами тестирования трех других компьютеров были сведены в таблицу 2 для сравнения и анализа.

Итак, первый компьютер — это рассматриваемый в данной статье ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro. Создан, как подробно описывалось выше, на основе процессора Intel Core i5-13500H (ядер/потоков — 12/16, кэш — 18 Мбайт, тактовая частота — до 4,7 ГГц, TDP — 45 Вт) с гибридной видеоподсистемой, состоящей из Intel Iris Xe Graphics (в 1-канальном варианте ОЗУ — Intel UHD Graphics) и Nvidia GeForce RTX 4060 с GDDR6 8 Гбайт. В данной модели ноутбука (JT009R00BRU) используются один SO-DIMM Samsung DDR5-4800 16 Гбайт (второй слот оставлен свободным для выполнения апгрейда силами пользователя) и один твердотельный накопитель SSSTC SSD 512 Гбайт (M.2 2280, PCIe 4.0 x4).

Второй компьютер — компактная настольная система Intel NUC10i5FNKPA. Основой архитектуры данного компьютера является мобильный процессор Intel Core i5-10210U (ядер/потоков — 4/8, кэш — 6 Мбайт, тактовая частота — до 4,2 ГГц, TDP — 15 Вт) с Intel UHD Graphics. В этом компьютере используются два SO-DIMM Kingston DDR4-2666 по 4 Гбайт (общий информационный объем — 8 Гбайт) и один M.2 2280 SSD с интерфейсом PCIe 3.0 x4 (после очередной модернизации — Intel SSD 720p 2048 Гбайт).

Третий компьютер — компактная настольная система Intel NUC8i7INHJA. Основой архитектуры данного компьютера является мобильный процессор Intel Core i7-8565U (ядер/потоков — 4/8, кэш — 8 Мбайт, тактовая частота — до 4,6 ГГц, TDP — 15 Вт) с Intel UHD Graphics 620. Но несмотря на присутствие встроенных средств, за видео в этой настольной системе отвечает решение на дискретных элементах, представленных Radeon 540X с 2GB GDDR5. В дополнение к этому в компьютере используются оперативная память, выполненная на основе встроенных чипов LPDDR3-2133 1.2V с общим информационным объемом 8 Гбайт, и один M.2 2280 SSD с интерфейсом PCIe 3.0 x4 (после очередной модернизации — Intel SSD 720p 1024 Гбайт).

Четвертый компьютер — ноутбук HP ENVY 17. Создан на основе мобильного процессора Intel Core i7-2630QM (ядер/потоков — 4/8, частота — 2 ГГц, кэш L3 —6 Мбайт). В этом компьютере после его очередной модернизации используются два SO-DIMM DDR3 по 8 Гбайт и два 2,5” SSD SATA, представленных моделями SSD 200 Гбайт (диск C) и SSD 1 Тбайт (диск D).

Таблица 2.  Оценки производительности подсистем компьютеров 

А еще необходимо добавить, что кроме указанных тестов, ноутбук Thunderobot 911 Plus G3 Pro без каких-либо проблем воспроизводил файлы аудио и видео разных форматов, включая 2D и 3D разрешения Full HD и 4К.

Высокие результаты данный ноутбук показал и в играх. Известно, что они нередко требуют очень больших ресурсов, среди которых главными являются производительность процессора и производительность видеоподсистемы. Так, например, при установке высоких настроек в популярных играх удалось достичь следующих высоких показателей:

• Control — до 125 fps,
• God of War — до 75 fps,
• Atomic Heart — до 68 fps,
• Cyberpunk 2077 — до 85 fps и т. п.

В следующей части  данной статьи — заключение

 
(создано с помощью ИИ,  кликнуть мышью для увеличения картинки)
   

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов 

Часть 2

Как считают инженеры Intel, следующий этап эволюции твердотельных накопителей связан с переходом на флеш-память нового типа. Эта память получила наименование 3D XPoint (рис. 7).

Рис. 7. Технология 3D XPoint
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Данная разработка, как и ранее описанная, позволяет выпускать твердотельные накопители, обеспечивающие энергонезависимое хранение программ и данных. Но достигается это уже на другом, более высоком уровне возможностей устройств и подсистем хранения информации. Проанализировав доступные документы, независимые эксперты сделали вывод, что работа флеш-памяти 3D XPoint основана на использовании эффектов фазовых переходов в применяемых полупроводниковых материалах. Результатом этих фазовых переходов является устойчивое изменение проводимости этих материалов, что может быть выявлено соответствующими электронными схемами.

Созданные на основе флеш-памяти этого типа накопители получили наименование Optane. По производительности они находятся между оперативной памятью и твердотельными накопителями. При этом данные накопители значительно дешевле DRAM и в то же время значительно надежнее SSD, созданных на основе традиционных технологий. А еще SSD с флеш-памятью 3D XPoint обладают более высокими скоростными возможностями и обеспечивают побайтную адресацию. В качестве примера можно привести высокопроизводительные накопители семейства Intel Optane SSD DC P4800X, выпущенные в вариантах карт расширения PCI Express (рис. 8), а также в 2,5-дюймовом исполнении с интерфейсом U.2.

Рис. 8. Intel Optane SSD DC P4800X
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Выпущенные серверные накопители демонстрируют очень высокую производительность: на операциях чтения/записи блоками 4 Кбайт производительность достигает 550 000 IOPS. Выносливость — 30 DWPD (перезаписей всего информационного объема накопителя в день), что примерно в три раза больше лучших альтернативных моделей твердотельных накопителей. Так, например, по сравнению с традиционными SSD задержки доступа существенно меньше: преимущество более чем в 10 раз. А еще эти устройства, предназначенные для центров обработки данных и высокопроизводительных облачных платформ, в 5-8 раз быстрее на низких очередях, а при 99% QoS преимущество может достигать 60 раз.

Несмотря на высочайшие параметры накопителей семейства Intel Optane SSD DC P4800X, им на смену уже пришли еще более совершенные модели в лице изделий семейства Intel Optane SSD DC P5800X.

Остается добавить, что такие накопители оптимальны для приложений критичных к требованиям по задержкам. При этом время отклика практически не меняется от нагрузки. А еще они обладают очень высокими ресурсами перезаписи, хранят информацию практически неограниченное время и не теряют ее при обесточивании накопителей. Все это позволило существенно изменить архитектуру мощных систем обработки данных и расширить их функциональные возможности.

Главным же недостатком твердотельных накопителей Intel Optane SSD является высокая цена. Однако, как ожидается, цена будет снижаться по мере совершенствования 3D XPoint или будущих подобных технологий, а также соответствующих архитектур созданных на их основе накопителей.

Вряд ли и эти твердотельные накопители являются идеальными средствами записи, чтения и хранения информации, но, как говорится, процесс идет. Ждем новых открытий, новых материалов и технологий, новых архитектур и изделий. И кое-что действительно уже появляется, например, многослойные оптические кварцевые диски с емкостью более 100 Тбайт и лазерной записью/чтением, а также, как утверждают их создатели, временем хранения более 1000 лет. А еще ведутся интенсивные исследования в области хранения информации в цепочках ДНК и т. п. Но это в будущем, а пока жесткие магнитные диски и накопители, созданные на основе флеш-памяти, стемительно совершенствуются, что обеспечивает стремительный рост их информационной емкости. В любом случае можно не сомневаться, что будущее будет очень интересным!

>>    Часть 1 

Сокращенные версии статьи: 

• Можно ли долго хранить данные на SSD? 
• Можно ли долго хранить данные на SSD? / IT-Expert. 2022, №6 
• Накопители: SSD – оптимальный? / Вы и ваш компьютер. 2022, №8, с.19-22

Евгений Рудометов 

Часть 1

 
Для потребительского и корпоративного секторов выпускаются SSD в разных дизайнах. Наибольшее распространение получили форм-факторы: 2,5”, M.2, карты PCI Express. Кроме того, на рынке есть накопители, предлагаемые в вариантах наборов и даже однокристальных чипов. Примеры моделей SSD в форм-факторах 2,5” и M.2 приведены на рис. 4.

Рис. 4. 2,5” SSD и M.2 SSD
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Данный тип накопителей заметно ускоряет работу дисковых подсистем настольных и мобильных компьютеров. Так, например, время доступа у SSD составляет менее 1 мс. Конечно, скорости считывания и записи цифровой информации зависят от особенностей интерфейса, но практически всегда превышают аналогичные параметры HDD. Более того, в случае лучших моделей SSD они в десятки раз выше аналогичных параметров HDD.

Высокие параметры обеспечили популярность твердотельных накопителей, хотя по такому параметру, как «стоимость за 1 Гбайт» они все еще заметно уступают классическим жестким дискам. Однако SSD практически «не боятся» вибраций и ударных нагрузок, потребляют меньше энергии, как правило, более надежны и лучше переносят повышенные температуры, и они более технологичны в производстве, чем HDD. Правда, как выясняется, SSD (и USB-флэш-накопители, и карты, и чипы) имеют ограниченный ресурс записи/перезаписи/стирания (далее — ресурс записи) информации из-за постепенной деградации полупроводников. При этом чем больше битов «упаковывается» в каждой ячейке за счет многоуровневого способа, тем больше общая информационная емкость изделия и ниже его цена. Но с ростом плотности битов в ячейках уменьшается ресурс записи данных, а, следовательно, и всего накопителя, что ориентирует отрасль на выпуск накопителей с многоуровневыми ячейками TLC и QLC, а в перспективе — на еще более плотные варианты.

Справедливости ради следует отметить, что во второй половине 2022 года производители стали постепенно отказываться от выпуска моделей, основанных на QLC-памяти. Снижение цен на TLC 3D NAND привело к тому, что экономия, достигаемая при выборе четырехбитовой памяти в ущерб производительности и надежности, стала в абсолютном выражении совсем незначительной. Однако многие эксперты считают, что не следует думать, что QLC SSD покидают рынок навсегда, и данный тренд может вскоре измениться.

Основные характеристики многоуровневых ячеек представлены на рис. 5 (P/E Cycles — Program/Erase Cycles — циклы программирования/стирания — циклы записей/стирания и последующей записи — является количественной характеристикой выносливости).

Рис. 5. Параметры многоуровневых ячеек
            (кликнуть мышью для увеличения

С целью повышения этого ресурса конструкторы используют различные методы, среди которых, например,  выравнивание износа ячеек, их страничная и блоковая организация, кэширование, использование эффективных кодов контроля и восстановления, максимальное сокращение операций перезаписи и т.п. Как результат, ресурс записи для SSD потребительского сектора оценивается в десятках, а для высокоемких моделей — нередко в сотнях терабайт. Для корпоративных (серверных) SSD этот показатель оценивается уже в тысячах терабайт. Конечно, ресурс записи потребительских и корпоративных накопителей SSD увеличивается вместе с увеличением емкости дисков. Чем больше емкость, тем больше ресурс записи. При этом в спецификациях накопителей речь идет о значениях этого ресурса, гарантированных производителями, реальные же показатели износостойкости SSD значительно выше, иногда в несколько раз.

А теперь о времени хранения информации в чипах флеш-памяти. Так как электрические заряды, кодирующие биты, хранятся в конденсаторах (накопителях заряда, ловушках заряда и т.п.) ячеек, очевидно, что для длительного сохранения записанной информации требуется периодическая проверка ячеек и последующее восстановление уровней. Это все выполняет встроенный контроллер. Нахождение флеш-накопителей в течение долгого времени в выключенном состоянии может привести к безвозвратной потере данных. В некоторых случаях это могут быть месяцы, а возможно даже и недели. При этом новые накопители могут хранить информацию в обесточенном состоянии в течение нескольких лет, но по мере их использования это время постепенно и значительно сокращается из-за постепенной деградации полупроводников. Особенно остро данная проблема стоит в случае накопителей, созданных на основе многоуровневых ячеек типа QLC и тем более будущих PLC. Организация JEDEC, занимающаяся стандартизацией и сертификацией, не рекомендует на долгий срок оставлять SSD без электропитания. Для потребительских моделей SSD, эксплуатируемых в нормальных условиях, время гарантированного сохранения информации составляет около года. Для корпоративных же моделей согласно требованиям JEDEC время сохранения информации, обеспечиваемое и гарантированное производителями, должно составлять не менее трех месяцев в течение всего рекомендуемого времени эксплуатации. Кстати, это не означает, что корпоративные SSD менее надежны, дело в том, что требования к ним существенно выше и допустимая вероятность возможных ошибок ниже. Следует добавить, что время сохранения информации сильно зависит от температуры окружающей среды. Как показывают исследования, повышение температуры всего на 5 градусов может сократить время хранения информации вдвое. Дальнейший подъем по температурной шкале ухудшает ситуацию еще сильнее.

Это иллюстрируют, например, следующие данные (рис. 6), полученные одной из исследовательских команд. Например, если SSD работал  при 40 градусах Цельсия, а после его оставили на хранение при 30 градусах, то информация сохранится на протяжении 52 недель (около 1 года).

Рис. 6. Время сохранения информации в зависимости от температурных режимов
            (кликнуть мышью для увеличения

И какие же выводы и рекомендации следуют из всего этого? Увы, накопители SSD (и USB-флешки, и флеш-карточки) не предназначены для долгого хранения данных носителей информации «на полке». Чтобы не потерять ценную информацию, эти устройства целесообразно периодически подключать к компьютерным системам. Выполнять эту операцию следует регулярно каждые насколько месяцев в нормальных температурных условиях, а в экстремальных условиях — чаще, возможно речь может идти о неделях. Это позволит встроенным в SSD контроллерам выполнить проверку и восстановление содержимого ячеек памяти накопителя. Это убережет, может быть, очень ценную информацию, стоимость которой в ряде случаев многократно превышает стоимость самого SSD.

К сказанному следует добавить, что, выбирая SSD, следует отдавать предпочтение продукция от именитых производителей. Их продукция обычно собирается из качественных, хорошо проверенных компонентов, изделия проходят многократный контроль в процессе производства. А еще такие компании более ответственно относятся к предоставляемым спецификациям, их документация обычно детальная и полная. Кроме того, они обеспечивают качественную, часто оперативную поддержку и длительную гарантию на свои изделия.

По возможности из моделей MLC, TLC, QLC лучше выбирать первые два типа, а при эксплуатации заполнять накопители информацией не на 100%, оставляя часть в запасе, например, 20%. Конечно, это совсем необязательно, но незаполненная часть информационного пространства накопителя повысит эффективность кэширования. Это положительно скажется на производительности SSD и в конечном итоге всей системы.

Продолжая тему выбора, необходимо отметить, что модели Enterprise, ориентированные на корпоративный сектор, выгодно отличаются от изделий потребительского уровня. Эти модели оптимальны для серверов и систем хранения, которым требуется высокий уровень производительности и надежности. Однако они отлично работают, конечно, в случае совместимых интерфейсов и дизайнов, в мощных рабочих станциях, десктопах, а также в корпоративных и потребительских ноутбуках. Накопители этого типа обеспечивают быстрый отклик и стабильные уровни производительности для широкого круга задач. Корпоративные модели обладают функциями защиты от сбоев и от повреждения данных, им доступны инструменты SMART корпоративного уровня. Как правило, в конструкции Enterprise SSD предусмотрены встроенные аппаратно-программные средства защиты от последствий неожиданного прекращения электропитания. Эти средства, обычно отсутствующие у накопителей потребительского уровня, эффективно препятствуют необратимому превращению накопителя с ценными данными в так называемый «кирпич».

В дополнение ко всему сказанному следует напомнить, о целесообразности выполнения периодического контроля состояние накопителей с помощью специальных фирменных утилит. Это позволит не только максимально проверять работоспособность SSD, включая оставшийся ресурс записи, но и может быть обновлять прошивку, что обычно исключает выявленные производителем ошибки работы, а может быть и улучшает параметры SSD, и расширяет его возможности. Правда, при этом следует принимать во внимание, что обновление — это потенциально опасная для устройств операция, поэтому к подобным операциям следует относиться с определенной осторожностью.

Остается добавить, что следование всем этим рекомендациям обеспечит высокую производительность при надежной работе флеш-накопителей.

Итак, что же и указанные накопители SSD не являются идеальным выбором? Пожалуй, что так. Однако технологии твердотельных накопителей продолжают быстро развиваться. В результате функциональные возможности накопителей растут. Появляются новые технологии, архитектуры и, конечно, изделия.

Об альтернативных технологиях и соответствующих моделях —  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Средства хранения цифровой информации прошли славный путь эволюции. Каждое из этих средств пережило свой этап открытий, многочисленных усовершенствований и, наконец,  заката, постепенно уступая пальму первенства своим более совершенным наследникам. Все они были востребованы и выпускались десятками и сотнями миллионов экземпляров. Тем не менее, ни один из вариантов не был идеален, включая даже жесткие диски (HDD — hard disk drive — накопитель на жестких магнитных дисках, жесткий диск, разг. винчестер), чья история с выпуска первого жеского диска в 1956 г. (IBM 350 в составе компьютера IBM 305) насчитывает уже более полувека. Именно из-за ограниченных технических и эксплуатационных возможностей гибких и магнитооптических дисков, магнитных лент в компакт-кассетах, бобинах и картриджах, оптических дисков CD/DVD/BD и жестких дисков 2.5″ и 3.5″ HDD конструкторы и пользователи с энтузиазмом восприняли разработку чипов (1988 г.) и устройств (1984 г.) на основе технологии флеш.

В качестве примера можно привести карты памяти: PC Card, CompactFlash (CF), SmartMedia (SM), MultiMedia Card (MMC), SD (Secure Digital Memory Card, до 4 Гбайт), SDHC (Secure Digital High Capacity, до 32 Гбайт), SDXC (Secure Digital eXtended Capacity, до 2 Тбайт) , SDUC (Secure Digital Ultra Capacity, до 128 Тбайт). К данному набору следует еще добавить популярные карты уменьшенных форм-факторов, к которым относятся Memory Stick, miniSD, MicroSD, MicroSDHC, MicroSDXD и т.п. При этом совместимость устройств, рассчитанных на использование полноформатных карт SD, SDHC, SDXC, с картами MicroSD, MicroSDHC, MicroSDXС осуществляется с помощью специальных переходников. Внешние дизайн и контакты таких переходников полностью совпадают с картами SD, SDHC, SDXC, а внутренние дизайн и контакты — с микрокартами.

Совместимость устройств и флеш-карт MicroSD, MicroSDHC, MicroSDXС

Среди других устройств следует отметить USB-флеш-накопители (USB-флешки или просто флешки) и, конечно, твердотельные накопители (Solid-State Drive, SSD). Они способны во многих случаях заменить жесткие диски и в ноутбуках, и настольных компьютерах, и рабочих станциях, и серверах, и других устройствах и системах, то есть практически везде.

Указанные средства хранения информации не нуждаются в сложных механических узлах, они состоят из печатной платы с набором напаянных на ней микросхем, дополненных интерфейсным разъемом. Такая конструкция обещает для накопителей высокие показатели быстродействия, энергоэкономичности, надежности при компактных размерах.

Однако, давайте разбираться, насколько оправданы эти надежды. Но сначала немного о технологии флеш, которая является разновидностью полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти. Звучит это несколько страшно, но, по сути, все очень просто.

Не вдаваясь в тонкости реализации разных вариантов технологии флеш, можно сказать, конечно, сильно упрощая, что биты цифровых данных в форме зарядов хранятся в миниатюрных конденсаторах с очень низким саморазрядом. Считывание же значений осуществляют схемы на основе транзисторов с изолированными затворами или их аналоги. Это иллюстрирует соответствующая эквивалентная электронная схема (рис.1).

Рис. 1. Хранение одного бита в ячейке накопителя флеш
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В такой схеме установка «нуля» осуществляется подключением конденсатора к «земле», а «единицы» — к шине питания. А как собственно реализовано хранение заряда в реальных продуктах — это, вообще говоря, не так и важно. По сути, это конденсатор и цепь считывания, формирующие ячейку хранения (Cell). Остается добавить, что для хранения байта потребуется восемь таких ячеек. Можно сказать, что такой подход лежит в основе USB-флеш-накопителей (USB-флешки или просто флешки) и распространенных флеш-карт (SD, SDHC, SDXC и т.п.), и в твердотельных накопителях (Solid-State Drive, SSD), как впрочем, и в чипах флеш-памяти, используемых в различных электронных устройствах. Примеры USB-флеш-накопителя и флеш-карт приведены на рис. 2.

Рис. 2. Примеры USB-накопителя и флеш-карт
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Очевидно, что время сохранения информации в накопителях зависит от времени сохранения зарядов в ячейках, точнее, пока записанные «единицы» устойчиво считываются именно как «единицы», а не как «нули». Конечно, это касается и записанных «нулей». Для повышения надежности в архитектуре предусмотрены дополнительные ячейки и специальные цепи, реализующие алгоритмы контроля и восстановления информации.

А теперь о некоторых тонкостях. Дело в том, что указанная эквивалентная схема (рис. 1) иллюстрирует способ хранения информации в самых ранних разработках, когда каждый бит требовал свою индивидуальную цепь хранения заряда. Это однобитовые ячейки, их называют одноуровневыми (Single-Level Cell, SLC). Время хранения информации в таких ячейках, по заверениям производителей, достигает 10 и более лет.

С целью повышения информационной емкости накопителей и снижения их стоимости были разработаны технологии хранения нескольких бит в каждой ячейке. Так, например, в ячейке можно хранить два бита, что достигается хранением четырех уровней напряжения на конденсаторе (Multi-Level Cell, MLC), три бита — за счет хранения восьми уровней (Triple-Level Cell, TLC), четырех бит — за счет хранения шестнадцати уровней (Quad-Level Cell, QLC). Анонсирована разработка накопителей с сохранением в каждой ячейке пяти бит (Penta-Level Cell, PLC), что достигается работой электронных схем с тридцатью двумя уровнями напряжения, но реализация этой возможности ждет всех нас, вероятно, в неблизкой перспективе.

Выпуск накопителей с многоуровневым принципом записи/хранения/чтения информации требует очень высокой культуры производства. Из важнейших особенностей таких твердотельных накопителей необходимо отметить, что реализация указанных операций требует наличия в составе архитектуры таких накопителей скоростных цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей. Это иллюстрирует схема, приведенная на рис.3.

Рис. 3. Хранение нескольких бит в ячейке SSD
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Однако указанные технологии повышения плотности информации сокращают время надежного хранения информации. Конечно, с целью компенсации возможных сбоев и, как следствие, искажения и потери информации используются дополнительные ячейки и высокоэффективные алгоритмы, обеспечивающие контроль и восстановление информации. Однако главным результатом является достижение высоких показателей емкости при относительно небольших затратах.

О надежности твердотельных дисков —  в следующей части  данной статьи.

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока:

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

Материнская плата Intel NUC7i7BNB, входящая в состав компонентов системного блока мини-ПК, рассчитана на установку твердотельного накопителя типоразмера либо M.2 2280, либо M.2 2242. Этому требованию полностью удовлетворяет SSD P2 500GB, имеющий типоразмер M.2 2280. Установка данного накопителя, включение тестового мини-ПК, запуск и последующий анализ результатов каких-либо проблем не вызвали.

На рис. 4 приведен накопитель SSD P2 500GB, установленный в системный блок.

Рис. 4. Накопитель SSD P2 500GB в системном блоке
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценки емкостных параметров накопителя SSD P2 500GB, выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 5.

Рис. 5. Емкостные параметры SSD P2 500GB
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценивая емкостные параметры SSD P2 500GB, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. В этих единицах емкость накопителя SSD P2 500GB составляет 500 104 687 616 байт (рис. 5), то есть немного больше объявленного производителем значения. В единицах, привязанных к двоичной системе счисления, информационная емкость составляет 465 Гбайт (рис. 5).

Скоростные возможности накопителя SSD P2 500GB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Перед каждым этапом накопитель форматировался, компьютер перезапускался. Полученные результаты тестирования SSD P2 500GB приведены на рис. 6 – рис. 9.

Рис. 6. Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark 5.2.0 х64

Рис. 7. Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark 7.0.0 х64

Рис. 8. Результаты теста ATTO Disk Benchmark
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 9. Показатели линейных записи и чтения в тесте AIDA64 Disk Benchmark
           (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных оценок, твердотельный накопитель SSD P2 500GB, выпущенный компанией Micron, в тестах продемонстрировал сравнительно высокие значения скоростных параметров. Более того, в ряде тестов полученные результаты даже превышают значения, объявленные производителем. При этом очень интересны результаты работы тестов AIDA64 Disk Benchmark. Так, например, показатели скорости линейного чтения находятся между значениями 3029.7 MB/s и 2908.0 MB/s, среднее значение — 3003.4 MB/s. А вот с линейной записью все намного сложнее и интереснее. Действительно, в течение примерно 26% информационного объема накопителя график линейной записи находится на уровне около 1100 MB/s, но далее скорость записи скачком падает до весьма низкого уровня, составляющего примерно 38 MB/s, и остается на этом уровне до конца объема. Это объясняется кэшированием операций записи на начальном участке, а после исчерпания кэша скорость определяется исключительно возможностями применяемой флэш-памяти. В данном случае использется флэш-память QLC, обеспечивающая хранение четырех бит в обной ячейке (рис. 1). Конечно, ее скоростные параметры уступают TLC, однако на реальных задачах исследуемый накопитель все равно предпочтительнее традиционных HDD, особенно в операциях случайных чтения/записи (IOPS). Остается напомнить, что данный твердотельный накопитель обладает высокой надежностью и неплохими показателями износоустойчивости в режимах записи, перезаписи и стирания информации, а также очень малыми размерами и сравнительно низкой ценой. Тем не менее, несмотря на все достоинства, использование данного устройства целесообразно в соответствии с рекомендациями производителя ограничить системами потребительского уровня.

                                   (кликнуть мышью для увеличения картинки)

>>    Часть 1 
      

Дополнительные материалы:
Экспресс-тест Crucial CT500P2SSD8 
M.2 SSD Crucial P1 500GB 
Архитектура мини-ПК от Intel 
Твердотельный накопитель Crucial P2 500GB. / Компьютер Mouse. 2021, №9, с.14-15.  

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Реальные емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD 760P 2TB (SSDPEKKW020T8), созданного компанией Intel, были оценены в процессе тестирования. В качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока:

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — HDD HDWL110UZSVA (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

Материнская плата Intel NUC7i7BNB, входящая в состав компонентов системного блока мини-ПК, рассчитана на установку твердотельного накопителя типоразмера либо M.2 2280, либо M.2 2242. Этому требованию полностью удовлетворяет SSD 760P 2TB, имеющий типоразмер M.2 2280. Установка данного накопителя, включение тестового мини-ПК, запуск и последующий анализ результатов каких-либо проблем не вызвали.

На рис. 5 приведен накопитель SSD 760P 2TB, установленный в системный блок.

Рис. 5.  Накопитель SSD 760P 2TB в системном блоке
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Для поддержки твердотельных накопителей силами самих пользователей компания Intel можно использовать специальные программные средства. Это может быть, например, многофункциональная утилита Intel Solid-State Drive Toolbox (Intel SSD Toolbox).

Оценки емкостных параметров накопителя SSD 760P 2TB (SSDPEKKW020T8), выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 6.

Рис. 6.  Емкостные параметры SSD 760P 2TB

Оценивая емкостные параметры SSD 760P 2TB, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость SSD 760P 2TB составляет 2 048 390 066 176 байт (рис. 6), то есть даже несколько больше объявленного производителя значения. А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 073 741 824 (2 в степени 30). Как результат, «десятичная» емкость 2 048 390 066 176 байт в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, преобразуется и приводится уже как 1.86 Тбайт (рис. 6).

Скоростные возможности накопителя SSD 760P 2TB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Полученные результаты приведены на рис. 7 – рис. 9.

Рис. 7.  Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 8.  Оценка скоростных параметров, выполненная ATTO Disk Benchmark
             (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 9.  Оценка скоростных параметров, выполненная AS SSD Benchmark
  

Как следует из полученных оценок, твердотельный накопитель SSD 760P 2TB (модель SSDPEKKW020T8), выпущенный компанией Intel, продемонстрировал очень высокие значения скоростных параметров. При этом скоростные параметры данного накопителя значительно превышают аналогичные параметры не только традиционных 2,5- и 3,5-дюймовых жестких дисков, но даже и новейших 2,5-дюймовых SSD с интерфейсом SATA3. Более того, в других компьютерных системах исследованный твердотельный накопитель вполне возможно сможет показать еще более высокие результаты. Остается добавить, что накопитель обладает высокой надежностью и неплохими показателями износоустойчивости в режимах записи, перезаписи и стирания информации. Тем не менее, использование данного устройства целесообразно ограничить, в соответствии с рекомендациями производителя, системами потребительского уровня.

                                   (кликнуть мышью для увеличения картинки)

>>    Часть 1 
      

Дополнительные материалы:
Экспресс-тест Intel SSDPEKKW020T8
M.2 SSD Intel 760p 1TB 
Архитектура мини-ПК от Intel
SSD Intel 760p 2048GB

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Оценки информационной емкости и скоростных возможностей HDD 14TB были получены в процессе тестирования. При этом в качестве тестовой системы был использован высокопроизводительный настольный компьютер, основу которого составили следующие компоненты:

• Процессор — Intel Core i7-4770T (22 нм, Haswell, 8 Мбайт кэш-памяти, 4 вычислительных ядра, работающих на тактовой частоте от 2,5 ГГц до 3,7 ГГц, поддержка 8 потоков, до 45 Вт),
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 4600,
• Подсистема памяти — три DIMM DDR3-1600 общим объемом 24 Гбайт (8+8+8 Гбайт),
• Материнская плата — Gigabyte GA-Z87-HD3 с чипсетом Intel Z87 и четырьмя слотами DIMM DDR3,
• Дисковая подсистема — SSD 240GB (системный диск) и HDD 4000GB,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Enterprise.

Конфигурация дисковой подсистемы приведена на рис. 4.

Рис. 4.  Дисковая подсистема

Оценки емкостных параметров HDD 14TB, выполненные стандартными средствами операционной системы Microsoft Windows 7 Enterprise, приведены на рис. 5.

Рис. 5.  Емкостные параметры HDD 14TB

Оценивая емкостные параметры данного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Тбайт = 1 000 Гбайт = 1 000 000 Мбайт = 1 000 000 000 Кбайт = 1 000 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость HDD 14TB составляет 14 000 383 324 160 байт (рис. 5), то есть даже несколько больше объявленного производителем значения.

А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, емкость 14 000 383 324 160 байт преобразуется и приводится уже как 12,7 Тбайт (рис. 4 и рис. 5). Остается добавить, что указанные единицы часто обозначаются как KiB, MiB, GiB, TiB.

На рис. 6 – рис. 8 представлены результаты оценки скоростных характеристик HDD 14TB, полученные с помощью ряда тестовых программ.

Рис. 6.  Результаты теста Benchmark (HD Tune Pro 5.00)
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 7.  Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 8.  Оценка скоростных параметров, выполненная ATTO Disk Benchmark

Как следует из полученных в процессе тестирования оценок, четырнадцатитерабайтная модель HDD (HDWG21EUZSVA), относящаяся к семейству накопителей Toshiba N300, характеризуется не только очень высокой информационной емкостью (14 000 383 324 160 байт), но еще и очень высокими скоростными возможностями.

Несмотря на указанные рекомендации производителя, приведенные выше, необходимо отметить, что, как показало тестирование, HDD 14TB можно успешно использовать и в настольных компьютерах в качестве системного диска и/или в качестве высокоемкого и высокоскоростного накопителя для хранения пользовательских программ и данных. Но вполне возможно, что часть пользователей предпочтут иные решения. Однако если требуется высокая информационная емкость при сравнительно высоких скоростных параметрах и при сравнительно низкой стоимости хранения данных (в пересчете на стоимость хранения единицы информации), то модели накопителей Toshiba N300 в настоящее время являются весьма привлекательными вариантами.

            (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

>>    Часть 1

Евгений Рудометов 
 

Рынок сетевых хранилищ информации (NAS — Network Attached Storage), основанных на использовании накопителей на жестких магнитных дисках (HDD, жесткие диски), продолжает свой стремительный рост. В отличие от традиционных внешних накопителей, в NAS часто используются несколько HDD. При этом основными характеристиками накопителей для NAS являются высокие показатели надежности и, конечно, информационной емкости и скоростных характеристик.

Отвечая на запросы рынка сетевых хранилищ информации, компания Toshiba разработала и выпустила специализированные HDD высокой емкости и высокой надежности, объединив их в семейство накопителей N300. Накопители этой линейки созданы и оптимизированы для круглосуточной работы. Поддерживают непрерывную работу в многодисковых средах. Ориентированы на NAS с числом дисков до 8 штук при высоких нагрузках: до 180 Тбайт записываемой информации в год на каждый накопитель N300.

Рекомендуемые области применения накопителей N300:

• Сетевые устройства хранения информации (NAS), имеющие до 8 отсеков,
• RAID-массивы десктопов и серверов,
• Хранилища информации серверов мультимедийных данных,
• Частное облачное хранилище,
• Сервер и хранение данных для малого бизнеса.

Семейство 3,5-дюймовых накопителей N300 имеет в своем составе в настоящее время SATA-модели (Bulk и Retail) следующих значений информационной емкости: 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 Тбайт.

Кроме рекомендованных областей применения, накопители семейства N300 могут успешно применяться и в рабочих станциях, и в настольных компьютерных системах, например, в качестве высокоемких системных дисков, а также в качестве второго диска для хранения архивных данных. Указанные накопители обеспечивают и высокую скорость операций чтения/записи данных, и очень высокую информационную емкость дисковых подсистем, особенно при использовании нескольких накопителей в дисковых подсистемах. Рассчитаны на круглосуточную работу в режиме 24/7.

Емкостные и скоростные достоинства одного из изделий семейства N300 были оценены в процессе тестирования. В качестве объекта исследования, результаты которого приведены ниже, была использована модель, имеющая информационный объем 14 Тбайт (модель HDWG21EUZSVA). Внешний вид этого накопителя (далее — HDD 14TB) представлен на рис. 1.

Рис. 1.  HDD 14TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

На рис. 2 приведены лицевая и обратная стороны HDD 14TB, на рис. 3 — скриншот фрагмента маркировки. Основные параметры данного жесткого диска, заявленные производителем на его фирменном сайте, представлены в таблице 1.

Рис. 2.  Лицевая и обратная стороны HDD 14TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3.  Фрагмент маркировки HDD 14TB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные параметры HDD 14TB

В накопителях семейства N300 компании Toshiba реализован ряд перспективных технологических разработок. К их числу относится использование встроенных датчиков угловых колебаний. Применение высокопрочных компонентов — одна из причин, по которым диски серии N300 отличаются более высокой прочностью, чем обычные жесткие диски. Автоматическая корректировка скорости подвода головки для сокращения нагрева при высокотемпературных условиях работы еще больше повышает надежность функционирования накопителей даже в самых сложных условиях эксплуатации. Буфер данных размером 256 Мбайт и скорость вращения магнитных дисков 7200 об/мин обеспечивают высокие скоростные характеристики в условиях высоких нагрузок, связанных с доступом множества пользователей. А еще накопители N300, отличающиеся высокой надежностью и масштабируемостью, позволяют добиваться коэффициента рабочей нагрузки до 180 Тбайт, что, как утверждает производитель, до 3 раз выше, чем у обычных жестких дисков. Все это делает устройства пригодными для малого бизнеса, а также для пользователей, которым необходимы технические решения для обработки больших объемов данных с применением сетевых устройств хранения с несколькими массивами RAID.

Рассматривая особенности накопителей N300, необходимо отметить, что высокая информационная емкость достигнута не только за счет применения специальных магнитных дисков, но и использования в старших моделях большого числа таких дисков. Для бесперебойной их работы конструкторы поместили магнитные диски в гермозону, заполненную гелием. Применение гелия вместо традиционной газовой среды уменьшает аэродинамическое сопротивление вращению магнитных дисков. Данное решение позволяет снизить нагрузку на двигатель, сократить энергопотребление, улучшить тепловой режим всей конструкции. Все это улучшает технические характеристики, повышает надежность и удлиняет бесперебойный ресурс эксплуатации, способствует достижению нужных показателей общей стоимости владения.

Из других важнейших характеристик модели 14 Тбайт следует отметить: максимальная постоянная скорость передачи данных — 260 Мбайт/с, уровень шума на холостом ходу — не более 20 дБ. Накопитель предназначен для длительной непрерывной работы в режиме 24/7, то есть 24 часа в сутки все семь дней недели. Время наработки на отказ (MTBF) — 1 000 000 часов. В процессе работы допускается увеличение температуры корпуса накопителя до +65 °C без ухудшения объявленных значений технических и эксплуатационных параметров.

Результаты проведенного исследования Toshiba N300 NAS HDD 14TB (модель HDWG21EUZSVA) рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Оценки емкостных параметров накопителя SSD 760p 1TB (SSDPEKKW010T8), выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 10.

Рис. 10.  Емкостные параметры SSD 760p 1TB

Оценивая емкостные параметры SSD 760p 1TB, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость SSD 760p 1TB составляет 1 024 191 361 024 байт (рис. 10), то есть даже несколько больше объявленного производителем значения. А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 073 741 824 (2 в степени 30). Как результат, «десятичная» емкость 1 024 191 361 024 байт в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, преобразуется и приводится уже как 953 Гбайт (рис. 10).

Скоростные возможности накопителя SSD 760p 1TB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Полученные результаты приведены на рис. 11 –рис. 12.

Рис. 11.  Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 12.  Оценка скоростных параметров, выполненная ATTO Disk Benchmark
              (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных оценок, твердотельный накопитель SSD 760p 1TB, выпущенный компанией Intel, продемонстрировал очень высокие значения скоростных параметров. При этом скоростные параметры накопителя SSD 760p 1TB значительно превышают аналогичные параметры не только традиционных 2,5- и 3,5-дюймовых жестких дисков, но даже и 2,5-дюймовых SSD с интерфейсом SATA3. Более того, в других компьютерных системах исследованный твердотельный накопитель вполне возможно сможет показать еще более высокие результаты. Остается добавить, что накопитель обладает высокой надежностью и высокими показателями износоустойчивости в режимах записи, перезаписи и стирания информации. Тем не менее, использование данного устройства целесообразно в соответствии с рекомендациями производителя ограничить системами потребительского уровня.

Итак, как показало тестирование, использование твердотельного накопителя SSD 760p 1TB в совместимых с ним компьютерах действительно позволяет достичь очень высоких скоростей работы дисковых подсистем.

             (кликнуть мышью для увеличения картинки)   

Сокращенная версия статьи:
https://pcnews.ru/articles/ssd_intel_760p_1024tb-913896.html  

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Реальные емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD 760p 1TB (SSDPEKKW010T8), созданного компанией Intel, были оценены в процессе тестирования. В качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока:

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — HDD HDWL110UZSVA (системный 2.5″ HDD 1TB),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

Материнская плата Intel NUC7i7BNB, входящая в состав компонентов системного блока мини-ПК, рассчитана на установку твердотельного накопителя типоразмера либо M.2 2280, либо M.2 2242. Этому требованию полностью удовлетворяет SSD 760p 1TB, имеющий типоразмер M.2 2280. Установка данного накопителя, включение тестового мини-ПК, запуск и последующий анализ результатов каких-либо проблем не вызвали.

На рис. 4 приведен накопитель SSD 760p 1TB, установленный в системный блок.

Рис. 4.  Накопитель SSD 760p 1TB в системном блоке
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

С помощью Disk Management (Управление дисками) анализ накопителя SSD 760p 1TB  показал, что информационное пространство было уже разделено на четыре раздела, при этом два из них являлись системными. Встроенные средства Disk Management позволили объединить в единый том только два из четырех разделов, а работа с системными разделами потребовала других средств операционной системы (рис. 5 и рис. 6, SSD 760p 1TB — Disk1, при выполнении данных операций возможно потребуются права администратора).

Рис. 5.  Объединение разделов в единый том

Рис. 6.  Информационное пространство SSD 760p 1TB

Рис. 7.  Device Manager: конфигурация компьютерной системы

Рис. 8.  Логические диски компьютерной системы

Для поддержки твердотельных накопителей силами самих пользователей компания Intel предлагает специальную утилиту, получившую наименование Intel Solid-State Drive Toolbox (Intel SSD Toolbox). Утилита является многофункциональной. В частности, она обеспечивает вывод ряда характеристик накопителей, оптимизирует работу SSD, проводит сокращенную и полную его диагностику, анализ SMART (рис. 9).

Рис. 9.  Утилита Intel SSD Toolbox
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Результаты проведенного исследования емкостных и скоростных возможностей SSD 760p 1TB (SSDPEKKW010T8) рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
  

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Основой большинства дисковых подсистем настольных компьютеров и ноутбуков в настоящее время являются накопители на жестких магнитных дисках (далее — жесткие диски или HDD). Данные устройства обладают высокой емкостью и сравнительно низкой стоимостью хранения информации. Это выгодно отличает их от твердотельных накопителей (SSD), у которых по сравнению с HDD емкость обычно меньше, а  стоимость хранения информации в несколько раз больше. Правда, следует отметить, что скоростные параметры у SSD все-таки выше, что делает их привлекательными для применения в качестве системных дисков. Однако использование специальных аппаратно-программных средств, основу которых составляют специальные адаптивные ускорители, позволяют HDD успешно соперничать c SSD не только по емкости и стоимости хранения информации, но во многих случаях даже по скоростным характеристикам.

В качестве таких ускорителей целесообразно использовать модули Intel Optane Memory, созданные на основе энергонезависимой памяти 3D XPoint. Каждый из этих модулей является интеллектуальным адаптивным ускорителем дисковых подсистем для компьютеров с процессорами Intel Core, начиная с их 7-го поколения. Технология, лежащая в основе работы Intel Optane Memory, повышает быстродействие компьютера. Она запоминает часто используемые файлы и ускоряет доступ к ним даже при включении компьютера после отключения питания. Это означает, что можно работать, не теряя времени на ожидание. Использование в компьютерах такого модуля обеспечивает высокое быстродействие систем с накопителями большой емкости, представленных HDD, приближая их скоростные характеристики к накопителям SSD.

Младшим и самым дешевым представителем ускорителей Intel Optane Memory Series является модель с информационным объемом 16GB. Однако 32-гигабайтная модель, получившая наименование MEMPEK1W032GA (далее — Intel Optane Memory 32GB, рис. 1), обладает лучшими скоростными параметрами. Основные характеристики Intel Optane Memory 32GB приведены в таблице 1.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 1.  Модуль Intel Optane Memory 32GB

Таблица 1. Основные параметры Intel Optane Memory 32GB

Модуль ускорителя Intel Optane Memory 32GB выполнен в стремительно набирающем популярность форм-факторе M.2 с размерами 80,0 × 22,0 мм и односторонним монтажом электронных элементов на плате из стеклотекстолита синего цвета.

(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Данное устройство можно использовать (на сайте Intel имеется соответствующий pdf-файл с подробной инструкцией) в компьютерах с материнскими платами, снабженными процессорами Intel Core 7-го или более нового поколения, разъемом M2 с интерфейсом PCIe NVMe 3.0 x2, с установленными ОС Windows 10 64-bit, а также драйверами аппаратных средств ПК и пакетом SetupOptaneMemory, которые скачиваются с сайта Intel.

Для демонстрации возможностей указанного ускорителя специально был выбран 2,5-дюймовый жесткий диск (HDD) с весьма низкими скоростными характеристиками.

В качестве тестовой системы был использован мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Основные компоненты системного блока этого мини ПК:

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

В качестве системного диска в операциях тестирования использовался низкоскоростной 2,5-дюймовый HDD ST9640320AS (640 Гбайт, SATA-II, 5400 об/мин, кэш 8 Мбайт). На этот накопитель, кроме операционной системы Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit были установлены с сайта Intel все полагающиеся драйверы. Модуль Intel Optane Memory 32GB был включен в систему через штатный разъем M.2 материнской платы Intel NUC7i7BNB. Управление этим модулем в процессе тестирования, результаты которого приведены ниже, осуществлялось с помощью утилиты Intel Optane Memory 16.8.1000, установленной запуском файла SetupOptaneMemory.exe.

Рассматривая возможности модуля Intel Optane Memory 32GB, необходимо отметить, что возможны два варианта его использования: в качестве твердотельного накопителя M.2 SSD 32GB или в качестве ускорителя системного накопителя. В данном случае роль системного накопителя исполнял кратко описанный ранее 2,5-дюймовый HDD ST9640320AS.

На рис. 2 – рис. 5 приведены результаты анализа и тестирования дисковой подсистемы, состоящей из HDD ST9640320AS и модуля Intel Optane Memory 32GB, используемого как отдельный накопитель M.2 SSD 32GB.

Рис. 2.  Дисковая подсистема в режиме двух накопителей

Рис. 3.  Емкостные характеристики двух накопителей

Рис. 4. Оценка скоростных параметров HDD ST9640320AS, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 5. Оценка параметров HDD ST9640320AS, выполненная ATTO Disk Benchmark

Для использования адаптивного ускорителя (модуля Intel Optane Memory 32GB) в качестве ускорителя системного накопителя (HDD ST9640320AS) требуется объединить эти устройства в единую систему, то есть создать из них единый накопитель. Как отмечалось выше, это осуществляется с помощью утилиты Intel Optane Memory 16.8.1000. Для выполнения указанного объединения требуется одноразовый запуск данной утилиты, после чего о ее существовании можно забыть, по крайней мере, до того момента, когда потребуется разделить ускоритель (Intel Optane Memory 32GB) и ускоряемый накопитель (HDD ST9640320AS). Результат работы этой утилиты, обеспечившей объединение указанных ускорителя и жесткого диска, представлен на рис. 6.

Рис. 6. Объединение Intel Optane Memory 32GB и HDD

На рис. 7 – рис. 9 приведены результаты анализа и тестирования дисковой подсистемы, в которой модуль Intel Optane Memory 32GB используется как ускоритель жесткого диска HDD ST9640320AS.

Рис. 7. Дисковая подсистема в режиме ускорения HDD

Рис. 8. Оценка параметров ускоренного HDD ST9640320AS, выполненная CrystalDiskMark

Рис. 9. Оценка параметров ускоренного HDD ST9640320AS, выполненная ATTO Disk Benchmark

Для удобства анализа некоторые результаты проведенного исследования скоростных возможностей HDD без ускорителя и HDD с ускорителем приведены в таблице 2.

Таблица 2.  Результаты тестирования HDD

Как следует из полученных результатов тестирования, модуль Intel Optane Memory 32GB, используемый в режиме ускорителя, значительно повысил скорости операций чтения/записи жесткого диска, как в последовательных, так и в случайных операциях. Особенно это сказывается на часто используемых файлах, размещенных в конце дискового пространства HDD, где скорости последовательных операций падают практически всегда в два раза.

Необходимо отметить, что эффективная работа HDD в связке с подобными ускорителями основана на кэшировании в указанных модулях файлов, непрерывно отбираемых в автоматическом режиме соответствующими программными средствами, реализующими специальные алгоритмы. При этом для модуля, выбранного для тестирования, можно дополнительно отобрать файлы и в ручном режиме с помощью упомянутой выше утилиты. По сути, для этих файлов модуль ускорителя превращается в SSD. Более того, в операциях чтения он демонстрирует характеристики высокоскоростного SSD.

Очевидно, что доступное пространство для кэширования пропорционально емкости используемого модуля. К сожалению, этого пространства в ряде случаев недостаточно для кэширования некоторых файлов. Так, например, это касается объемных файлов, чей размер больше размеров отведенного пространства кэширования. При работе с такими файлами на времена выполнения операций чтения и операций записи будут оказывать существенное влияние скоростные характеристики ускоряемого диска.

Именно поэтому в случае необходимости частой работы с объемными файлами целесообразно использовать все-таки скоростные модели дисков … и/или высокоемкие ускорители, как например, модели с 32GB или даже 64GB, 128GB и т. д.

Однако в системном и пользовательском ПО преобладают сравнительно небольшие файлы, размеры которых много меньше информационного пространства даже младшей модели ускорителя. Именно это обстоятельство и объясняет высокую эффективность связки HDD и Intel Optane Memory 32GB в реальных условиях выполнения широкого спектра задач. При этом более емкие модули в связке со скоростными моделями дисков, как это уже отмечалось, обеспечивают еще более впечатляющие результаты.

Все сказанное выше означает, что подобные средства действительно способны улучшать скоростные возможности системных накопителей, приближая их скоростные характеристики к аналогичным параметрам твердотельных накопителей. При этом программное подключение и отключение ускорителя, осуществляемых утилитой Intel Optane Memory 16.8.1000 (или более поздние варианты этой утилиты), не требует перестановки системного и прикладного ПО, инсталлированного на HDD. Для многих пользователей это обстоятельство может стать преобладающим фактором выбора подобного решения вместо традиционной замены системного HDD на SSD. Действительно, такая замена требует либо переустановки системного и прикладного ПО, либо проведения операций клонирования. Это не внушает оптимизма большинству пользователей компьютеров. Связано это с тем, что переустановка требует значительного времени и наличия установочных программных модулей с ключами и инструкциями; клонирование — соответствующих специализированных программ клонирования и опыта проведения подобных операций, а нередко еще и дополнительных аппаратных средств.

Однако, оценивая открывающиеся перспективы ускорения работы HDD, необходимо отметить одну особенность, которую следует учитывать при выборе и эксплуатации указанного решения. Дело в том, что извлечение модуля из разъема M.2 без предварительного программного его отключения с помощью упомянутой утилиты вызывает неустранимый сбой системы, сопровождающийся сообщением об отсутствии ОС. Возврат же этого (именно этого экземпляра!) модуля в разъем M.2 возвращает полную работоспособность. Увы, это свидетельствует об уязвимости связки HDD и ускорителя. Но, учитывая очень высокую надежность модулей Intel Optane Memory Series, вероятность сбоев весьма низкая. По крайней мере, эта вероятность принципиально ниже, чем в случае традиционных SSD, созданных по технологиям NAND и 3D NAND.

В заключение остается напомнить, что все указанное выше касается не только 2,5-дюймовых, но и 3,5-дюймовых жестких дисков настольных систем с аппаратно-программными средствами, совместимыми с модулями Intel Optane Memory. В качестве же приятного и полезного бонуса для настольных компьютеров с топовыми моделями жестких дисков можно получить системы очень большой емкости с очень высокими скоростными возможностями. Это жожет быть, например, HDD 14 Тбайт, работающий благодаря ускорителю с отобранными файлами (отобранными в автоматическом и ручном режимах) со скоростью SSD для широкого спектра задач. При этом, как это уже упоминалось, эффект ускорения будет тем выше, чем больше емкость используемого модуля Intel Optane Memory Series или аналогичного устройства.

Сокращенная версия статьи опубликована:
https://pcnews.ru/articles/32_gigabajtnyj_uskoritel_zestkih_diskov-898247.html

Дополнительные материалы:
https://www.rudometov.com/uskoritel-zhestkih-diskov-1/

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

В качестве тестовой системы, с помощью которой осуществлялось исследование HDWL110UZSVA, был использован высокопроизводительный настольный компьютер. Основу этого компьютера составили следующие компоненты:

• Процессор — Intel Core i7-4770T (22 нм, Haswell, 8 Мбайт кэш-памяти, 4 вычислительных ядра, работающих на тактовой частоте от 2,5 ГГц до 3,7 ГГц, поддержка 8 потоков, до 45 Вт),
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 4600,
• Подсистема памяти — три DIMM DDR3-1600 общим объемом 24 Гбайт (8+8+8 Гбайт),
• Материнская плата — Gigabyte GA-Z87-HD3 с чипсетом Intel Z87 и четырьмя слотами DIMM DDR3,
• Дисковая подсистема — SSD SanDisk Ultra II 240GB (системный диск) и HDD 4000GB,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Enterprise.

Оценки емкостных параметров HDD HDWL110UZSVA, выполненные стандартными средствами операционной системы Microsoft Windows 7 Enterprise, приведены на рис. 4.

Рис. 4.  Емкостные параметры HDD HDWL110UZSVA
             (кликнуть для увеличения)

Скоростные возможности HDD HDWL110UZSVA были оценены в процессе дальнейшего исследования.

На рис. 5 – рис. 7 представлены результаты оценки скоростных характеристик HDD HDWL110UZSVA, полученные с помощью ряда популярных тестовых программ.

Рис. 5.  Результаты HD Tune Pro 5.00 Benchmark
             (кликнуть для увеличения)

Рис. 6.  Результаты CrystalDiskMark
             (кликнуть для увеличения)

Рис. 7.  Результаты ATTO Disk Benchmark
             (кликнуть для увеличения)

Итак, как следует из полученных в процессе тестирования оценок, 2,5-дюймовый жесткий диск HDWL110UZSVA, относящийся к серии L200 и обладающий информационной емкостью 1 Тбайт, характеризуется сравнительно высокими скоростными возможностями.

             (кликнуть для увеличения)    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

В секторе внутренних жестких дисков компания Toshiba разработала и выпустила 2,5-дюймовые накопители серии L200 (Toshiba’s 2.5-inch L200 Laptop PC Hard Drive, L200 HDD). Состоит она в настоящее время из изделий с информационным объемом от 500 Гбайт до 2 Тбайт. При этом в серии L200 имеются как модели толщиной 9,5 мм, так и модели Slim толщиной 7 мм.  

Эти накопители предназначены для компактных систем, к которым относятся ноутбуки, игровые приставки, периферийные устройства. Однако указанные жесткие диски серии L200 могут успешно использоваться и в составе настольных компьютерных систем.

Возможности средней модели HDD, выпущенной в варианте Retail (рис. 1) и имеющей наименование HDWL110UZSVA, были оценены в процессе проведенного тестирования. Этот 2,5-дюймовый Slim накопитель (далее — HDD HDWL110UZSVA) обладает информационным объемом 1 Тбайт и встроенной кэш-памятью 128 Гбайт. Результаты тестирования HDD HDWL110UZSVA в составе высокопроизводительного настольного компьютера приведены ниже.

Рис. 1.  Retail-комплект HDD HDWL110UZSVA
             (кликнуть для увеличения)

На рис. 2 приведены лицевая и обратная стороны HDD HDWL110UZSVA, на рис. 3 — скриншоты фрагментов маркировки предоставленного для исследования семпла. Основные параметры данного жесткого диска, заявленные и приведенные производителем на его фирменном сайте, представлены в таблице 1.

Рис. 2.  Лицевая и обратная стороны HDD HDWL110UZSVA
             (кликнуть для увеличения)

Рис. 3.  Фрагменты маркировки HDD HDWL110UZSVA на диске и на коробке
             (кликнуть для увеличения)

Таблица 1. Основные параметры накопителя

Результаты проведенного исследования HDD HDWL110UZSVA рассмотрены  в следующих частях  данной статьи.

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Для оценки емкостных и скоростных параметров флэш-карты microSDXC 128GB (THN-M203K1280EA) в качестве тестовой системы был использован мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Основные компоненты системного блока этого мини ПК:

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

При тестировании у флэш-карты microSDXC 128GB была сохранена файловая система exFAT. В качестве карт-ридера было использовано встроенное в мини-ПК устройство считывания флэш-карт форм-фактора microSD.

Результаты оценки емкостных параметров флэш-карты microSDXC 128GB, выполненной встроенными средствами операционной системы Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 5.

Рис. 5.  Оценка емкости microSDXC 128GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)B

Скоростные возможности флэш-карты microSDXC 128GB, то они были оценены с помощью соответствующих тестовых программ. Полученные результаты приведены далее.

На рис. 6 представлена оценка скоростных параметров флэш-карты microSDXC 128GB, выполненная с помощью специальной тестовой программы CrystalDiskMark 5.2.0 х64.

На рис. 7 — оценки, полученные с помощью тестовой программы ATTO Disk Benchmark.

Рис. 6.  Оценка скоростных параметров microSDXC 128GB
программой CrystalDiskMark

Рис. 7.  Оценка скоростных параметров microSDXC 128GB
программой ATTO Disk Benchmark
(кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из приведенных результатов, флэщ-карта microSDXC 128GB (THN-M203K1280EA) демонстрирует высокие скоростные параметры. Более того, оценки скоростных параметров в режиме записи существенно превышают нижний уровень, установленный для изделий десятого класса (Speed class 10). Скоростные параметры в режиме чтения оказались немного ниже также значения, объявленного производителем и приведенные на фирменном сайте и в таблице 1.

Оценивая результаты тестирования и перспективы последующей эксплуатации указанной карты флэш-памяти microSDXC, необходимо отметить, что реальные, наблюдаемые, скоростные параметры в значительной степени зависят не только от возможностей самих карт, но и от параметров внешних для них интерфейсных цепей карт-ридеров, компьютеров, смартфонов, плееров и других устройств. Учитывая все это, можно ожидать, что при использовании других аппаратно-программных средств карта microSDXC 128GB сможет показать еще более высокие скоростные параметры.

В заключение остается еще раз подчеркнуть, что как следует из полученных оценок, флэш-карта microSDXC 128GB (THN-M203K1280EA) обладает не только высокой емкостью, но и сравнительно высокими скоростными параметрами.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Итак, в качестве тестовой системы был использован мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Основные компоненты системного блока этого мини ПК:

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

В качестве системного диска был выбран низкоскоростной 2,5-дюймовый HDD ST9640320AS (640 Гбайт, SATA-II, 5400 об/мин, кэш 8 Мбайт). На этот накопитель согласно рекомендациям (а по сути, требованиям) производителя комплекта Intel NUC7i7BNHX1 были инсталлированы операционная система Microsoft Windows 10 64-bit (в данном конкретном случае — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit) и все полагающиеся драйверы, которые были установлены с сайта Intel. Через разъем M.2 материнской платы Intel NUC7i7BNB в систему мини ПК был включен модуль Intel Optane Memory 16GB.

Рис. 6.  Intel Optane Memory 16GB в системном блоке
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Управление этим модулем осуществляется с помощью утилиты Intel Optane Memory 16.8.1000, установленной запуском файла SetupOptaneMemory.exe (рис. 7).

Рис. 7.  Установленная утилита Intel Optane Memory 16.8.1000

Необходимо отметить, что возможны два варианта использования модуля Intel Optane Memory 16GB: в качестве твердотельного накопителя M.2 SSD 16GB или в качестве ускорителя системного накопителя, в данном случае его роль исполняет 2,5-дюймовый HDD ST9640320AS.

Результаты проведенного исследования скоростных возможностей HDD без ускорителя рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

Основой большинства дисковых подсистем настольных компьютеров и ноутбуков в настоящее время являются накопители на жестких магнитных дисках (далее — HDD или жесткие диски). Данные устройства обладают высокой емкостью и потрясающе низкой стоимостью хранения единицы информации. Это выгодно отличает их от твердотельных накопителей (SSD), у которых по сравнению с HDD емкость обычно значительно ниже, а стоимость хранения единицы информации в несколько раз выше. Конечно, у SSD  меньше габариты и энергопотребление, но, например, для настольных компьютеров это, как правило, несущественно, в отличие от скоростных параметров. Действительно, принцип записи/чтения файлов с использованием механических элементов ограничивает скоростные возможности HDD. Это не позволяет по критерию производительности жестким дискам соперничать с твердотельными накопителями. В результате особо требовательные пользователи стремятся выбирать для системных целей SSD, а традиционные HDD использовать в качестве вспомогательных хранилищ информации. Таким образом, жесткие диски постепенно отодвигаются на второй план. Однако так ли все пессимистично для HDD, и нет ли возможности ускорить работу традиционных жестких дисков, используя простые и доступные аппаратно-программные средства? Оказывается, в некоторых случаях такая возможность имеется, что и будет показано  ниже. Но сначала немного о ряде перспективных технологий и изделий, имеющих самое непосредственное отношение к теме ускорения работы жестких дисков.

Как известно, современные твердотельные накопители до недавнего времени создавались исключительно на базе микросхем флэш-памяти, выполненной либо по технологии планарной NAND, либо по более совершенной многослойной 3D NAND. Работа данных микросхем основана на хранении зарядов в миниатюрных ловушках-конденсаторах и анализе уровней напряжения: два уровня напряжения для кодирования одного бита — в ячейках типа SLC, четыре уровня — два бита — в ячейках MLC, восемь уровней — три бита — в ячейках TLC. Этапы эволюция технологий от SLC к QLC представлены на рис. 1.

Рис. 1.  Эволюция технологий от SLC к QLC
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Однако пару лет назад доминирующее положение этих полупроводниковых разработок в области скоростных накопителей стала теснить 3D XPoint (рис. 2). Эта новейшая технология компании Intel основана на использовании специальных химических соединений. Они изменяют под воздействием электрических полей свое фазовое состояние и, как следствие, свою проводимость. При этом результат сохраняется и после снятия воздействия.

Рис. 2.  Архитектура и возможности флэш-памяти 3D XPoint
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Созданные изделия с новым типом энергонезависимой памяти получили фирменное наименование Intel Optane. Они предлагают существенно более низкие, чем традиционные устройства с NAND и 3D NAND, задержки и значительно более высокие скорости работы с небольшими блоками данных, а также существенно больший ресурс для операций стирания/записи, обычно называемый износоустойчивостью.

На основе энергонезависимой памяти 3D XPoint компания Intel выпустила несколько  изделий, среди которых модули Intel Optane Memory. Каждый из этих модулей является интеллектуальным адаптивным ускорителем системы для компьютеров с современными процессорами Intel Core, начиная с их 7-го поколения. Технология, лежащая в основе работы Intel Optane Memory, повышает быстродействие компьютера. Она запоминает часто используемые файлы и ускоряет доступ к ним даже при включении компьютера после отключения питания. Это означает, что можно работать, не теряя времени на ожидание. Использование в компьютерах такого модуля обеспечивает высокое быстродействие систем с накопителями большой емкости, представленных HDD, приближая их скоростные характеристики к накопителям SSD.

Младшим и самым дешевым представителем ускорителей Intel Optane Memory Series является модель с информационным объемом 16GB, получившая наименование MEMPEK1W016GA (далее — Intel Optane Memory 16GB, рис. 3).

Рис. 3.  Модуль Intel Optane Memory 16GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Некоторые особенности архитектуры Intel Optane Memory 16GB (MEMPEK1W016GA) рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Реальные емкостные и скоростные возможности твердотельного накопителя SSD P1 500GB (CT500P1SSD8), созданного компанией Micron, были оценены в процессе тестирования. В качестве тестового компьютера был использован высокопроизводительный мини-ПК, созданный на основе комплекта Intel NUC7i7BNHX1. Конфигурация системного блока:

• Процессор — Intel Core i7-7567U (литография 14 нм, микроархитектура Kaby Lake, 2 физических ядра, работающих c 4 потоками на тактовой частоте от 3,5 ГГц до 4,0 ГГц, кэш 4 Мбайт, TDP 28 Вт),
• Материнская плата — Intel NUC7i7BNB,
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel Iris Plus 650,
• Оперативная память — два модуля CT16G4SFD824A (Crucial 16GB DDR4-2400 SO-DIMM),
• Дисковая подсистема — Intel SSD 545s Series 256GB (системный накопитель),
• Блок питания — внешний компактный блок FSP065-10AABA (AC-DC: input — 100-240V/50-60Hz; output — 19V, 3.43A, 65W max),
• Операционная система — Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit.

Материнская плата Intel NUC7i7BNB, входящая в состав компонентов системного блока мини-ПК, рассчитана на установку твердотельного накопителя типоразмера либо M.2 2280, либо M.2 2242. Этому требованию полностью удовлетворяет SSD P1 500GB, имеющий типоразмер M.2 2280. Установка данного накопителя, включение тестового мини-ПК, запуск и последующий анализ результатов каких-либо проблем не вызвали.

На рис. 6 приведен накопитель SSD P1 500GB, установленный в системный блок.

Рис. 6.  Накопитель SSD P1 500GB в системном блоке
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценки емкостных параметров накопителя SSD P1 500GB, выполненные с помощью штатных средств Microsoft Windows 10 Enterprise 64-bit, приведены на рис. 7.

Рис. 7. Емкостные параметры SSD P1 500GB

Оценивая емкостные параметры SSD P1 500GB, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость SSD P1 500GB составляет 500 104 687 616 байт (рис. 7), то есть даже несколько больше объявленного производителя значения. А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 073 741 824 (2 в степени 30). Как результат, «десятичная» емкость 500 104 687 616 байт в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, преобразуется и приводится уже как 465 Гбайт (рис. 7).

Скоростные возможности накопителя SSD P1 500GB были оценены с помощью соответствующих тестовых программ.

Результаты проведенного исследования скоростных возможностей SSD P1 500GB (CT500P1SSD8) рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Оценки скоростных возможностей SSD BX500 240GB, полученные с помощью ряда тестовых программ, представлены на рис. 7–9.

Рис. 7. Результаты теста AS SSD Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

Рис. 8. Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)  

Рис. 9. Оценка скоростных параметров, выполненная ATTO Disk Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как показало дополнительное исследование, реальный ресурс записи (износоустойчивость) накопителя SSD BX500 240GB в несколько раз больше объявленного значения. Однако при его эксплуатации следует учитывать условия гарантийных обязательств, приведенные выше. 

Итак, накопитель SSD BX500 240GB  (модель CT240BX500SSD1), выпущенный компанией Micron и установленный для тестирования в мощный настольный компьютер, продемонстрировал сравнительно высокие значения скоростных параметров. В ряде тестов полученные результаты даже превышают значения, объявленные производителем. И что важно, скоростные параметры SSD BX500 240GB в разы превышают аналогичные параметры традиционных жестких дисков.

Таким образом, с учетом полученных оценок и особенно сравнительно невысокой цены, указанный накопитель SSD BX500 240GB является неплохим выбором для использования не только в ноутбуках, но и в настольных компьютерах.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Емкостные и скоростные параметры SSD BX500 240GB (CT240BX500SSD1) были оценены в процессе тестирования в составе мощного настольного компьютера. В архитектуру тестового компьютера входят следующие основные компоненты:

• Процессор — Intel Core i7-4770T (22 нм, Haswell, 8 Мбайт кэш-памяти, 4 вычислительных ядра, работающих на тактовой частоте от 2,5 ГГц до 3,7 ГГц, поддержка 8 потоков, до 45 Вт),
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 4600,
• Подсистема памяти — три DIMM DDR3-1600 общим объемом 24 Гбайт (8+8+8 Гбайт),
• Материнская плата — Gigabyte GA-Z87-HD3 с чипсетом Intel Z87 и четырьмя слотами DIMM DDR3,
• Дисковая подсистема — SSD SanDisk Ultra II 240GB (системный диск) и HDD 4000GB,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Enterprise.

Конфигурация дисковой подсистемы тестового компьютера с установленным SSD BX500 240GB приведена на рис. 5.

Рис. 5. Конфигурация дисковой подсистемы

Оценки емкостных параметров SSD BX500 240GB, выполненные стандартными средствами ОС Microsoft Windows 7 Enterprise, приведены на рис. 6.

Рис. 6. Емкостные параметры SSD BX500 240GB

Оценивая емкостные параметры данного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Гбайт = 1 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость SSD BX500 240GB составляет 240 054 693 888 байт (рис. 6), то есть даже несколько больше объявленного производителя значения.

А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Гбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 073 741 824 (2 в степени 30). Как результат, «десятичная» емкость 240 054 693 888 байт в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, преобразуется и приводится уже как 223 Гбайт (рис. 6).

Оценки скоростных возможностей приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Внешняя и обратная стороны, а также фрагмент этикетки с некоторыми техническими и эксплуатационными параметрами SSD BX500 240GB (CT240BX500SSD1) представлены на рис. 2

Рис. 2.  Стороны и фрагмент этикетки SSD BX500 240GB

Накопитель SSD BX500 240GB очень легкий, выпущен в пластиковом корпусе черного  цвета. Качество сборки не вызывает каких-либо нареканий. На лицевой стороне матового корпуса выдавлены буквы BX и наклеена небольшая этикетка с торговой маркой продукта, а на обратной — этикетка с рядом технических и эксплуатационных характеристик (рис. 2).

Необходимо отметить, что производитель крайне скуп на информацию в представлении своего продукта. На фирменном сайте приводятся всего несколько характеристик, из которых, пожалуй, важными для пользователя являются ресурс и два заявленных скоростных параметра. А еще в спецификациях сообщается о дополнительных возможностях SSD серии BX. Этими возможностями являются: алгоритм многоэтапной целостности данных, температурный контроль, ускорение записи SLC, активный сбор мусора, поддержка TRIM, технология автоматического контроля и отчетности (SMART), код исправления ошибок (ECC).

Несмотря на ограниченность предоставляемой производителем информации, кое-какие дополнительные сведения о накопителе можно получить, вскрыв его корпус, верхняя и нижняя части которого соединены очень тугими защелками.

Рис. 3.  Плата SSD BX500 240GB в корпусе
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 4.  Лицевая и обратная стороны платы SSD BX500 240GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Первое, что бросается в глаза, — это габариты платы, размеры которой много меньше площади корпуса (рис. 3). На плате накопителя SSD BX500 240GB расположены пять больших микросхем, из которых четыре — чипы флэш-памяти Micron 3D TLC NAND 8MA2D NW912 (рис. 3 и рис. 4), пятая — чип контроллера Silicon Motion SM2258XT (рис. 4). С целью уменьшения себестоимости изделия из архитектуры накопителя исключены микросхемы оперативной памяти. Снижение из-за этого скоростных возможностей частично компенсируется использованием технологии SLC-кэширования.

На указанный накопитель предоставляется 3-летняя ограниченная гарантия, которая «действует в течение трех лет с даты первоначальной покупки или до израсходования общего количества записанных байт, опубликованного в спецификациях продукта и измеренного данными S.M.A.R.T.».

Емкостные и скоростные параметры SSD BX500 240GB были оценены в процессе тестирования в составе мощного настольного компьютера.

Особенности тестовой системы и результаты тестирования SSD BX500 240GB рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

На основе микросхем флэш-памяти 3D NAND (64-слойная 3D NAND второго поколения, TLC) компания Micron выпустила сравнительно недорогие 2,5-дюймовые твердотельные накопители (SSD) серии BX500. В настоящее время линейка 2,5-дюймовых SSD этой серии, получивших традиционную торговую марку Crucial, состоит из моделей с информационным объемом 120, 240, 480, 960 Гбайт. Все они ориентированы на сектор потребительских компьютеров.

Возможности SSD этой серии можно оценить на примере средней модели, имеющей объем 240 Гбайт: Crucial BX500 240GB 3D NAND SATA. Модель получила техническое наименование CT240BX500SSD1.

Эта модель (далее — SSD BX500 240GB) поставляется в небольшой картонной коробке, на поверхности которой приведены некоторые характеристики указанного устройства. В комплекте, представленном на рис. 1, кроме SSD, помещенного в пластиковый контейнер, присутствует краткая инструкция по использованию накопителя. С сайта, адрес которого указан в инструкции, можно скачать программу Acronis True Image, обеспечивающую клонирование эксплуатируемого HDD/SSD с целью последующей замены его на предлагаемый SSD.

Комплект и внешний вид SSD BX500 240GB представлен на рис. 1, характеристики, официально объявленные производителем, приведены в таблице 1.

Рис. 1.  Комплект  и  внешний вид  SSD BX500 240GB
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1.  Основные характеристики SSD BX500 240GB

Некоторые особенности архитектуры SSD BX500 240GB рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Основу высокопроизводительного настольного компьютера, используемого в тестировании  накопителя S300 HDD 10TB (модель HDWT31AUZSVA), составили следующие компоненты:

• Процессор — Intel Core i7-4770T (22 нм, Haswell, 8 Мбайт кэш-памяти, 4 вычислительных ядра, работающих на тактовой частоте от 2,5 ГГц до 3,7 ГГц, поддержка 8 потоков, до 45 Вт),
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 4600,
• Подсистема памяти — три DIMM DDR3-1600 общим объемом 24 Гбайт (8+8+8 Гбайт),
• Материнская плата — Gigabyte GA-Z87-HD3 с чипсетом Intel Z87 и четырьмя слотами DIMM DDR3,
• Дисковая подсистема — SSD SanDisk Ultra II 240GB (системный диск) и HDD 4000GB,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Enterprise.

На рис. 4 приведена конфигурация дисковой подсистемы с подключенным S300 HDD 10TB.

Рис. 4.  Конфигурация дисковой подсистемы

Оценки емкостных параметров S300 HDD 10TB, выполненные стандартными средствами операционной системы Microsoft Windows 7 Enterprise, приведены на рис. 5.

Рис. 5. Емкостные параметры S300 HDD 10TB

Оценивая емкостные параметры данного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Тбайт = 1 000 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость накопителя S300 HDD 10TB составляет 10 000 695 029 760 байт (рис. 5), то есть даже несколько больше объявленного производителя значения.

А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Тбайт = 1 024 Гбайт, 1 Гбайт = 1 024 Мбайт, 1 Мбайт = 1 024 Кбайт, 1 Кбайт = 1 024 байт. Таким образом, 1 Тбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 099 511 627 776 (2 в степени 40). Как результат, «десятичная» емкость 10 000 695 029 760 байт в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, преобразуется и приводится уже как 9.09 Тбайт (рис. 5).

На рис. 6 приведен ряд характеристик S300 HDD 10TB, определенных программой CrystalDiskInfo 7.0.4 x64.

Рис. 6.  Параметры S300 HDD 10TB, определенные CrystalDiskInfo 7.0.7 x64
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

В процессе дальнейшего исследования данного накопителя, входящего в линейку S300 Surveillance Hard Drive, были оценены с помощью тестовых программ и его скоростные возможности.

Результаты проведенного исследования накопителя S300 HDD 10TB (модель HDWT31AUZSVA) рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Компания Toshiba выпустила жесткий диск HDWT31AUZSVA, обладающий информационным объемом 10 Тбайт. Данный жесткий диск относится к серии S300 и предназначен для систем видеонаблюдения 

Евгений Рудометов 
 

Для систем видеонаблюдения компания Toshiba разработала и выпустила накопители серии S300 Surveillance Hard Drive (S300). В настоящее время серия S300 состоит из моделей с информационным объемом 4, 5, 6, 8, 10 Тбайт.

Возможности старшей модели HDD, имеющей наименование HDWT31AUZSVA (рис. 1) и информационный объем 10 Тбайт (рис. 2), были оценены в процессе проведенного тестирования (рис. 3).

Рис. 1.   HDD HDWT31AUZSVA
             (кликнуть для увеличения)

Рис. 2.   Емкостные параметры HDD HDWT31AUZSVA
             (кликнуть для увеличения)

Рис. 3.   Результаты CrystalDiskMark и ATTO Disk Benchmark
             (кликнуть для увеличения) 

Итак, как следует из полученных в процессе тестирования оценок, жесткий диск HDD HDWT31AUZSVA, относящийся к серии S300 Surveillance Hard Drive, характеризуется не только очень высокой информационной емкостью, составляющей 10 Тбайт, но еще и очень высокими скоростными возможностями.

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, оценки информационной емкости и скоростных возможностей массива RAID 0, составленного из двух накопителей MG07ACA14TE линейки Enterprise Capacity HDD, были получены в процессе тестирования. При этом в качестве тестовой системы был использован высокопроизводительный настольный компьютер, основу которого составили следующие компоненты:

• Процессор — Intel Core i7-4770T (22 нм, Haswell, 8 Мбайт кэш-памяти, 4 вычислительных ядра, работающих на тактовой частоте от 2,5 ГГц до 3,7 ГГц, поддержка 8 потоков, до 45 Вт),
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 4600,
• Подсистема памяти — три DIMM DDR3-1600 общим объемом 24 Гбайт (8+8+8 Гбайт),
• Материнская плата — Gigabyte GA-Z87-HD3 с чипсетом Intel Z87 и четырьмя слотами DIMM DDR3,
• Дисковая подсистема — SSD SanDisk Ultra II 240GB (системный диск) и HDD 4000GB,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Enterprise.

Включение накопителей MG07ACA14TE в массив RAID 0 позволяет создать единое информационное пространство. Оценка емкостных параметров данного массива, выполненные стандартными средствами операционной системы Microsoft Windows 7 Enterprise, представлены на рис. 2.

Рис. 2.  Емкостные параметры массива RAID 0
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Что же касается скоростных параметров массива RAID 0, составленного из двух HDD MG07ACA14TE линейки Enterprise Capacity HDD, то, как и ожидалось, они значительно превышают возможности каждого из указанных жестких дисков.

Скоростные возможности указанного массива RAID 0 иллюстрируют рис. 3 – рис. 5.

Рис. 3.  Оценка скоростных параметров массива RAID 0, выполненная HD Tune Pro 5.00
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 4.  Оценка скоростных параметров массива RAID 0, выполненная CrystalDiskMark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 5.  Оценка скоростных параметров массива RAID 0, выполненная ATTO Disk Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Итак, как следует из полученных в процессе тестирования оценок, дисковая подсистема, образованная из двух жестких дисков MG07ACA14TE линейки Enterprise Capacity HDD, установленных в RAID 0, обладает не только очень высокой емкостью, составляющей 28 000 897 720 320 байт (25,4 TiB), но и демонстрирует очень высокие уровни производительности. Более того, уровни некоторых скоростных параметров соизмеримы с уровнями ряда аналогичных параметров многих твердотельных накопителей (SSD), созданных на основе микросхем флэш-памяти. Однако SSD обладают обычно не только существенно меньшей емкостью по сравнению описанным массивом RAID 0, но и значительно более высокой стоимостью единицы хранения информации. Поэтому “списывать со счетов” жесткие диски, используемые для хранения больших объемов информации, — явно преждевременно. Особенно это касается высокоемких моделей с высокими скоростными параметрами, например, таких, как модели уровня Enterprise, к которым относятся жесткие диски Enterprise Capacity HDD.
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

Для корпоративных систем хранения информации компания Toshiba предлагает семейство моделей Enterprise Capacity HDD. В архитектуре данных моделей реализовано большое количество большое количество перспективных технологий, обеспечивающих высокие показатели емкости, производительности и надежности.

Несмотря на сравнительно высокие скоростные параметры, еще больше увеличить скоростные возможности дисковых подсистем можно за счет объединения накопителей Enterprise Capacity HDD в массивы RAID 0.

Необходимо напомнить, что в режиме RAID 0 (stripe), в котором требуется не менее двух HDD, осуществляется автоматическое разбиение (stripping) файлов на меньшие блоки и равномерное распределение этих блоков между несколькими дисками массива устройств. За счет одновременного доступа к накопителям значительно увеличивается производительность дисковой подсистемы, что означает существенное увеличение скорости доступа к информации, как для чтения, так и для записи. Остается добавить, что благодаря объединению двух HDD в массив RAID 0, кроме роста скоростных возможностей дисковой подсистемы, происходит еще и удвоение ее информационного объема за счет суммирования емкостей используемых накопителей.

В очень высоких скоростных возможностях массива RAID 0, составленного из двух накопителей Enterprise Capacity HDD компании Toshiba, можно убедиться на примере использования моделей MG07ACA14TE. Каждая из этих моделей имеет объявленную информационную емкость 14 Тбайт (14000 Гбайт — четырнадцать триллионов байт). Внешний вид двух таких накопителей представлен на рис. 1. параметры HDD MG07ACA14TE, заявленные производителем, приведены в таблице 1.

Рис. 1.  Два HDD MG07ACA14TE
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Таблица 1. Основные параметры HDD MG07ACA14TE

В накопителях серии MG07ACA инженеры компании Toshiba реализовали ряд перспективных технологических разработок.

Так, например, конструкция с 9 магнитными дисками помещена в герметичный корпус, заполненный гелием. Благодаря данному решению удалось добиться емкости до 14 Тбайт магнитной записи и сравнительно высокого быстродействия, достигаемого, в частности, обеспечением вращения магнитных дисков со скоростью 7200 оборотов в минуту, помещенных в корпус обычных размеров. В дисках серии MG07ACA применяется разработанная конструкторами компании Toshiba технология прецизионной лазерной сварки для заполнения гелием корпуса устройства так, чтобы вся конструкция оставалась герметичной на протяжении всего срока службы диска. Использование гелия вместо традиционной газовой среды уменьшает аэродинамическое сопротивление вращению магнитных дисков, что позволяет снизить нагрузку на двигатель, сократить энергопотребление, улучшить тепловой режим всей конструкции. Все это улучшает технические характеристики, повышает надежность и удлиняет бесперебойный ресурс эксплуатации, способствует достижению нужных показателей общей стоимости владения. Высокая надежность и удобство эксплуатации накопителей серии MG07ACA обеспечивают специальные разработки, среди которых, например, функции PLP (Power Loss Protection — защита данных при отключении питания), PWC (Persistent Write Cache — постоянный кэш записи), SIE (Sanitize Instant Erase — очищение путем моментального уничтожения информации).

Из основных характеристик жесткого диска MG07ACA14TE следует отметить: кэш-память — 256 MiB, максимальная постоянная скорость передачи данных — 248 МiB/s, уровень шума на холостом ходу — 20 дБ. Диск обладает относительно низким энергопотреблением, рассчитан на непрерывную работу в течение 24 часов в сутки и семь дней в неделю. Энергопотребление жесткого диска MG07ACA14TE в операциях чтения и записи составляет 7,8 Вт. В режиме ожидания — 4,22 Вт — самый низкий уровень среди жестких дисков большой емкости корпоративного класса. В этом режиме накопитель демонстрирует высокую энергоэкономичность: жесткий диск MG07ACA14TE потребляет всего 0,30 Вт на Тбайт.

Время наработки на отказ (Mean Time to Failure, MTBF) — 2 500 000 часов, гарантированное число циклов парковок магнитных головок — 600 000. В процессе работы допускается увеличение температуры корпуса накопителя до +55 °C без ухудшения объявленных значений технических и эксплуатационных параметров.

Оценки информационной емкости и скоростных возможностей массива RAID 0, составленного из двух накопителей MG07ACA14TE линейки Enterprise Capacity HDD, были получены в процессе тестирования. При этом в качестве тестовой системы был использован высокопроизводительный настольный компьютер.

Конфигурация тестовой системы и результаты исследования массива RAID 0, составленного из двух жестких дисков MG07ACA14TE приведены  в следующей части  данной статьи
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Дисковые подсистемы, созданные на основе современных накопителей семейства Enterprise Capacity HDD компании Toshiba, характеризуются очень высокой производительностью. Еще больших уровней производительности можно достичь использованием двух накопителей, включенных в массив RAID 0.

В этом можно убедиться на примере тестирования массива RAID 0, составленного из двух 14-терабайтных HDD MG07ACA14TE.

Два HDD MG07ACA14TE
(кликнуть для увеличения)

Емкостные параметры RAID 0 из HDD MG05ACA800E
(кликнуть для увеличения)

Результаты CrystalDiskMark и ATTO Disk Benchmark
(кликнуть для увеличения) 

Итак, как следует из полученных в процессе тестирования оценок, дисковая подсистема, образованная из двух жестких дисков MG07ACA14TE линейки Enterprise Capacity HDD, установленных в RAID 0, обладает не только очень высокой емкостью, составляющей 28 000 897 720 320 байт (25,4 TiB), но и демонстрирует очень высокие уровни производительности. Более того, уровни некоторых скоростных параметров соизмеримы с уровнями ряда аналогичных параметров многих твердотельных накопителей (SSD), созданных на основе микросхем флэш-памяти. Однако SSD обладают обычно не только существенно меньшей емкостью по сравнению описанным массивом RAID 0, но и значительно более высокой стоимостью единицы хранения информации. Поэтому “списывать со счетов” жесткие диски, используемые для хранения больших объемов информации, — явно преждевременно. Особенно это касается высокоемких моделей с высокими скоростными параметрами, например, таких, как модели уровня Enterprise, к которым относятся жесткие диски Enterprise Capacity HDD.

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Скоростные возможности HDD MG07ACA14TE были оценены в процессе дальнейшего исследования. На рис. 7 – рис. 9 представлены результаты оценки скоростных характеристик HDD MG07ACA14TE, полученные с помощью ряда популярных тестовых программ.

Рис. 7.  Результаты тестов HD Tune Pro 5.00
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 8.  Оценка скоростных параметров, выполненная CrystalDiskMark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 9.  Оценка скоростных параметров, выполненная ATTO Disk Benchmark
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Как следует из полученных в процессе тестирования оценок, жесткий диск MG07ACA14TE, относящийся к семейству Toshiba Enterprise Capacity HDD, характеризуется не только очень высокой информационной емкостью, составляющей 14 Тбайт, но еще и очень высокими скоростными возможностями.

Несмотря на указанные рекомендации производителя, приведенные выше, необходимо отметить, что, как показало тестирование, HDD MG07ACA14TE можно успешно использовать и в настольных компьютерах в качестве системного диска и/или в качестве высокоемкого накопителя для хранения пользовательских программ и данных.

Остается добавить, что, если требуется высокая информационная емкость при сравнительно высоких скоростных параметрах, высоких показателях надежности и энергоэкономичности при сравнительно низкой стоимости хранения данных (в пересчете на стоимость хранения единицы информации), то старшие модели жестких дисков Toshiba Enterprise Capacity HDD являются оптимальным выбором.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

>>    Часть 2  
  

В качестве тестовой системы, с помощью которой осуществлялось исследование HDD MG07ACA14TE, был использован высокопроизводительный настольный компьютер. Основу этого компьютера составили следующие компоненты:

• Процессор — Intel Core i7-4770T (22 нм, Haswell, 8 Мбайт кэш-памяти, 4 вычислительных ядра, работающих на тактовой частоте от 2,5 ГГц до 3,7 ГГц, поддержка 8 потоков, до 45 Вт),
• Графическая подсистема — встроенная в процессор графика Intel HD Graphics 4600,
• Подсистема памяти — три DIMM DDR3-1600 общим объемом 24 Гбайт (8+8+8 Гбайт),
• Материнская плата — Gigabyte GA-Z87-HD3 с чипсетом Intel Z87 и четырьмя слотами DIMM DDR3,
• Дисковая подсистема — SSD SanDisk Ultra II 240GB (системный диск) и HDD 4000GB,
• Операционная система — Microsoft Windows 7 Enterprise.

На рис. 4 приведена конфигурация дисковой подсистемы с подключенным HDD MG07ACA14TE.

Рис. 4.  Конфигурация дисковой подсистемы

Оценки емкостных параметров HDD MG07ACA14TE, выполненные стандартными средствами операционной системы Microsoft Windows 7 Enterprise, приведены на рис. 5.

Рис. 5.  Емкостные параметры HDD MG07ACA14TE
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценивая емкостные параметры данного устройства, необходимо напомнить, что производители накопителей информационную емкость своих изделий традиционно приводят в десятичных единицах. Это означает, что в мобильных, стационарных и встраиваемых накопителях 1 Тбайт = 1 000 000 000 000 байт. В результате в десятичных единицах емкость HDD MG07ACA14TE составляет 14 000 383 324 160 байт (рис. 4), то есть даже несколько больше объявленного производителем значения.

А вот в единицах, привязанных к двоичной системе счисления, 1 Тбайт = 1 024 Гбайт, 1 Гбайт = 1 024 Мбайт, 1 Мбайт = 1 024 Кбайт, 1 Кбайт = 1 024 байт. Таким образом, 1 Тбайт = 1 024 x 1 024 x 1 024 x 1 024 байт = 1 099 511 627 776 (2 в степени 40). Как результат, «десятичная» емкость 14 000 383 324 160 байт преобразуется и приводится уже как 12,7 Тбайт (рис. 5). Остается добавить, что указанные единицы часто обозначаются как TiB, GiB, MiB, KiB.

На рис. 6 приведен ряд характеристик HDD MG07ACA14TE, определенных программой HD Tune Pro 5.00

Рис. 6.  Параметры HDD MG07ACA14TE, определенные HDD Tune Pro 5.00
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Оценки скоростных возможностей HDD MG07ACA14TE —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

На рис. 2 приведены лицевая и обратная стороны HDD MG07ACA14TE, на рис. 3 — скриншот фрагмента маркировки предоставленного для исследования семпла. Основные параметры данного жесткого диска, заявленные производителем на его фирменном сайте, приведены в таблице 1.

Рис. 2.  Лицевая и обратная стороны HDD MG07ACA14TE
            (кликнуть мышью для увеличения картинки)

Рис. 3.  Фрагмент маркировки HDD MG07ACA14TE

Таблица 1. Основные параметры  HDD MG07ACA14TE

В накопителях серии MG07ACA инженеры компании Toshiba реализовали ряд перспективных технологических разработок.

Так, например, в данных жестких дисках  корпоративного класса впервые в мире реализована конструкция с 9 магнитными дисками, помещенная в герметичный корпус, заполненный гелием. Благодаря данному решению удалось добиться емкости до 14 Тбайт магнитной записи и сравнительно высокого быстродействия, достигаемого, в частности, обеспечением вращения магнитных дисков со скоростью 7200 оборотов в минуту, помещенных в корпус обычных размеров. Чтобы уместить всю многодисковую конструкцию в 3,5-дюймовый корпус, инженеры Toshiba использовали магнитные диски толщиной всего 0,635 мм (пластины  предыдущих моделей — 0,8 мм), уменьшили расстояние между ними до 1,58 мм и использовали соответствующие миниатюрные магнитные головки. Сохранение стандартного для отрасли форм-фактора 3,5 дюймов дает возможность для пользователей без всяких усилий интегрировать данные накопители в серверы, рабочие станции, мощные настольные компьютеры и сетевые системы хранения данных.

В дисках серии MG07ACA применяется разработанная конструкторами компании Toshiba технология прецизионной лазерной сварки для заполнения гелием корпуса устройства с 9 магнитными дисками так, чтобы вся конструкция оставалась герметичной на протяжении всего срока службы диска.  Использование гелия вместо традиционной газовой среды уменьшает аэродинамическое сопротивление вращению магнитных дисков, что позволяет снизить нагрузку на двигатель, сократить энергопотребление, улучшить тепловой режим всей конструкции. Все это улучшает технические характеристики, повышает надежность и удлиняет бесперебойный ресурс эксплуатации, способствует достижению нужных показателей общей стоимости владения. Остается добавить, что значительная емкость достигается за счет применения доказавших свою надежность технологий традиционной магнитной записи (Conventional Magnetic Recording, CMR) и перпендикулярной магнитной записи (Perpendicular Magnetic Recording, PMR), которые обеспечивают оптимальную совместимость и надежность хранения данных.

Высокая надежность и удобство эксплуатации накопителей серии MG07ACA обеспечивают специальные разработки, среди которых, например, такие как PLP, PWC, SIE. При этом функция PLP (Power Loss Protection — защита данных при отключении питания) обеспечивает запись данных, находящихся в буферной памяти, на жесткий диск с использованием противоэлектродвижущей силы совместно с инерцией вращения магнитного носителя информации в случае непредвиденного прекращения подачи питания. Функция PWC (Persistent Write Cache — постоянный кэш записи) совместно с PLP обрабатывает записываемые данные, о которых диск передает отчет об обычном завершении, когда они еще не были сохранены на жесткий диск. Сохраняемые данные могут быть записаны в управляемом режиме LBA (логической адресации блоков) на жесткий диск. Не записанные на жесткий диск данные хранятся во флэш-памяти, которая использует резервное питание с использованием функции PLP, когда внезапно прекращается подача питания на диск. После срабатывания функции PLP может потребоваться более длительное время на запуск диска, чем в случае нормального завершения работы. При этом PLP не защищает данные в ситуации  прекращения подачи всего питания. Когда подача питания прекращается не в соответствии с рекомендуемой процедурой, данные могут быть утрачены. В случае отключения питания до передачи отчета о завершении записи непредвиденным образом данные могут быть утрачены. Функция SIE (Sanitize Instant Erase — очищение путем моментального уничтожения) позволяет моментально аннулировать данные, записанные на магнитные диски накопителя, что иногда требуется в системах специального назначения. Кроме того, данная функция облегчает пользователям процесс быстрого вывода дисков из эксплуатации. Это может потребоваться, например, в случае необходимости их срочной замены в системах обработки и хранения данных. Кроме того, эта функция полезна в случае выполнения работ по плановой модернизации систем, а также гарантийной замены с последующей отправкой поставщикам накопителей, лишенных с помощью SIA конфиденциальной информации.

Из основных характеристик жесткого диска MG07ACA14TE следует отметить: кэш-память — 256 MiB, максимальная постоянная скорость передачи данных — 230 МiB/s, уровень шума на холостом ходу — 20 дБ. Диск обладает относительно низким энергопотреблением, рассчитан на непрерывную работу в течение 24 часов в сутки и семь дней в неделю. Энергопотребление жесткого диска MG07ACA14TE в операциях чтения и записи составляет 7,8 Вт. В режиме ожидания — 4,22 Вт — самый низкий уровень среди жестких дисков большой емкости корпоративного класса. В этом режиме накопитель демонстрирует высокую энергоэкономичность: жесткий диск MG07ACA14TE потребляет всего 0,30 Вт на Тбайт.

Время наработки на отказ (Mean Time to Failure, MTBF) — 2 500 000 часов, гарантированное число циклов парковок магнитных головок — 600 000. В процессе работы допускается увеличение температуры корпуса накопителя до +55 °C без ухудшения объявленных значений технических и эксплуатационных параметров.

Что же касается конкретных значений информационной емкости и скоростных параметров HDD MG07ACA14TE, то соответствующие оценки были получены в процессе тестирования данного накопителя с объявленным объемом 14 Тбайт.

Результаты проведенного исследования HDD MG07ACA14TE рассмотрены  в следующих частях  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Несмотря на прогресс в области разработки и выпуска твердотельных накопителей, создаваемых на основе флэш-памяти, доминирующими средствами хранения цифровой информации до сих пор остаются накопители на жестких магнитных дисках (HDD, жесткие диски). Одним из основных производителй соответствующих устройств является компания Toshiba, в номенклатуре которой присутствуют модели как потребительского сектора, так и корпоративного класса. Среди изделий корпоративного класса выпускаются модели очень высокой производительности и значительной емкости для приложений, работающих с большими массивами данных. В качестве примера можно привести 3,5-дюймовые модели семейства Enterprise Capacity HDD. Они предназначены для внешних сетевых массивов хранения данных, корпоративных инфраструктур резервного копирования и восстановления, а также систем хранения больших объемов цифровой информации с интенсивным доступом. Разработаны для обеспечения быстрого доступа к данным при нагрузках корпоративного уровня — до 550 Тбайт в год, что примерно в 10 и более раз выше номинальной рабочей нагрузки традиционных жестких дисков для мощных настольных компьютерных систем.

Сравнительно недавно компания Toshiba в очередной раз расширила семейство изделий Enterprise Capacity HDD, выпустив высокопроизводительные жесткие диски серии MG07ACA. Эти устройства обладают рекордной в настоящее время информационной емкостью, достигающей сегодня значения 14 Тбайт (четырнадцать триллионов байт).

Рекомендуемые производителем области применения накопителей серии MG07ACA:

• Облачная инфраструктура хранения данных,
• Инфраструктура программно-определяемых центров обработки данных,
• Инфраструктура хранения данных на основе файлов и объектов,
• Задачи по промежуточному (вторичному) хранению данных, принципиально важные для бесперебойной работы предприятия,
• Серверы и системы хранения данных 2-го уровня, принципиально важные для бесперебойной работы предприятия.

В дополнение к официальным рекомендациям производителя жесткие диски серии MG07ACA, как показал опыт, могут быть успешно использованы и в составе мощных корпоративных и даже домашних настольных компьютерных систем, а также в сетевых системых хранения информации. 

В настоящее время серия изделий MG07ACA состоит из моделей с информационным объемом 12 Тбайт (4 модели) и 14 Тбайт (4 модели).

Возможности одной из старших моделей HDD, имеющей наименование MG07ACA14TE (далее — HDD MG07ACA14TE, рис. 1 – рис. 3) и информационный объем 14 Тбайт, были оценены в процессе проведенного тестирования. Результаты этого тестирования приведены далее.

Рис. 1. HDD MG07ACA14TE

Основные параметры HDD MG07ACA14TE, относящегося к семейству Enterprise Capacity HDD компании Toshiba, рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2