Raptor 1500 – dravec mezi disky

Úvod

Jedním z limitujících faktorů dnešních počítačů jsou diskové subsystémy. S trochou nadsázky je lze označit za pomyslné „úzké hrdlo“, které omezuje celkový výkon počítačů. Vývoj pevných disků však stále pokračuje. Moderní technologie přinášejí především vyšší kapacitu, která souvisí s rostoucí hustotou zápisu dat na diskové plotně. Důležitým parametrem, který ovlivňuje výkon disků je rychlost otáčení ploten. Plotny průměrného pevného disku rotují rychlostí 7 200 ot/min (RPM). Nejvýkonnější disky, určené pro servery se SCSI rozhraním, však dosahují 10 000 – 15 000 ot/min.

obr. 01 – Raptor disky

Popisované rozdíly mezi desktopovým a serverovým segmentem se snaží překonat disky společnosti Western Digital. Pevné disky Raptor jsou známé nejen svými parametry, kvalitním zpracováním, ale především cenou, která je podstatně nižší než u SCSI řešení.

obr. 02 – logo Western Digital

Řada Raptor není na trhu žádnou novinkou, Raptor WD360GD byl uveden již v únoru 2003. První desktopový disk s 10 000 otáčkami byl určen především pro pracovní stanice a střední servery. Přes všechny marketingové plány společnosti byl však oblíben i mezi běžnými uživateli, kteří prahli po výkonných discích. V srpnu 2003 se objevil nový typ Raptor WD740GD, který přinesl několik změn - snížily se přístupové doby, disk měl tišší chod, TCQ (tagged command queuing), apod. Největším přínosem však byly dvě plotny a tím i vyšší kapacita 74 GB.

tab. 01 – specifikace

Třetí generací Raptorů je typ WD1500ADFD. Nový Raptor technologicky vychází ze svých předchůdců. Plotny harddisku rotují rychlostí 10 000 RPM, průměrné přístupové doby jsou dle specifikací 4,6 milisekund. Vyrovnávací paměť se zdvojnásobila na hodnotu 16 MB. Oproti předchozím typům je však Raptor WD1500ADFD nativní SATA disk s podporou NCQ (Native Command Queing).

obr. 03 – Raptor WD1500ADFD

Design

Vnějším vzhledem, respektive rozměry se Raptor neodlišuje od ostatních disků. Na první pohled zaujme členitým žebrováním, které odvádí teplo a výrazně zlepšuje pasivní chlazení disku. Masivní kovová hmota přispívá nejen k robustnosti konstrukce, ale i hmotnosti disku (cca 0,82 kg).

obr. 04 – Raptor WD1500ADFD

Přední část obsahuje konektory pro napájení, datový kabel a několik pozic s jumpery. Napájení je řešeno pomocí dvou konektorů (molex i SATA). Výrobce tento konstrukční prvek označuje názvem FlexPower. Další „technologií“ je tzv. SecureConnect, jde v podstatě pouze o zesílení hmoty datového SATA konektoru, který se často opotřebovává a praská.

obr. 05 – Raptor WD1500ADFD

Disky společnosti Western Digital jsou snadno rozpoznatelné rovněž díky charakteristickému provedení tištěných spojů. Western Digital patrně jako jediný výrobce schovává čipy na „vnitřní“ straně tištěného spoje, která je kryta obalem disku. Při podrobnějším srovnání plošných spojů Raptoru WD740GD a novějšího WD1500ADFD zjistíte několik drobných rozdílů. Starší verze disku obsahuje čip Marvell 88i8030, který „převádí“ PATA na SATA. Novější typ je již nativním SATA diskem a proto na jeho plošném spoji uvedený čip chybí.

obr. 06 – Raptor WD1500ADFD

Technologie

Pozastavíme se u marketingově nejzajímavějšího parametru – rychlosti otáčení ploten. Vysoká rychlost (10 000 RPM) přináší výkon v oblastech, kde jsou soustavně načítány velké bloky dat. Raptory jsou ideální pro nasazení ve fileserverech nebo při zpracování digitálního videa. Vyšší otáčky disku rovněž snižují vyhledávací dobu (seek time), proto lze Raptory využít například i pro databázové aplikace.

Nový Raptor WD1500AD podporuje několik technologií, které byly představeny již s řadou Caviar RE.

Jedná se především o tzv. TLER (Time Limited Error Recovery) technologii, která zlepšuje kompatibilitu desktopových disků s RAID řadiči a zrychluje obnovu pole při chybách. Technologie zrychluje nejen komunikaci mezi diskem a RAID řadičem, ale přispívá tak i ke zvýšení výkonu celého diskového subsystému.

obr. 07 – Raptor WD1500ADFD

Raptor WD1500ADFD podporuje technologii Native Command Queuing, která je součástí rozšířených specifikací Serial ATA 1.0a. Jedná se v podstatě o optimalizaci vylepšující řazení příkazů do fronty. Rozhodování o pořadí čtení dat tak nezávisí jen na řadiči, ale i na logice disku. NCQ teoreticky zrychluje práci disku, například v situaci, kdy aplikace přistupují k datům současně. Praktické využití NCQ je poněkud problematické, protože přetřídění příkazů do optimalizované fronty vyžaduje určitý čas. Přinos Native Command Queuing ke zvýšení výkonu je proto patrný pouze v určitých situacích. NCQ se dále podílí na snížení mechanického opotřebení pohyblivých součástí a zlepšení přístupové doby.

obr. 08 – Native Command Queuing

Poslední zajímavou technologií je RAFF (Rotary Acceleration Feed Forvard). Systém, který monitoruje a kompenzuje nežádoucí vibrace disku. Technologie najde uplatnění hlavně v systémech s mnoha disky, např. RAID instalace nebo disková pole racku.

Testy

Výrobci pevných disků mají tendenci specifikace svých nových produktů mírně nadsazovat. Proto například přístupové doby uváděné ve firemních materiálech nejsou vždy v souladu s reálným provozem. Výkon a vlastnosti disku jsme otestovali v několika programech. Testům jsme podrobili specifikace uvedené výrobcem, výkon v aplikacích, přístupové dobyt disku, apod. Proti novému Raptoru WD1500ADFD jsme postavili jeho starší verzi WD740GD a běžný SATA disk Caviar WD2000JS (200 GB, 7200 rpm, 8 MB cache).

Testovací konfigurace: AMD Athlon 64 3000+, 1024 MB DDR RAM, board ASUS A8N-E - nForce4 Ultra, ATI RADEON X600, Windows XP SP2, atd.

obr. 09 – Raptoru WD1500ADFD a WD740GD

HDTach

Testování pevných disků je komplikovanou záležitostí. Disky lze srovnávat podle mnoha parametrů a hledisek. Většina benchmark programů obsahuje určité testy výkonu pevných disků, metodika jejich měření se však často liší. Prvním programem v našem testu je HD Tach 3.0.10, kterým jsme zjišťovali průměrnou přenosovou rychlost, přístupovou dobu, zatížení CPU, apod.

obr. 10 – HD Tach 3.0.1.1

tab. 02 – HD Tach 3.0.1.1

Graf ukazuje, že nejvyšších rychlostí při čtení dosahují disky Raptor. Počáteční rychlost čtení se pohybuje až kolem 90 MB/s, na konci klesá rychlost na cca 57 MB/s. Rychlost komunikace disku a řadiče se pohybuje kolem 127 MB/s.

PC Mark 2005

Druhým testovacím programem byla nejnovější verze proslulého PC Marku 2005 společnosti Futuremark. PC Mark testuje komplexně všechny parametry systému, pro naši potřebu jsme vybrali pouze testy zaměřené na výkon pevných disků.

obr. 11 – PC Mark 2005

PC Mark obsahuje pět druhů testů, které se snaží simulovat reálný provoz pevných disků při čtení a zápisu.Jedná se např. o test bootování systému, nahrávání aplikací, zápisu dat, atd.

tab. 03 – PC Mark 05

Nový Raptor opět zvítězil ve všech testovaných hodnotách. Zástupce desktopových disků Caviar WD200JS ztrácí v aplikačních testech cca 20-30%.

Everest 2006

tab. 04 – Everest 2006

Podle předpokladu opět vítězí disk Raptor s 10 000ot/min a 16 MB vyrovnávací pamětí. Přesto i desktopový Caviar WD 200JS dosáhl velmi dobrých výsledků a některých hodnotách se přiblížil staršímu Raptoru WD740GD.

Sisoft Sandra 2005

tab. 05 – Sandra 2005

Na závěr jsme disky potrápili oblíbeným programem Sandra 2005. Je nutné podotknout, že FS benchmark v Sandře je ryze syntetický test, a proto jeho výsledky zcela neodpovídají reálnému provozu. Zvláštně markantní je tato situace při testu sekvenčního čtení nebo zápisu (sequential read/write), který udává rychlost čtení/zápisu nepřetržitého proudu dat. V praxi nejsou požadovaná data uložena za sebou a hlavičky disku se pohybují po celé ploše disku (například bootování operačního systému).

Přístupová doba

Velmi důležitým parametrem, který uvádějí výrobci ve specifikacích je přístupová doba (average access). Přístupová doba v milisekundách určuje průměrný čas, za jaký je disk schopen nalézt požadovanou informaci. Pro měření této hodnoty používají programy rozdílnou metodiku. Proto jsme v rámci objektivity použili několik testovacích programů a výsledky shrnuli do jediného grafu.

tab. 06 – přístupová doba

Podle předpokladu opět vítězí disky řady Raptor. Jejichž přístupová doba je až o 40% lepší než u klasických desktopových disků řady WD Caviar..

Závěr

Western Digital je obecně označován za technologického novátora. Tento trend kalifornská společnost dodržuje i u svého nejnovějšího produktu Raptor WD1500ADF. Raptor je díky svým parametrům ojedinělým produktem na trhu. Společnost Western Digital vytvořila zcela novou kategorii pevných disků.

Vysokorychlostní disky bývají často velmi hlučné a produkují množství ztrátového tepla. Nový Raptor lze však i v tomto ohledu označit za bezproblémový. Srovnání Raptora s běžnými harddisky z hlediska ceny je zavádějící. Cena za 1MB je u 10000 RPM disku přibližně 3,5x vyšší. Musíme však vzít v úvahu, že cena odpovídá kvalitě tohoto pevného disku. Pro ilustraci uvádíme cenu obdobného SCSI desku - SEAGATE Cheetah 10K.7 146.8GB.

tab. 07 – orientační cenové srovnání

Kvalitu disků Raptor podtrhuje parametr MTBF (mean time between failures), tzv. střední doba mezi poruchami je cca 1,2 milionu hodin, což disk předurčuje k nepřetržitému provozu. Raptor WD1500ADF rozhodně není diskem, který patří do běžných sestav. Ve většině testů vykázal o 20-30% lepší výsledky, než klasické pevné disky. Kombinace vysokých otáček, moderních technologií a 16 MB bufferu je schopna plnit i ty nejnáročnější úlohy. Disky Raptor jsou proto vhodné pro použití v pracovních stanicích, RAID polích a rovněž při zpracování digitálního videa.

obr. 12 – Raptor WD1500ADF