Скорость передачи данных

Подробности

Родительская категория: Накопители на жестких дисках

Категория: Характеристики накопителей на жестких дисках

Вероятно, наиболее важной характеристикой при оценке общей производительности накопителя является скорость передачи данных, но, с другой стороны, она же считается наименее понятной. Дело в том, что в настоящее время для каждого дисковода можно определить сразу несколько скоростей передачи данных, чему, как правило, не придается значение. Не позвольте себе обмануться наличием интерфейса ATA-133 или SATA-150. Гораздо более важным показателем является средняя скорость передачи данных самого жесткого диска, а этот показатель может быть значительно ниже производительности интерфейса. Скорость передачи данных устройством представляет собой усредненную скорость операций чтения и записи на диск. В то же время скорость передачи интерфейса определяет объем данных, которые можно переместить между материнской платой и буфером устройства за единицу времени. На общую производительность жесткого диска сильное влияние оказывает и частота вращения шпинделя (несложно понять, что диск, вращающийся со скоростью 10000 об/мин способен быстрее записать или считать информацию, чем диск, имеющий скорость вращения 7200 об/мин). При оценке скорости обращайте внимание на производительность именно носителя, а не интерфейса.

Дополнительную путаницу вносит то, что производители жестких дисков могут сообщатьлюбую из семи доступных скоростей передачи данных, которыми характеризуется любой диск. Наименее важной из них является номинальная скорость передачи данных интерфейса. В устройствах PATA она может достигать 100 или 133 Мбайт/с, а в устройствах SATA — 150 или 300 Мбайт/с. К сожалению, многие оценивают эту характеристику как способность диска записывать и считывать информацию с такой скоростью, что далеко не так. Более важной характеристикой является скорость передачи данных носителя. Обычно она представляется несколькими показателями: минимальными и максимальными скоростями формальной и фактической передачи данных, а также их средними значениями. Если средние значения отсутствуют, их несложно вычислить и вручную.

Средняя скорость передачи данных считается более важной характеристикой, чем скорость передачи данных интерфейса. Это связано с тем, что средняя скорость представляет собой действительную скорость непосредственного считывания данных с поверхности жесткого диска. При этом максимальная скорость является скорее ожидаемой постоянной скоростью передачи данных. Скорость передачи носителя обычно определяется ее минимальной и максимальной величинами, хотя многие компании, занимающиеся производством жестких дисков, указывают только максимальное значение скорости.

Наличие минимального и максимального значений скорости передачи носителя связано с использованием в современных накопителях так называемой зонной записи данных. В этом случае количество секторов, приходящихся на каждую дорожку внутренних цилиндров, меньше, чем в наружных. Как правило, жесткий диск разделен на 16 или более зон, причем количество секторов на каждой дорожке (а следовательно, скорость передачи данных) во внутренних зонах примерно вдвое меньше, чем во внешних. Скорость вращения жесткого диска практически постоянна, поэтому скорость считывания данных из внешних цилиндров примерно вдвое выше скорости считывания из внутренних.

Существует определенное различие между формальной и фактической скоростями передачи данных. Формальная скорость определяет, насколько быстро биты (единицы емкости памяти) могут быть считаны с поверхности жесткого диска. Далеко не все биты являются битами данных (это может быть промежуток между секторами или идентификаторы битов). Кроме того, следует учитывать время, затрачиваемое при поиске данных на перемещение головок с дорожки на дорожку. Таким образом, фактическая скорость передачи данных представляет собой реальную скорость считывания данных с диска или их записи на диск.

Учтите, что большинство производителей указывают только фактическую скорость, которая, как показывают несложные вычисления, составляет примерно три четверти формальной скорости передачи данных. Это связано с тем, что пользовательские данные на каждой дорожке составляют примерно три четверти всех имеющихся данных, определенная часть которых используется управляющими модулями или представляет собой код коррекции ошибок (ЕСС), идентификатор (ID) и другие служебные данные.

Рассмотрим в качестве примера дисковод Hitachi Deskstar T7K500, который на сегодняшний день является одним из самых быстрых накопителей SATA. Его основные параметры таковы: скорость вращения — 7200 об/мин и полная поддержка скорости передачи данных интерфейса SATA-300 (пропускная способность интерфейса между контроллером и системной платой — 300 Мбайт/с). Следует заметить, что фактическая скорость передачи данных гораздо ниже (см. таблицу ниже).

Как видите, реальная скорость передачи носителя колеблется в пределах от 88,47 до 44,24 Мбайт/с, что составляет в среднем 66,36 Мбайт/с, т.е. менее четверти от скорости передачи интерфейса SATA-300. Смею вас заверить, что вы не будете разочарованы, приобретая дисковод со скоростью передачи данных, равной 66,36 Мбайт/с. Фактически этот накопитель является одним из самых быстрых дисководов SATA на современном рынке.

Меня часто спрашивают о возможности модификации интерфейса ATA. Во многих компьютерах используются системные платы, поддерживающие только режимы ATA-100 (Ultra DMA Mode 5) и SATA-150 (1,5 Гбит/с) и не поддерживающие более быстрые спецификации. Зная фактические скорости передачи носителей большинства дисководов, вы поймете, почему я не рекомендую устанавливать в таких системах отдельные хост-адаптеры ATA-100 или ATA-133 (за исключением, конечно, тех случаев, когда необходимо подсоединить несколько дополнительных жестких дисков). Если говорить о повышении эффективности, то подобная модификация не даст никакого практического результата. Это связано с тем, что средняя скорость передачи данных используемых дисководов ниже скорости интерфейса ATA-66, не говоря уже об интерфейсах ATA-133, SATA-150 и SATA-300.

Существует два основных фактора, непосредственно влияющих на скорость передачи данных: скорость вращения диска и плотность линейной записи, или количество секторов на дорожке. Например, при равном количестве секторов на дорожке скорость передачи данных будет выше у дисковода, имеющего большую скорость вращения. Аналогично при равной скорости вращения накопитель с большей плотностью записи будет иметь большую скорость передачи. При сравнении эффективности накопителей следует учитывать оба фактора.

Как следует из приведенного примера, скорость передачи интерфейса никакого значения не имеет. Поэтому, если вы подумываете о приобретении новой системной платы или дополнительной платы хост-адаптера, пытаясь таким образом повысить производительность дисковода, то лучше потратьте деньги на что-нибудь другое. Повышение производительности интерфейса, используемого для передачи данных из буфера контроллера дисковода в системную плату, также не принесет ожидаемого результата. Объем буфера подобного типа составляет в среднем 4 Мбайт; установка диска с буфером даже емкостью 16 Мбайт даст небольшой выигрыш только приложениям, потребляющим с диска повторяющиеся данные. Совсем недавно были выпущены диски с флэш-буферами, названные гибридными дисками, которые поддерживают кэш SuperFetch в системе Windows Vista. Однако ввиду относительно низкого быстродействия флэш-памяти эта технология в основном предназначена для использования в ноутбуках, где способна продлить жизнь аккумуляторной батарее и, может быть, немного повысить производительность.

При прочих равных условиях жесткий диск, вращающийся с более высокой частотой, имеет более высокую скорость передачи данных, которая не зависит от скорости передачи интерфейса. К сожалению, параметры накопителей совпадают довольно редко, поэтому для получения более объективной информации следует обратиться к характеристикам дисковода, указанным в спецификации или техническом руководстве.

Не следует сравнивать накопители по какому-нибудь одному параметру, скажем, по скорости передачи данных интерфейса или частоте вращения жесткого диска, так как эти сведения могут оказаться обманчивыми. Быстродействие интерфейса не играет практически никакой роли, но, несмотря на то что скорость вращения является более важным параметром, существуют накопители, скорость передачи данных которых ниже скорости передачи данных более медленных устройств. Формальное сравнение технических характеристик ничего не дает. При выборе жестких дисков не забывайте, что скорость передачи данных является, вероятно, наиболее важным параметром, на который следует обращать внимание: чем выше скорость, тем лучше.

Для получения сведений о скоростях передачи конкретного дисковода обратитесь к спецификации или документации/руководству, прилагаемому к накопителю. Обычно необходимую документацию можно загрузить с сайта изготовителя. В ней часто указываются максимальное и минимальное количества секторов на дорожке. Эти величины, а также скорость вращения жесткого диска могут быть использованы для вычисления фактической скорости передачи данных. Для этого необходимо определить точное количество физических секторов, приходящихся на каждую дорожку внешней и внутренней зон. Следует учесть, что конфигурация многих накопителей поддерживает трансляцию секторов, т.е. количество секторов на дорожке, сообщенное BIOS, имеет мало общего с фактическими характеристиками дисковода. Для вычислений лучше подходят не параметры, сообщенные BIOS, а фактические физические параметры жесткого диска.

Зная количество секторов на дорожке (SPT) и скорость вращения жесткого диска, можно без труда определить фактическую скорость передачи носителя (MTR), выраженную в мегабайтах в секунду. Для этого необходимо воспользоваться следующей формулой:

MTR = SPT×512×RPM/60/1000000.

Здесь SPT (Sector Per Track) — количество секторов на дорожке, 512 — количество байтов данных в каждом секторе, RPM (Rotations Per Minute) — частота вращения дисков (оборотов в минуту), 60 — количество секунд в минуте.

Например, накопитель Hitachi Deskstar T7K500, скорость вращения которого равна 7200 об/мин, содержит в среднем 1080 секторов на дорожке. Средняя скорость передачи носителя для данного накопителя определяется следующим образом:

688×512×(7200/60)/1000000 = 42,27 Мбайт/с.

С помощью этой формулы можно вычислить реальную скорость передачи данных любого жесткого диска. Для этого достаточно знать скорость вращения и среднее количество секторов на дорожке.