Исчерпывающий обзор современных IDE-винчестеров. Часть 4: тесты в реальных приложениях

Продолжение. Первые части материала читайте здесь

Содержание предыдущих частей:
Винтовая лестница (введение)
Чисто плотность (терминология)
Чисто объем (семитысячники)
Чисто масса (пятитысячники)
Чисто кровный? (пятитысячники Western Digital)
Чисто тел (надежность дисков)
Чисто вой (акустика дисков)
Чисто ган (методика тестирования)
Чисто писание (тесты физических параметров, WinBench 99 и Iometer)

Чисто сердечное

Переходим к тестам дисков при помощи совершено реальных, предельно наглядных и понятных любому пользователю приложений. Следуя традиции предыдущих частей, для этой части в целом как нельзя лучше подходит название «чисто сердечное», поскольку такие тесты наиболее близки сердцам простых пользователей, не искушенных в тонкостях компьютерных тестирований и особенностях специальных синтетических программ для этого, а желающих просто понять, как быстро тот или иной диск будет работать в обычных повседневных задачах. Детально методика проведения каждого из дюжины таких тестов будет описана по ходу данной части обзора, а нашим общим подходом здесь является использование популярных задач именно для выявления разницы между винчестерами (а не просто измерение скорости выполнения неким компьютером этих самых задач).

Наши внимательные читатели уже могли заметить, что уже более трех лет мы активно используем очень полезные и наглядные тесты копирования крупных и мелких файлов, а также тесты многопотокового чтения и записи (в программе NBench 2.4). Однако, начиная с нового года результаты этих тестов перестали появляться в наших публикациях по винчестерам. Неужели у нас хватило глупости от них отказаться, могли подумать некоторые? Отнюдь! Мы разработали целый большой пакет новых тестов на базе совершенно реальных (а не синтетических, как в третьей части) повседневных и всем понятных приложений, при помощи которых мы сейчас попытаемся проанализировать действительное (а не «подстроенную» производителями под популярные тесты WinBench и Iometer) быстродействие дисков в реальных условиях. Возможно, на момент написания данного обзора это самая подробная и наглядная подборка реальных тестов винчестеров из всей популярной мировой компьютерной литературы. Судите сами - в «реальный» пакет вошли следующие дисковые тесты:
1. Копирование крупных файлов
2. Копирование большого количества мелких файлов
3. Архивирование множества файлов
4. Разархивирование множества файлов
5. Скорость форматирования в NTFS
6. Скорость проверки поверхности диска
7. Скорость работы с временным файлом Photoshop
8. Скорость дефрагментации под Windows 98 (Norton Speed Disk)
9. Скорость дефрагментации под Windows XP (FixIt Utilities 4.0)
10. Скорость многопотокового чтения файлов под разными ОС
11. Скорость многопотоковой записи файлов под разными ОС
12. Скорость работы с аудиоданными
13. Загрузка процессора на дисковых операциях

У нас есть еще несколько идей, но мы прибережем их на потом. Уже этих тестов вполне хватит, чтобы дать многогранную оценку реального быстродействия винчестеров в повседневных задачах, а не ограничиваться употребляемыми повсеместно и малоинформативными тестами WinBench 99 Disk WinMark. Сразу скажу, что все тесты нами повторялись по несколько раз (обычно от 3 до 5 раз) с перезагрузкой системы, и результаты усреднялись.

Тесты многопотоковых чтения и записи

Для начала рассмотрим тесты скорости чтения и записи файлов на диск. Однако в отличие от часто встречающихся в многочисленных утилитах тестов скорости чтения и записи, мы не станем ограничиваться простейшим случаем однопотокового чтения или записи, а будем использовать более актуальные для реальности случаи нескольких одновременных потоков чтения или записи (для определенности ограничимся случаем от одного до четырех потоков, поскольку более 4-х одновременных однотипных потоков редко встречается в повседневной работы дисков на персональных компьютерах). Это позволит нам понять, какие из дисков лучше всего оптимизированы для многопотокового чтения или записи в зависимости от операционной системы. Определяющим фактором оптимизации дисков под такие задачи является специальная «заточка» firmware (микрокода) дисков под те или иные операции. Например, можно отметить, что винчестеры Maxtor предыдущих поколений традиционно имели превосходные алгоритмы отложенной записи (когда данные для записи сначала аккумулируются в двухмегабайтном кэше диска и затем наиболее подходящим образом записываются непосредственно на пластину), благодаря чему им не было равных при многопотоковой записи на диск, а также при копировании крупных файлов (см. многочисленные обзоры на www.ferra.ru/online/storage, например, www.ferra.ru/online/storage/8200).

Для этих тестов мы (как и прежде) будем использовать утилиту Nbench версии 2.4. К сожалению, ее автор давно прекратил обновление версий (нет и официальной вэб-странички этого теста), однако даже эта достаточно пожилая версия прекрасно работает со всеми современными операционными системами Winodws и показывает вполне адекватные результаты. Ранее мы могли неоднократно убедиться, что результаты, полученные при помощи этой простой утилиты (ею также можно тестировать процессор и память) на отформатированном диске отлично согласуются с аналогичными результатами, полученными на неразмеченном диске с помощью профессионального теста Intel Iometer (см., например, www.ferra.ru/online/storage/14495). Однако Nbench в данном случае удобнее, поскольку может работать и под Windows 98/95/Me. Мы использовали тестовый файл размером 99 Мбайт для каждого из потоков и приводим на диаграммах данные для суммарной (по всем потокам сразу) скорости чтения или записи при количестве потоков от 1 до 4. Для полноты картины тесты Nbench проведены под двумя операционными системами (Windows 98SE и Windows XP Pro) на файловой системе FAT32 (для NTFS кардинальных различий с FAT32 не наблюдается). Кроме того, все тесты проведены для двух протоколов работы шины IDE: UltraATA/100 (на контроллере HPT370) и стареньком UltraATA/33 (контроллер чипсета Intel 440BX). Результаты представлены на восьми диаграммах, причем диски (отдельно семитысячники и пятитысячники) выстроены в порядке убывания усредненной (средней арифметической по всем 4-м паттернам) скорости, численное значение которой приведено на диаграммах справа.

Сначала о чтении на UltraATA/100. При чтении под Windows 98 безусловно лидируют диски IBM, поскольку их микропрограмма прекрасно справляется с двухпотоковым чтением, ни капли не теряя при этом в скорости по сравнению с однопотоковым (полная оптимизация упреждающего чтения для двух потоков)! Такое есть только у дисков IBM. Следом (под Windows 98) идут «буферастые» WD1200JB, чтение трех и четырех потоков у которых заметно лучше, чем у всех остальных дисков. Кстати, WD1200BB тоже неплохо с этим (3 и 4 потока) справляются, как и Seagate Barracuda ATA IV. У семитысячников же Maxtor и Samsung лучше смотрится двухпотоковое чтение под Windows 98, а на большем количестве потоков они «проваливаются». С пятитысячниками - похожая ситуация: тут диски WD - безусловные лидеры на 4х потоках (и по сумме), но диски Maxtor D540X-4K (разработки Quantum) быстрее остальных на двух потоках, а Samsung неожиданно лидирует на трех (и серебро на двух) потоках. Диски разработки прежней команды Maxtor при чтении под Windows 98 не блещут скоростью.

Под Windows XP ситуация с многопотоковым чтением несколько отличается от Windows 98! Тут явный лидер - диски Western Digital (особенно, с 8-мегабайтным буфером), тогда как IBMы неожиданно растеряли все свои преимущества на двух потоках и в целом смотрятся как середнячки. Вот насколько важна оптимизация микрокода винчестеров под конкретные операционные системы! Под ХР отлично смотрятся также семитысячник Samsung и Seagate Baggacida ATA IV, причем последняя уступает самсунгу на 2х и 3х потоках, но берет вверх на 4х. И снова можно отметить провал всех дисков Maxtor (и Quantum) при многопотоковом чтении (даже на 2х потоках).

Ситуация с чтением под обеими операционными системами, но на контроллере UltraATA/33 в целом похожа на ранее описанную для UltraATA/100: лидерство IBM под Windows 98 на двух потоках, WD1200JB там же на 3х и 4х потоках и под Windows XP и так далее. Отличия же заключаются в том, что часть из дисков заметно теряет скорость чтения из-за недоработок раелизации протокола UltraATA/33 (см. «провалы» в графиках линейной скорости чтения дисков в третьей части нашего обзора). В частности, из-за этого диски WD неважно смотрятся при однопотоковом чтении (с многопотоковым все в порядке), Seagate и Maxtor скатились на нижние строчки, а IBMы, наоборот, смогли подняться вверх, поскольку подобной проблемой не страдают. Семитысячник и пятитысячник Samsung под UATA/33 также выглядят достойно, опережая многих конкурентов.

При многопотоковой записи ситуация в корне отличается от чтения. Под Windows 98 тут безусловна победа дисков рабработки прежней команды Maxtor (прошлогоднего семитысячника DiamondMax Plus 60 и нынешних пятитысячников D540X-4D и 541DX): все они практически не теряют в скорости записи даже на 4х потоках по сравнению с единичным, наголову опережая остальных конкурентов, причем пятитысячники - даже быстрее большинства семитысячников! Еще раз отметим великолепие алгоритмов отложенной записи в этих дисках. Следом за ними под Windows 98 идут новые модели Samsung и IBM, причем последние опережают Samsung в среднем лишь за счет более высокой линейной скорости записи одного потока, тогда как Samsung лучше на нескольких потоках. Можно отметить также хорошую скорость многопотоковой записи у сигейтовских барракуд, а вот алгоритмы многопотоковой записи под Windwos 98 у дисков разработки Quantum, и особенно - у WD просто никудышные, особенно для дисков с большим буфером данных. Прогаммистам WD есть, над чем работать.

Под Windows XP ситуация с многопотоковой записью у дисков достаточно сильно поменялась. Это еще раз подтверждает важность оптимизации дисков под разные ОС и бесперспективность комплексной оценки быстродействия винчестеров при помощи лишь одной операционной системы. Так, тут современные модели IBM показывают отличную многопотоковость, немного обгоняя даже прошлогодний Maxtor, а семитысячники WD зарезвились на двухпотоковой записи, обогнав в ней вообще всех (3 и 4 потока по-прежнему хромают). Средне-удовлетворительные результаты показывают и остальные современные семитысячники - Maxtor, Seagate и Samsung, причем последний уже не столь шустр, как под Windows 98. Иденотчины тенденции оптимизации микропрограмм для многопотоковой записи под XP прослеживаются и у пятитысячников: «родные» максторы по-прежнему вне конкуренции, но диски WD уже хороши на двух потоках, а остальные ходят в середнячках и в среднем примерно равны.

При переходе на протокол UltraATA/33 определяющим становятся уже не столько алгоритмы, сколько скорость передачи потоков данных для записи по шине IDE. Тут большинство дисков очень близки между собой, и лишь сигейты сильно поигрывают из-за больших потерь скорости на этом интерфейсе. Впрочем, все модели WD под Windows 98 и тут демонстрируют удручающе низкую скорость многопотоковой записи.

В целом, по результатам этого блока тестов можно отметить, что практически одинаковые результаты по скорости многопотоковых чтения и записи для одних и тех же дисков в разных режимах поиска (быстром громком и тихом медленном) также говорят о том, что в данном случае определяющим скорость дисков фактором является именно оптимизация их firmware.

Тест форматирования в NTFS

Тест скорости форматирования дисков для файловой системы NTFS под Windows XP Professional проводился для работы по UltraATA/100 следующим образом. Первичный раздел испытуемого диска максимально возможного объема (на весь диск) форматировался стандартными средствами Windows XP в режиме полного (не быстрого) форматирования при размере кластеров по умолчанию. При этом измерялось время процедуры форматирования и отмечался точный объем отформатированного диска в мегабайтах (он указан на диаграмме в скобках). Поскольку все диски имели разный объем (даже в пределах одной «типовой» емкости 120, 80 или 40 Гбайт), то для унификации результатов использовался параметр скорость форматирования как точный объем диска, деленный на время полного форматирования. Это позволяет получить среднюю величину скорости форматирования для всего диска целиком, аналогичную, например, средней линейной скорости чтения или записи диска на диаграммах в третьей части обзора.

Результаты для дисков, показанные на диаграмме, в принципе, неплохо повторяют расстановку дисков по средней скорости линейного чтения, однако есть и отличия. Во-первых, победа семитысячников WD, имеющих самую высокую из нынешних винчестеров скорость линейного чтения, не очевидна, поскольку при форматировании лишь модели с буфером 8 Мбайт показывают лучшие результаты, тогда как WD1200BB в буфером 2 Мбайт уступил дискам IBM с меньшей скоростью чтения. Сигейтовские барракуды дружно обогнали и самсунга, и максторов строго в соответствии со средней скоростью линейного чтения. Между тем среди пятитысячников картина аналогична за тем исключением, что диски WD выпали из нее из-за ужасно медленного форматирования. Возможно, это связано с ошибками в микрокоде этих дисков.

Проверка поверхности диска

Средняя скорость проверки поверхности диска в программе Norton Speed Disk из пакета утилит Norton Utilities 2002 измерялась под Windows 98 на FAT32 (первичный раздел на весь объем диска) по типу предыдущего теста, то есть точный объем отформатированного диска делился на время форматирования, причем тест проводился как на UltraATA/100, так и на UltraATA/33. Для проверки выбирался «нормальный» режим с одним проходом (режим по умолчанию). Поскольку скорость проверки диска определяется не только линейной скоростью чтения, но и скоростью неразрушающей записи (чтение/запись/проверка чтением), то мы могли бы ожидать расстановки дисков не строго в соответствии со средней скоростью чтения, но и исходя из скорости записи. Однако не все оказалось так просто.

Действительно, диски WD1200JB и IBM 120GXP тут лидируют (IBM лучше под UATA/33), однако WD1200BB опять отстал от них, то есть налицо явная зависимость от размера буфера и микропрограммы дисков WD. Дальше - больше. Следом за лидерами идут диски Maxtor D740X - хоть они и отставали от всех по скорости чтения, но были третьими по скорости записи, что и проявилось в этом наглядном приложении. Хотя семитысячник Samsung практически не отстает от Maxtor за счет лучшей скорости чтения при худшей скорости записи. Великолепно смотрятся под UltraATA/33 прошлогодний Maxtor DiamondMax Plus 60 и нанешний дешевый Maxtor 541DX, опередившие здесь вообще все современные диски (вероятно, благодаря хорошей отложенной записи и беспроблемной работе под этим старым протоколом). Очень огорчили диски Seagate, дружно скатившись вниз - налицо явные проблемы с firmware и недостаток скорости записи.

Скорость работы в Photoshop

Скорость работы дисков с временным файлом Photoshop 6.0 измерялась под Windows XP на FAT32 для UltraATA/100 и UltraATA/33 и на NTFS для UltraATA/100. Чистый испытуемый винчестер, отформатированный на максимальный объем, назначался единственным диском для хранения временного файла программы Adobe Photoshop 6.0, причем в соответствии с нашей общей стратегией использования популярных задач именно для выявления разницы между винчестерами размер оперативной памяти для использования в Photoshop уменьшался до наименьшей возможной величины (4% от 256 Мбайт системной памяти). Для теста в фотошопе открывалась большая картинка (bmp-файл размером 9200х6600 пикселей объемом 173,7 Мбайт или 182160054 байт) и измерялось время поворота этой картинки на 90 градусов. Тест повторялся 4 раза (то есть суммарный поворот был 360 градусов), и время поворота усреднялось. В процессе этого теста происходит многопотоковое чтение и запись информации на диск, причем в области пластин, разнесенные на некоторый интервал, так что диск активно «стрекочет» головками, а время доступа к диску приобретает немалое значение. Результаты показаны на диаграмме.

Первое, что хочется отметить - это достаточно большая разница в скорости между семитысячниками в целом и пятитысячниками в целом. Явно видна разница в классе дисков, хотя самые быстрые пятитысячники (тут ими стали WD800AB и Samsung) оказались на уровне средненьких семитысячников нынешнего и прошлого поколений. Среди семитысячников явный фаворит под UltraATA/100 - это IBM 120GXP и IBM60GXP, причем даже в режиме тихого поиска (то есть время поиска оказалось не так уж и важно). Интересно, что под UltraATA/33 диски IBM оказались хуже ряда других. Отлично показал себя Samsung SP8004H, причем во всех случаях и протоколах. Порадовали и максторы разработки Quantum - D740X и D540X-4K. А вот WD1200JB неожиданно просели даже по сравнению с WD1200BB, хотя от их большого буфера можно было ожидать и большего в этом тесте, хотя бы исходя из данных WinBench 99 Disk WinMark. Налицо опять явная недоработка firmware этих дисков и возможная оптимизация под тест WinBench 99 в ущерб другим приложениям. Огорчило также неудачное выступление дисков Seagate, причем тут уже разница между разными режимами поиска явно заметна, несмотря на ничтожную разницу во времени поиска.

Скорость дефрагментации

Скорость дефрагментации дисков измерялась как под Windows 98 SE, так и под Windows XP Pro, причем разными программами: Norton Speed Disk 2002 под Windows 98 и JetDefrag из пакета FixIt Utilities 4.0 под Windows XP. Безусловно, охватить все многообразие дефрагментирующих программ для Windows в таком тесте не представляется возможным (да и нужным), а выделять из них спорную часть мы не хотели (хотя скорость дефрагментации одинаковых дисков в разных программах может заметно различаться, см. например, этот обзор), поэтому на свой вкус мы выбрали для каждой ОС лишь по одной программе, на наш взгляд, наиболее удобной и часто употребляемой пользователями взамен штатных утилит дефрагментации самих Windows.

Для теста в начале испытуемого диска формировался первичный раздел объемом 8 Гбайт (размер кластера FAT32 был равен 4 кбайта). На него при помощи программы Norton Ghost заливался предварительно сформированный образ системного раздела с установленной Microsoft Windows XP Pro (в стандартном варианте установки), а в качестве набора типичных пользовательских приложений выступил установленный туда же тестовый пакет SYSmark 2002 (он содержит Microsoft Office, Adobe Photoshop и Premiere, Macromedia Dreamweaver и Flash одних из самых свежих версий и ряд других приложений, подробности см. на www.bapco.com), а также игра Quake III Arena в полном варианте. Всего занято файлами было более половины объема логического диска (более 4 Гбайт). После установки ОС и приложений до формирования образа логический диск не дефрагментировался, однако было замечено, что после заливки образа на свежий диск порядок расположения некоторых файлов на логическом диске может измениться по отношению к исходному диску, с которого формировался образ (возможно, из-за использования сжатия при формировании образа). Впрочем, каждый раз это расположение при заливке было одинаково, а многократно повторенные тесты дефрагментации показали крайне малый разброс времени дефрагментации между разными попытками (заливками) - от 1 до 5 секунд при общем времени больше 10 минут, что говорит о корректности постановки теста. Кроме того, для большей корректности, системная дата на плате с дефрагментируемым диском каждый раз выставлялась равной дате создания образа + один день. Это исключило влияние разных алгоритмов дефрагментации в зависимости от даты последнего использования файлов и приложений.

Тесты проводились на протоколах UltraATA/100 и UltraATA/33, результаты показаны на двух диаграммах. К сожалению, дефрагментация в JetDefrag под UltraATA/33 оказалась примерно втрое медленнее, чем под UltraATA/33, что нельзя считать удовлетворительным результатом (это связано, по всей видимости, с ошибкой в этой программе), поэтому для JetDefrag показаны только данные под UltraATA/100.

Под Windows 98SE в программе Norton Disk Doctor лидируют диски WD1200JB с большим буфером и IBM 120GXP. Чуть дальше идет WD1200BB. В целом это очень похоже на расстановку сил при форматировании, проверке поверхности дисков и тестах WinBench 99 и особых вопросов не вызывает. Включение тихого режима поиска немного замедляет дефрагментацию даже у IBM 120GXP, то есть тут время поиска уже существенно. Однако ниже начинаются неожиданности. Семитысячник Samsung снова показал себя очень хорошо, уступив лишь признанным лидерам и обогнав остальных, приятно смотреть на Seagate Barracuda ATA IV в этом тесте (только под UltraATA/100), поскольку во многих других она не блещет скоростью, а вот диски IBM 60GXP и особенно Maxtor явно огорчили неоптимизированностью firmware для такой задачи. Пятитысячник WD800AB тут обогнал многих семитысячников, да и Maxtor D540X-4D неожиданно выступил очень достойно, особенно в режиме быстрого поиска.

Под Windows XP в программе JetDefrag ситуация коренным образом поменялась: вперед с заметным отрывом вырвались все барракуды (даже в режиме тихого поиска), а прежние лидеры WD1200JB и IBM оказались на последнем месте, уступив не только пятитысячникам Maxtor D540X-4D и WD800AB (оба они, к счастью, и тут подтвердили свое лидерство в классе), но даже некоторым другим. Таким образом, микропрограмма этих аутсайдеров явно неудачно взамиодействует с алгоритмами работы дефрагментатора JetDefrag под Windows XP. Впрочем, всем приложениям ни она микропрограмма не в состоянии угодить, так что простим IBM-ам эту неудачу (к счастью, она почти уникальна, хотя для WD1200JB неудачи в реальных приложениях уже становятся правилом).

В этом месте мы прервем наш обзор производительности дисков в реальных приложениях и закончим его в пятой части, где подробно рассмотрим тесты копирования файлов, архивирования и разархивирования, а также подведем итоги по всем пяти частям нашего обзора.

...окончание следует