Скорость вращения шпинделя жесткого диска
При оценке производительности жестких дисков наиболее важной характеристикой является скорость передачи данных. При этом на скорость и общую производительность влияет целый ряд факторов:
Но если мы возьмем два жестких диска одинакового объема и одного интерфейса, то ключевым фактором производительности будет скорость вращения шпинделя.
Что такое шпиндель
Шпиндель — единая ось в жестком диске, на которой установлено несколько магнитных пластин. Эти пластины закреплены на шпинделе на строго определенном расстоянии. Расстояние должно быть таким, чтобы при вращении пластин считывающие головки могли читать и записывать на диск, но при этом не касались поверхности пластин.
Чтобы диск нормально функционировал, двигатель шпинделя должен обеспечивать стабильное вращение магнитных пластин на протяжении тысяч часов. Поэтому неудивительно, что иногда проблемы с диском связаны именно с заклиниванием шпинделя, а вовсе не с ошибками в файловой системе.
Двигатель отвечает за вращение пластин, и это позволяет работать жесткому диску.
Что такое скорость вращения шпинделя
Скорость вращения шпинделя (spindle speed) определяет, насколько быстро вращаются пластины в нормальном режиме работы жесткого диска. Скорость вращения измеряется в оборотах в минуту (RpM).
От скорости вращения зависит, как быстро компьютер может получить данные от жесткого диска. Перед тем как винчестер сможет считать данные, он должен их сначала найти.
Время, которое требуется для блока магнитных головок, чтобы перейти к запрошенной дорожке/цилиндру, называется временем поиска (seek latency). После того как считывающие головки переместятся в нужную дорожку/цилиндр, надо дождаться поворота пластин, чтобы необходимый сектор оказался под головкой. Это называется задержками на вращение (rotational latency time) и является прямой функцией скорости шпинделя. То есть, чем быстрее скорость шпинделя, тем меньше задержки на вращение.
Общие задержки на время поиска и задержки на вращение и определяют скорость доступа к данным. Во многих программах для оценки скорости hdd это параметр access to data time.
На что влияет скорость вращения шпинделя жесткого диска
Большинство стандартных 3,5″ жестких дисков сегодня имеют скорость вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту. Для таких дисков время, за которое совершается половина оборота (avg. rotational latency), составляет 4,2 мс. Среднее время поиска у этих дисков — около 8,5 мс, что позволяет обеспечить доступ к данным примерно за 12,7 мс.
У жестких дисков WD Raptor скорость вращения магнитных пластин — 10 000 оборотов в минуту. Это уменьшает среднее время задержки на вращение до 3 мс. У «рапторов» и пластины меньшего диаметра, что позволило сократить среднее время поиска до
5,5 мс. Итоговое среднее время доступа к данным — примерно 8,5 мс.
Есть несколько моделей SCSI (например, Seagate Cheetah), у которых скорость вращения шпинделя достигает 15 000 оборотов в минуту, а пластины еще меньше, чем у WD Raptor. Среднее время rotational latency у них — 2 мс (60 сек / 15 000 RPM / 2), среднее время поиска — 3,8 мс, среднее время доступа к данным — 5,8 мс.
Диски с высокой частотой вращения шпинделя имеют низкие значения как времени поиска, так и задержки на вращение (даже при произвольном доступе). Понятно, что жесткие диски с частотой шпинделя 5600 и 7200 обладают меньшей производительностью.
При этом при последовательном доступе к данным большими блоками разница будет несущественна, так как нет задержки на доступ к данным. Поэтому для жестких дисков рекомендуется регулярно делать дефрагментацию.
Как узнать скорость вращения шпинделя жесткого диска
На некоторых моделях скорость шпинделя написана прямо на наклейке. Найти эту информацию несложно, так как вариантов немного — 5400, 7200 или 10 000 RpM.
Если на вашем жестком диске на наклейке нет этой информации (или просто нет желания доставать диск, чтобы посмотреть на наклейку), на помощь придут специальные программы. Большинство программ для проверки HDD и анализа SMART покажут вам скорость вращения шпинделя и другую информацию по жесткому диску.
Как выбрать жёсткий диск HDD 3.5”
Сменив в 80-х годах прошлого века накопители на гибких дисках и совсем уж архаичные перфокарты с перфолентами, HDD («Hard Disk Drive» – «накопитель на жестком диске») надолго стали основным устройством для хранения программ и данных на большинстве компьютеров. Правда, в последнее время они потихоньку сдают позиции:
SSD намного превосходят HDD по скорости, разница в цене с каждым годом все меньше, так что, пожалуй, еще лет 5-10 и жесткие диски уйдут в историю вслед за гибкими дисками и CD-ROM-ами. Но пока еще этого не произошло и существует, как минимум, два весомых повода предпочесть именно HDD:
— они пока еще значительно дешевле: средний SSD в 8-9 раз дороже среднего HDD аналогичной емкости;
— SSD имеет ограниченное число циклов записи – для домашнего компьютера это не так критично, но для многих серверных решений HDD обеспечит большую надежность хранения данных.
Название этот вид накопителей получил благодаря своей конструкции – информация в нем хранится на одном или нескольких жестких дисках с ферромагнитным покрытием. Доступ к данным обеспечивается с помощью магнитных головок, движущихся на небольшом (около 0,1 мк) расстоянии от вращающихся дисков.
HDD выпускаются в двух форм-факторах: 3,5″ и 2,5″. По сравнению с последним, 3,5″ HDD имеют больший максимальный объем и меньшую цену в пересчете на гигабайт объема. Если же низкая цена вам не так важна, как компактность, быстродействие и меньшее энергопотребление, то вам лучше обратить внимание на 2,5″ HDD. Существуют жесткие диски других форм-факторов (1,8″, например), но они обычно используются в спецтехнике и объем их производства невелик.
Определившись с форм-фактором, не спешите с покупкой – жесткие диски обладают множеством характеристик, определяющих их эффективность в тех или иных условиях использования.
Характеристики жестких дисков
Объем HDD – основной его параметр, оказывающий наибольшее влияние, как на цену устройства, так и на его привлекательность для покупателя. Требования программ к свободному месту на диске постоянно растут, как и объемы видеофайлов и файлов с фотографиями, поэтому желание приобрести накопитель большого объема вполне понятно. С другой стороны, HDD большого объема стоят дороже иного компьютера. Какого же объема диск выбрать?
Как видно из графика, наименьшую цену за гигабайт имеют диски объемом 3-6 ТБ. Прицениваясь к диску объемом 10 ТБ и более, проверьте – не будет ли более выгодной покупка двух дисков меньшего объема? И уж совсем дорогой выходит гигабайт объема при покупке дисков в 1ТБ и менее.
Если же вы хотите, чтобы загрузка также производилась с нового жесткого диска, материнская плата должна иметь UEFI BIOS. Все современные материнские платы поддерживают диски большого размера, затруднения могут возникнуть только с «материнками», выпущенными до 2011 года.
Скорость вращения шпинделя оказывает прямое влияние на скорость чтения и записи данных с жесткого диска. Высокооборотные диски в среднем имеют большую скорость передачи данных, чем низкооборотные, но также они более шумные и потребляют больше энергии.
Однако сравнивать диски разных производителей только по этому параметру не стоит: скорость чтения/записи зависит не только от скорости вращения шпинделя, но и от скорости позиционирования головок, от схемотехники контроллера жесткого диска и т.д. Поэтому, если вам важна скорость доступа к данным, лучше обратить внимание непосредственно на скоростные характеристики.
Максимальная скорость передачи данных представляет собой максимально достижимую на данной модели скорость чтения/записи. Скорость эта достигается только при определенных условиях, в обычной работе такие скорости достигаются только при переписывании нефрагментированных (состоящих из последовательно расположенных на диске блоков) файлов большого объема; обычные скорости будут намного меньше.
Если использование диска предполагает работу с большим количеством мелких файлов, стоит обратить внимание на среднее время доступа и среднее время задержки – чем меньше будут эти параметры, тем быстрее головка диска позиционируется на новый файл и тем быстрее будет работа с мелкими или фрагментированными файлами.
Заполнение диска гелием позволяет уменьшить аэродинамические эффекты, тормозящие вращение дисков и приводящие к вибрации. В результате, гелиевые жесткие диски имеют меньшее энергопотребление и меньшую шумность по сравнению с обычными, заполненными воздухом – это особенно важно для высокооборотных HDD. Также это позволяет уменьшить толщину дисков, что ведет к росту быстродействия и объема (за счет большего количества дисков в HDD).
Однако, такие HDD дороже обычных и очень требовательны к качеству изготовления – при нарушении герметичности гелий быстро «утекает» из корпуса, и не предназначенные для работы в воздушной атмосфере диски быстро приходят в негодность.
Назначение жесткого диска, указанное производителем, может помочь в выборе, но опираться только на него не стоит, поскольку нет четких критериев, по которым можно однозначно определить назначение HDD. Кроме того, иногда указание какого-нибудь назначения является просто маркетинговой уловкой.
Тем не менее, на этот параметр следует обратить внимание, когда режим работы жесткого диска отличается от обычного. Например, если на HDD ведется непрерывная круглосуточная запись (видеосистема) или он работает круглосуточно с сильной загрузкой, постоянно выполняя операции записи и чтения (сервер).
Если диск приобретается для установки в RAID (массив жестких дисков повышенной надежности хранения данных), обратите также внимание на оптимизацию под RAID-массив.
Обычный жесткий диск при попытке чтения со сбойного кластера, повторяет эту попытку несколько раз, пытаясь восстановить данные. HDD типа «RAID Edition» при сбое попытку чтения не повторяет, а сразу сообщает RAID-контроллеру о «сомнительном» кластере – это позволяет избежать падения производительности при появлении сбойных участков на одном из дисков массива.
Поддержка NCQ также может ускорить работу с диском в некоторых случаях – HDD с поддержкой NCQ способен оптимизировать находящуюся в памяти очередь команд к диску. Например, если в очереди находится несколько команд позиционирования/чтения, контроллер жесткого диска упорядочит эту очередь так, чтобы минимизировать перемещение головки.
Объем кэш-памяти влияет на скорость работы незначительно – минимального для современных жестких дисков объема кэша в 32 МБ вполне достаточно для хранения служебной информации о диске. Впрочем, если использование диска предполагает работу с часто использующимися мелкими файлами (системный диск, диск сервера) то лучше выбрать модель с кэшем побольше – это увеличит вероятность того, что нужный файл окажется в буфере и доступ к нему будет осуществлен в разы быстрее. Если диск используется для хранения файлов большого объема, то размер буфера на производительность особого влияния оказывать не будет.
Гибридный SSHD-накопитель в качестве кэша второго уровня использует твердотельный диск объемом в несколько ГБ. Поскольку скорость чтения данных с SSD намного выше, чем с HDD, это дает прирост производительности, если на диске расположены часто используемые данные. Такие диски можно использовать в качестве системных, на них можно располагать рабочие программы и базы данных – это даст заметный прирост производительности.
Интерфейс. Современные диски для передачи данных используют либо SATA третьего поколения, либо серверный SAS. HDD SATA можно подключать к контроллеру SAS, а наоборот – нет.
Пропускная способность интерфейсов SATA III и SAS различная – первый дает максимум 6 Гбит/с, второй – 12.
На уровень шума во время работы и в простое следует обратить внимание, если диск приобретается для домашнего компьютера или если вы не любите посторонних звуков во время работы. Некоторые диски создают при работе шум уровнем до 36 дБ – это можно сравнить с громкостью спокойного разговора.
То, что жесткие диски «боятся» ударов и вибраций – факт общеизвестный, но несколько преувеличенный – для закрепленных в корпусе компьютера HDD это не настолько важно, как для внешних жестких дисков. Большинство HDD способны без вреда для себя перенести падение на твердую поверхность с высоты 1″ (ударостойкость 40G) во время работы и с высоты более метра – в выключенном состоянии. Если же ваш компьютер испытывает в работе более серьезные нагрузки, выбирайте среди моделей с большей ударостойкостью.
Варианты выбора жестких дисков
Если вы хотите приобрести жесткий диск по минимальной цене, имейте в виду, что HDD на 0,5 TБ хоть и стоят дешевле, но при этом гигабайт объема обойдется вам намного дороже, чем на жестком диске большей емкости. Лучше немного доплатить и приобрести диск на 1 ТБ или больше.
Если вы желаете получить максимум объема за минимум денег, выбирайте среди жестких дисков на 3-6 ТБ – в этом диапазоне цена гигабайта объема самая низкая.
Купив HDD большого объема, вы надолго забудете о недостатке места на диске.
Если вы подбираете жесткий диск для сервера или видеосистемы, выбирайте среди моделей с соответствующим назначением.
RAID-массив способен гарантировать сохранение данных даже при полном разрушении одного из входящих в него жестких дисков. Для его создания предназначены HDD с оптимизацией под RAID-массив
Hdd скорость вращения шпинделя на что влияет на
Добрый день уважаемые читатели, сегодня я хочу затронуть вот такую тему, что такое скорость вращения шпинделя жесткого диска, как ее определить, и понять какая скорость хорошая, а какая нет. Думаю это будет интересно начинающим инженерам систем хранения данных, так как от понимания данной темы будет зависеть производительность СХД систем, а именно сколько ваш дисковый массив сможет на себе тащить, без тормозов и аварий. Мне в момент начала моей трудовой деятельности не хватала данной информации в русскоязычном сегменте и чтобы все было структурировано, так что прошу любить и жаловать.
Скорость вращения шпинделя
Каждый из нас хочет, чтобы все его сервисы и оборудование быстро работало, и поставить в свои системы хранения данных, не у всех есть возможность по втыкать быстрые SSD диски, и единственным решением остаются жесткие диски. При оценке производительности жестких дисков наиболее важной характеристикой является скорость передачи данных. При этом на скорость и общую производительность влияет целый ряд факторов:
Устройство HDD
Давайте рассмотрим физическое устройство жестких дисков, чтобы понять из каких деталей он состоит.
Что такое шпиндель
Винчестер представляет собой набор из одной или нескольких герметизированных пластин в форме дисков, покрытых слоем ферромагнитного материала и считывающих головок в одном корпусе. Пластины приводятся в движение при помощи шпинделя (вращающегося вала). Пластины жесткого диска закреплены на шпинделе на строго определенном расстоянии. При вращении пластин расстояние должно быть таким, чтобы считывающие головки могли читать и записывать на диск, но при этом не касались поверхности пластин.
Двигатель шпинделя должен обеспечивать стабильное вращение магнитных пластин на протяжении тысяч часов, чтобы диск нормально функционировал. Неудивительно, что иногда проблемы с диском связаны с заклиниванием шпинделя, и вовсе не являются ошибками в файловой системе.
Двигатель отвечает за вращение пластин, и это позволяет работать жесткому диску. Благодаря отсутствию контакта, жесткий диск можно перезаписать в среднем 100 тысяч раз. Также на продолжительность работы диска влияет герметический корпус (гермозона), благодаря которому внутри корпуса HDD создается пространство, очищенное от пыли и влаги.
Вот как выглядят шпиндели, у каждого производителя они немного внешне могут отличаться. Это вот шпиндели от винтов Samsung.
или вот еще подборочка.
spindle speed или по русски скорость вращения шпинделя, определяет насколько быстро вращаются пластины в нормальном режиме работы жесткого диска. Она измеряется в RpM, то есть оборотах в минуту. От RpM скорости, будет зависеть на сколько быстро будет работать ваш компьютер, а именно как быстро компьютер может получить данные от жесткого диска.
Общие задержки на время поиска и задержки на вращение и определяют скорость доступа к данным. Во многих программах для оценки скорости hdd это будет параметр access to data time. Более подробно о s.m.a.r.t показателях вы можете почитать по ссылке слева.
Влияние скорости вращения шпинделя жесткого диска
Винчестеры бывают двух форматов LFF и SFF, если рассказать в двух словах, то один имеет формат 2,5 дюйма, а второй 3,5. Формат 2,5 чаще всего идет либо в серверах или в ноутбуках, а второй так же в серверах и обычных системных блоках.
Если посмотреть среднюю скорость стандартных 3,5 » жестких дисков, то это скорость вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту. Время совершения половины оборота в среднем (Avg. Rotational Latency) для таких дисков 4,2 мс. Эти диски обычно имеют среднее время поиска около 8,5 мс, что дает средний доступ к времени данным около 12,7 мс.
Есть диски, которые имеют скорость вращения магнитных пластин 10000 оборотов в минуту. Это уменьшает среднее время задержки на вращение до 3 мс. У Рапторов также и пластины меньшего диаметра, что позволило сократить среднее время поиска до
5,5 мс. Итоговое среднее время доступа к данным примерно 8,5 мс.
Диски с высокой частотой вращения шпинделя имеют низкие значения времени поиска и Rotational Latency даже при произвольном доступе. Жесткие диски с частотой шпинделя 5600 и 7200 обладают меньшей производительностью.
При этом при последовательном доступе к данным большими блоками разница будет несущественна, так как не будет задержки на доступ к данным, поэтому для жестких дисков рекомендуется регулярно делать дефрагментацию.
У 2,5 коллег, скорость так же скачет от 5400 до 15 000 оборотов в минуту.
Определяем скорость вращения шпинделя жесткого диска
Тут я для вас америку не открою, скорость вращения шпинделя жесткого диска определить, не то что просто, а очень просто, тут два варианта. Если у вас есть возможность физически посмотреть на этикетку расположенную на диске, то вы сможете увидеть вот такой показатель RPM в данных примерах это 7200RPM.
Если же у вас жесткий диск стоит в устройстве или сервере, то скорость вращения шпинделя жесткого диска будем смотреть в специальных программах, коих куча, могу посоветовать
Конечно, чем выше скорость вращения шпинделя, тем быстрее диск, но есть и обратная сторона медали, с увеличением скорости вращения пластин диск сильнее нагревается и становится более шумным. Это может компенсироваться технологией, WD IntelliPower, которая уменьшает энергопотребление и шум за счет снижения скорости вращения шпинделя. А потерю производительности частично компенсируют оптимизацией алгоритмов кэширования. Похожая технология у HGST с целью сокращения энергопотребления называется CoolSpin.
Выводы
Думаю, вы в очередной раз убедились, что по возможности нужно переходить на твердотельные диски, так как они имеют много приимуществ
Скорость работы системы хранения: не только количество оборотов в минуту
Чем выше скорость вращения шпинделя жесткого диска, тем быстрее диск работает, однако для систем хранения данных не менее важна скорость их передачи с носителя и на него.
Компания IBM обрела известность благодаря изобретению жесткого диска более чем 50 лет назад. Первые устройства были величиной со стиральную машину, а их пластины достигали 35,6 см в диаметре и вращались со скоростью 1200 об/мин.
С тех пор отрасль существенно изменилась. Физический размер жестких дисков постоянно уменьшался, а плотность записи данных и скорость работы, наоборот, росли. Но с внедрением инноваций способ измерения производительности новых моделей жестких дисков не менялся и был тесно связан с двумя показателями:
Самый эффективный метод оценки производительности жесткого диска состоит в измерении скорости передачи данных с вращающегося носителя (пластин) на компьютер при помощи головки чтения/записи. Этот показатель называется пропускной способностью диска и измеряется в гигабайтах (или гигабитах) в секунду. Пропускная способность напрямую зависит от плотности размещения данных на пластинах жесткого диска и от скорости вращения этих пластин.
Сравнение методов измерения
Плотность записи данных на жестком диске можно определить двумя способами: измерить количество битов на дюйм (BPI) или число дорожек на дюйм (TPI). Если расположить дорожки ближе друг к другу, их количество на дюйм увеличится. Так же и с битами: если поместить их плотнее, количество битов на дюйм возрастет. Вместе эти показатели указывают на плотность записи.
Как правило, по мере увеличения плотности записи на жестком диске возрастает и его пропускная способность. Головка чтения/записи быстрее считывает биты информации, то есть скорость передачи данных увеличивается.
Скорость вращения шпинделя также влияет на производительность жесткого диска: для ее повышения пластины должны вращаться быстрее. В этом случае биты информации быстрее считываются головкой чтения/записи и скорость передачи данных возрастает. В свое время были созданы жесткие диски как с довольно низкой скоростью вращения (1200 об/мин), так и с предельно высокой (15 тыс. оборотов в минуту). Сегодня в настольных и портативных компьютерах преимущественно используются скорости вращения от 5400 до 7200 об/мин.
Если сравнить два жестких диска с идентичной конструкцией и одинаковой плотностью записи, но разной скоростью вращения, то тот из них, чья скорость составляет 7200 об/мин, будет передавать данные на 33% быстрее, чем носитель на 5400 об/мин. Так что эта характеристика крайне важна для оценки ожидаемой производительности жесткого диска и при сравнении двух разных моделей дисков.
Для гибридных твердотельных накопителей скорость вращения не является определяющей
Неудивительно, что пользователи определяют прогнозируемую производительность накопителя, созданного на основе новой гибридной твердотельной технологии (SSHD), прежде всего по скорости вращения, ведь гибридный твердотельный накопитель — это по сути тот же жесткий диск с интегрированными элементами твердотельной технологии. Получается, скорость вращения по-прежнему нужно учитывать?
На самом деле, для гибридного твердотельного накопителя скорость вращения почти не имеет значения. И вот почему.
Принцип работы гибридных твердотельных накопителей основан на выявлении наиболее часто используемой информации с последующим ее размещением в флеш-памяти NAND на диске. Накопители на базе флеш-памяти типа NAND обладают высокой скоростью, поскольку состоят из твердотельных элементов и не имеют движущихся частей. Поэтому, когда компьютер запрашивает данные, их обычно не требуется извлекать непосредственно с вращающегося носителя.
Случается, однако, что запрашиваемых данных во флеш-памяти типа NAND нет — только в этом случае производительность накопителя снижается до уровня обычного жесткого диска. Поскольку технология достаточно эффективно определяет часто используемые данные и сохраняет их во флэш-памяти NAND, гибридные твердотельные накопители гораздо лучше справляются с задачей быстрой передачи данных на компьютер.
Разница отчетливо видна при сравнении в программе PC Mark Vantage показателей систем хранения Seagate SSHD второго и третьего поколения с традиционными жесткими дисками на 5400 и 7200 об/мин.
Хотя система хранения Seagate SSHD третьего поколения основана на HDD-платформе со скоростью вращения 5400 об/мин, ее производительность выше, чем у систем предыдущего поколения, для которых использовалась HDD-платформа со скоростью вращения 7200 об/мин. Такой прогресс стал возможным благодаря усовершенствованию основной технологии SSHD, а также систем на базе флэш-памяти типа NAND. Поэтому для гибридных твердотельных дисков Seagate скорость вращения шпинделя вовсе не является показателем производительности.
Резюме
Использование устаревших технологий хранения данных и неактуальных критериев оценки препятствует максимальному повышению производительности вашего ноутбука. С гибридными дисками вы выйдете на новый уровень цифровой реальности.
