Долгое время Seagate не давала ответа на инициативы конкурентов по выпуску высокопроизводительных накопителей, будь то SSD или скоростные жесткие диски WD Velociraptor. Наконец компания представила свое решение проблемы быстродействия дисковой подсистемы – Momentus XT.

До появления первых твердотельных накопителей Intel X25 производители жестких дисков стремились увеличить быстродействие своих продуктов любыми доступными способами. Среди них были и гибридные HDD (или H-HDD) – традиционные устройства на магнитных пластинах, дополненные небольшим кешем на основе скоростной флеш-памяти. К сожалению, идея не прижилась: для эффективной работы кеширования нужны сложные алгоритмы, анализирующие характер данных, запрашиваемой и передаваемой на жесткий диск, а их на тот момент не существовало. Планировалось, что указанную задачу будет исполнять Windows Vista (которая на момент появления первых гибридных HDD еще не была выпущена), однако Microsoft отказалась от нее. Как следствие, устройства этого класса стали бесполезными, и вендоры перестали их производить.

Приблизительно год спустя на сцену вышли SSD Intel, проторившие дорогу многим десяткам вендоров и многим сотням моделей, присутствующих сегодня на рынке и пользующихся заслуженной популярностью. В свете ажиотажа вокруг твердотельных накопителей недоумение вызывала позиция Seagate: лидер индустрии HDD «осторожничал», заявляя, что будет предпринимать какие-то действия в этом направлении, когда подойдет нужный момент. Тем временем конкуренты не дремали: WD купила производителя SSD корпоративного класса Silicon Systems, а Samsung и вовсе разработала одну из наиболее распространенных платформ для создания накопителей и захватила значительную часть рынка. Наконец, в 2010 г. Seagate дала ответ, и он оказался абсолютно неожиданным: гибридные HDD возвращаются!

Вторая жизнь H-HDD

Seagate Momentus XT представляет собой основанный на 2,5-дюймовом диске Momentus 7200.4 накопитель, дополненный 4 ГБ флеш-памяти SLC, которую компания называет Adaptive Memory. Специальная прошивка содержит алгоритмы, анализирующие характер доступа к HDD, и при выявлении повторяющихся операций чтения для одних и тех же файлов определяет их как «горячие», копирует в этот скоростной кеш, откуда благодаря мизерной латентности SLC они в дальнейшем считываются намного быстрее. Пользователю эти 4 ГБ недоступны, управлять алгоритмом вручную (например, перенести туда файлы, которые заведомо будут часто применяться вроде почтовой базы или браузера) также нельзя – все происходит на лету автоматически. Подчеркнем, что приоритет при кешировании отдается именно часто считываемым, а не модифицируемым файлам, если же пользователь постоянно обращается к каким-то данным с операциями записи – они будут оставаться на пластинах. Таким образом Seagate минимизирует износ ячеек флеш. В качестве примера можно привести логику работы с файлами ОС: ядро системы, исполняемые файлы приложений и служб и т. п. будут храниться в кеше, а файл подкачки, в который часто производится запись, останется на пластинах. Когда прошивка обнаруживает изменение в характере доступа, она выгружает данные из флеш-памяти на пластины и кеширует более актуальные.

Технические характеристики новинки следующие: Momentus XT основан на пластинах емкостью 250 ГБ, доступны модели HDD по 250, 320 и 500 ГБ. Частота вращения шпинделя составляет 7200 об/мин, накопители оснащаются 32 МБ буфера, поддерживаемый интерфейс – SATA II. Отметим, что Momentus 7200.4, лежащий в их основе, имеет буфер 16 МБ. 4 ГБ памяти SLC Micron представлены единственным чипом, скрытым на обратной стороне платы контроллера. Размеры HDD – 70×100×9,5 мм, что делает его пригодным для использования в ноутбуках, в отличие от WD Velociraptor, высота которого не позволяет устанавливать его в портативные ПК. Именно этот накопитель с 10 000 об/мин Seagate называет прямым конкурентом своей новинки. В плане производительности Momentus XT не призван соперничать с SSD, однако по показателю цены за 1 ГБ емкости и с учетом дополнительного прироста быстродействия благодаря Adaptive Memory он вполне может оказаться выигрышнее, нежели предлагаемые в рознице за те же $150–160 твердотельные диски начального уровня на 40–64 ГБ.

Производительность

Тестирование данного HDD оказалось задачей нетривиальной, поскольку его «комплексность» не дает возможности делать однозначные выводы из показателей чистой производительности, получаемых в синтетических тестах. Используемые для их получения утилиты обращаются к пластинам и буферу напрямую, и Adaptive Memory при этом не задействуется. Как следствие, с точки зрения пропускной способности интерфейса, линейных скоростей чтения и записи, а также времени доступа ничего сверхъестественного Momentus XT не демонстрирует. Обмен данными между контроллером и буфером диска осуществляется со скоростью 190–210 МБ/с, чтение и запись на пластины – 102 и 99 МБ/с, соответственно, латентность – 17 и 7,7 мс. Отметим очень значительное улучшение показателя времени доступа на запись: удвоение буфера и переработка прошивки пошли Momentus XT на пользу, так как у Momentus 7200.4, имеющей то же механическое строение, этот параметр около 12 мс.

В целом производительность «механической» части Momentus XT находится на уровне быстрых накопителей формфактора 2,5" и экономичных 3,5-дюймовых HDD вроде WD Caviar Green, Seagate Constellation и т. п. С настольными жесткими дисками формфактора 3,5" с частотой вращения шпинделя 7200 об/мин он соперничать не может, не говоря уж об SSD даже начального уровня.

Совсем другая картина вырисовывается в приближенных к реальному использованию накопителя тестах вроде PCMark Vantage HDD Suite и Intel NAS Performance Toolkit. Эти утилиты имитируют работу приложений посредством прохода по заранее записанным «трассам», тем самым давая алгоритму Adaptive Memory развернуться на 100%. При первом проходе теста производительность Momentus XT вполне ожидаемо невысока, однако уже вторая итерация показывает отличную эффективность кеша. К третьему-четвертому проходу HDD она достигает максимума, превосходя чистое быстродействие механического диска почти в два раза! Аналогичная ситуация наблюдается и при замере времени перезагрузки ОС: после того как все основные файлы перемещаются в кеш, оно радикально сокращается, и система загружается заметно быстрее, нежели даже с полноразмерного HDD. По результатам можно проследить интересную тенденцию: кэшированию лучше всего поддаются мелкие блоки данных, в то время как крупные файлы остаются на пластинах. Это отчетливо видно на тестах Intel NASPT: скорость эмуляции последовательных операций (чтения HD-видео) никак не меняется от повторений, в то время как шаблоны офисной работы и мультимедийных кодировщиков заметно ускоряются.

Впрочем, есть и ложка дегтя, причем немалая. Дело в том, что 4 ГБ – слишком небольшой объем для эффективной работы при тяжелой нагрузке. Если добавить в список автозагрузки ОС несколько приложений класса Photoshop или связки Microsoft Word и Excel, Adaptive Memory уже перестает справляться со своими задачами. Причина проста: емкости кеша не хватает для всех файлов, а алгоритм начинает на лету заменять простаивающие файлы используемыми в данный момент. Как следствие, производительность снижается, и прирост между первым и последующими запусками составляет всего 10–15% (хотя справедливости ради стоит отметить, что он, тем не менее, есть). В итоге можно констатировать, что модель применения Momentus XT – не тяжело нагруженные ПК, в которых пользователь постоянно переключается из одного приложения в другое, а случаи, когда применяется один и тот же набор ПО, занимающего на диске не слишком много места. В таком случае все «горячие» данные поместятся в 4 ГБ кеша, и Adaptive Memory сможет работать оптимально. Тем не менее, стоит отметить, что основной эффект, к которому стремятся при увеличении производительности дисковой подсистемы – повышение общей отзывчивости системы и комфорта при работе с ней, которые отмечают все пользователи SSD – достигается в любом случае, просто при большой нагрузке он менее ярко выражен.

Выводы

Дать однозначную оценку Seagate Momentus XT и технологии Adaptive Memory довольно сложно. С одной стороны, накопитель действительно функционирует значительно быстрее традиционных жестких дисков своего класса, а при определенных условиях – и более производительных HDD формфактора 3,5". Алгоритмы прошивки достаточно выверены, чтобы адекватно определять «горячие данные» и ускорять работу в активных приложениях.

С другой стороны, его способности раскрываются далеко не всегда, поскольку 4 ГБ NAND-кеша недостаточно для размещения всех данных, требующихся сложному ПО, не говоря уже о случаях, когда таких программ запущено несколько. Очевидно, нынешнее поколение Momentus XT – своего рода проба пера (не зря и механическая часть его относится к устаревшей платформе с пластинами по 250 ГБ), и идеальной моделью применения для него будет замена медленных HDD в ноутбуках. Это намного логичнее, чем покупка SSD, цена на который зачастую составляет половину стоимости самого портативного ПК.

Идеальной конфигурацией для такого устройства, по нашему мнению, был бы накопитель емкостью 640 ГБ с 8–16 ГБ флеш-памяти. Таким образом можно убить двух зайцев – добиться высокой емкости и приемлемой цены 1 ГБ и устранить эффект от заполнения кеша данными и снижения производительности. Этот гипотетический HDD, пожалуй, можно было бы считать идеальным системным диском – сочетание высочайшей производительности SLC NAND и высокой емкости НЖМД – беспроигрышная комбинация при соперничестве как с традиционными жесткими дисками, так и дорогими и не слишком вместительными SSD. Для высокопроизводительных настольных систем же предпочтительней будет HDD формфактора 3,5” с таким же объемом Adaptive Memory: судя по тестам, единственная причина, по которой WD Caviar Black WD2001FASS обошел новинку Seagate – это низкая латентность и высокие линейные скорости, которые на жестких дисках малого формата просто недостижимы.

Пока можно сказать, что Momentus XT будет отличным вариантом для ноутбуков, где «тяжелое» ПО – нехарактерная модель применения, и для ПК среднего класса, пользователи которых постоянно используют один и тот же набор приложений. Будем надеяться, что это «первая ласточка» из нового поколения гибридных HDD, призванная оценить перспективность такого решения вопроса быстродействия и емкости жесткого диска.

Технические характеристики Seagate Momentus XT ST95005620AS