Вслед за остальными производителями десктопных жестких дисков и Samsung решила, наконец, увеличить до 16 Мбайт кэш-память в своих старших накопителях форм-фактора 3,5 дюйма. Благо, повод оказался хороший — выпуск новой серии SpinPoint T133S с TMR-головками, пластинами емкостью до 133 Гбайт и объемом накопителей до 400 Гбайт. Две модели этой серии, HD401LJ и HD301LJ объемом 400 и 300 Гбайт соответственно, и решили оснастить модифицированным контроллером с 16-мегабайтной микросхемой памяти вместо 8-мегабайтной для остальных моделей серии. Что из этого получилось, мы и попробуем выяснить далее на примере старшей, флагманской нынче модели Samsung HD401LJ.
Модель HD401LJ серии SpinPoint T133S
Ранее мы уже подробно познакомились с характеристиками дисков серий SpinPoint T133 и T133S и ключевыми моделями этих серий объемом 300 и 400 Гбайт — HD400LD и HD400LJ с буфером емкостью 8 Мбайт, а также с первенцем этой серии HD300LD. Поэтому перед прочтением настоящей статьи рекомендую обновить свои представления о рассматриваемом вопросе просмотром наших предыдущих обзоров:
- Диски Samsung HD400LD и HD400LJ: старшие модели серий SpinPoint T133 и T133S емкостью 400 Гбайт
- Жесткие диски Samsung HD300LD, SP2514N и SP2504C серий SpinPoint T133 и P120 с интерфейсами UltraATA и Serial ATA
- Жесткие диски Samsung SP2014N и SP2004C — более емкие пластины и поддержка Serial ATA II с NCQ
Поскольку повторяться об устройстве и характеристиках дисков этих серий я не буду, а перейду непосредственно к предмету рассмотрения. Модель HD401LJ по заявленным характеристикам отличается от HD400LJ лишь одним — буфером 16 Мбайт вместо 8 Мбайт, что выражается в установке иной микросхемы памяти
на плате контроллера,
а также в видоизмененном firmware.
В остальном HD401LJ и HD400LJ идентичны, включая импульсный преобразователь питания драйвера электромоторов. 
Испытуемый диск HD401LJ бы выпущен в августе 2006 года
и поставляется в традиционной фирменной антиударной упаковке.
Накопитель поддерживает управление акустикой поиска через регистр AAM (доступно для управления потребителем при помощи популярных утилит типа Hitachi FeatureTool, HDDLife и пр.). По дефолту был установлен быстрый поиск (AAM disabled, скриншот программы HDD Life слева), но мы оттестировали его также в режиме медленного поиска при AAM=128dec (скриншот справа).
В обозначении моделей HD401LJ и HD301LJ третья цифра (единица) обозначает буфер 16 Мбайт (ноль используется в моделях с буфером 8 Мбайт).
Участники и методика тестирования скоростных показателей
Участники и методика тестирования в этой статье те же, что и при недавнем рассмотрении накопителей Samsung HD400LJ и HD400LD. В настоящей статье мы лишь позволим себе привести некоторые результаты более подробно и добавить ряд тестов для лучшего представления о предмете рассмотрения. Заодно эти дополнительные результаты снабдят нас добавочной информацией по рассмотренным ранее дискам серий T133 и T133S.
Результаты базовых тестов
Сначала — графики скорости линейного чтения для дисков (кликните по ним, чтобы посмотреть полные рисунки).
 |  |
Samsung SpinPoint T133S HD401LJ | Samsung SpinPoint T133 HD400LD |
 |  |
Samsung SpinPoint T133S HD400LJ | Samsung SpinPoint P120 SP2504C |
 |  |
Seagate NL35 ST3400832NS v5.00 | Seagate B7200.8 ST3400832AS v3.02 |
 |  |
| Hitachi Deskstar 7K400 | WDC SE16 WD4000KD |
Несмотря на то, что у всех трех 400-гигабайтников Samsung используется одинаковые «банки», скорость линейного чтения у испытанного нами экземпляра HD401LJ оказалась в среднем несколько меньше, чем у ранее изученных HD400LJ и HD400LD.
Более наглядно эта разница видна, если нарисовать вместе все 3 графика (измеренные в WinBench 99):
Отсутствие на этих графиках четкой зонной структуры и характерная разница в скорости объясняется тем, что диски используют адаптивное форматирование магнитных пластин, причем границы зон для разных головок, как правило, не совпадают. Уже в серии P120 диски Samsung перешли на частое чередование головок в трансляторе физического пространства в логическое (хотя в сериях SpinPoint P80, M40 и M60 чередование, напротив, было очень редким с ярко выраженными «периодами»), из-за чего для рассмотрения деталей адаптивного форматирования приходилось строить графики в большом увеличении (малом масштабе — только тогда чередование головок на них можно было проследить). Однако в данном случае построение в максимальном масштабе графиков, полученных при помощи WinBench 99 для дисков HD401LJ, HD400LJ и HD400LD, не позволило выявить ни малейших признаков периодического чередования головок (графики остаются «условно гладкими»), хотя из-за различий между этими тремя дисками предположить, что везде все 6 магнитных поверхностей были отформатированы идентично, никак не получится. Таким образом, можно сделать вывод, что в данных накопителях период чередования головок в трансляторе заведомо меньше 2 Мбайт (точность использованного нами метода измерений). Учитывая, что емкость внешних дорожек таких дисков достигает (включая служебные данные) 10 Мбит на трек для каждой поверхности пластины, можно предположить, что транслятор здесь сначала старается чередовать дорожки внутри каждого цилиндра, а не группирует блоки дорожек для каждой из поверхностей с последующим их чередованием, как, очевидно, имеет место для многих других современных накопителей с адаптивным форматированием. Насколько такой подход оправдан при радиальных вариациях плотности дорожек для разных поверхностей пластин, сложно сказать.
Для полноты картины приведем также графики скорости линейной записи в сравнении с графиками для скорости линейного чтения для трех старших дисков Samsung, полученные при помощи программы H2benchW 3.6:
Здесь можно отметить близость друг другу графиков скорости записи и чтения для SATA-моделей Samsung (хотя на внутренних дорожках накопителей запись немного отстает по скорости от чтения), что подтверждается, например, и в тесте HD Tach 3.0.1.0 (чтение — красным, запись — бордовым).
А также налицо явное отставание записи от чтения для PATA-модели HD400LD в начале диска (видимо, сказывается невысокая скорость интерфейса UltraATA/100, отмеченная нами в обзоре HD400LD).
Кроме того, обнаруживается, что если диск HD401LJ (и HD400LJ) перевести в режим тихого поиска при помощи регистра AAM (см. выше), то скорость линейной записи резко снижается (см. график),
что можно объяснить, по-видимому, только несовершенством алгоритмов работы firmware диска в этом режиме.
А вот как некорректно измерил основные параметры этого накопителя (в частности, график скорости линейного чтения и скорость интерфейса) любимый некоторыми тест производительности в программе HD Tune 2.52:
Думаю, последствия использования таких «тестов» очевидны. :)
По скорости работы интерфейса Serial ATA неожиданностей почти нет — диск HD401LJ демонстрирует почти такую же (низкую) скорость работы шины, как и его собрат HD400LJ. Впрочем, одна неожиданность все же есть — при задействовании NCQ эта скорость для HD401LJ падает, хотя для HD400LJ такого эффекта не наблюдается (точнее, он есть, но выражен гораздо слабее).
По измеренному среднему времени доступа при чтении наш герой также примерно соответствует своему собрату с 8-мегабайтным буфером (время на доли миллисекунды хуже) и подтверждает обнаруженную нами ранее особенность автоматического переключения на замедленный поиск при отключении поддержки NCQ на стороне хост-контроллера. Правда, здесь в «ручном» режиме тихого поиска винчестер еще сильнее замедляет случайный доступ к данным, что, как мы видели чуть выше, косвенно сказывается и на скорости линейной записи.
Об эффективности работы алгоритмов отложенной записи firmware диска и кэширования записываемых данных в буфере диска можно попытаться судить по тому, как падает среднее, измеренное под операционной системой, время доступа при записи относительно чтения при включенном write-back кэшировании накопителя. Для этого мы используем результаты тестов H2benchW и Iometer.
Кэширование случайной записи у HD401LJ осталось примерно на том же уровне, что и у дисков Samsung с вдвое меньшим буфером. То есть можно предположить, что при удвоении буфера firmware не стало автоматически увеличивать максимальное количество сегментов памяти, выделяемых под запись (а жаль). В режиме принудительного (через AAM) тихого поиска мы снова замечаем последствия некоторого ухудшения алгоритмов отложенной записи.
То же самое говорит нам и тест Iometer. Таким образом, пока мы не видим никаких заметных последствий положительного влияния увеличения кэш-памяти дисков Samsung T133S с 8 до 16 Мбайт.
Другим показательным тестом эффективности firmware дисков является тест на скорость чтения и записи файлов различного объема блоками разного размера — от 512 байт до 1 Мбайт. Для этого мы используем тест ATTO Disk Benchmark. На скриншотах далее показаны результаты для четырех размеров тестового файла — 128 Кбайт, 1 Мбайт, 4 Мбайт и 32 Мбайт. Если первый и второй, как правило, гарантированно кэшируются буфером диска (причем, кэширование записи и чтения для мегабайтного файла не так однозначно), то последний в него «не влезает», а кэширование предпоследнего зависит не только от объема буфера, но и от специфики работы firmware накопителя.
| Тестовый файл 128 Кбайт: | ||
|---|---|---|
 |  |  |
HD401LJ (NCQ) | HD401LJ (non-NCQ) | HD400LJ (NCQ) |
| Тестовый файл 1 Мбайт: | ||
|
|
|
HD401LJ (NCQ) | HD401LJ (non-NCQ) | HD400LJ (NCQ) |
| Тестовый файл 4 Мбайт: | ||
|
|
|
HD401LJ (NCQ) | HD401LJ (non-NCQ) | HD400LJ (NCQ) |
| Тестовый файл 32 Мбайт: | ||
|
|
|
HD401LJ (NCQ) | HD401LJ (non-NCQ) | HD400LJ (NCQ) |
По результатам этого теста можно сделать следующие выводы. Во-первых, скорость работы этих дисков мелкими блоками (и средними блоками при чтении) явно оставляет желать лучшего по сравнению с некоторыми конкурентами. Во-вторых, отключение NCQ на стороне хост-контроллера почти никак не влияет на скорость чтения файлов этими дисками (данные результаты получены при глубине очереди, равной 9). Но, с точки зрения записи, некоторое предпочтение отдается все же случаю без NCQ (то есть NCQ при записи у этих дисков немного конфликтует с алгоритмами собственно отложенной записи, что в более явном виде мы уже наблюдали для дисков WD). В третьих, нельзя не отметить превосходное кэширование этими дисками всех мелких и средних файлов размером вплоть до, как минимум, 4 Мбайт, причем как на запись, так и на чтение (скорость работы с ними упирается в скорость интерфейса, а не физического носителя). Такое «единодушие», поверьте, не часто можно встретить среди настольных накопителей. Наконец, сравнение дисков HD401LJ и HD400LJ показывает отсутствие сколько-нибудь заметного влияния вдвое возросшего кэш-буфера на скорость чтения и записи этими накопителями файлов объемом, как минимум, до 4 Мбайт, а также файлов более 16 Мбайт.
Впрочем, если мы все же захотим выявить разницу между этими накопителями, то придется обратиться к файлам «пограничного» объема, то есть 8 Мбайт и 16 Мбайт, сопоставимого с размером буферов этих дисков. Тест в этом случае показывает:
| Тестовые файлы 8 и 16 Мбайт (QD=4, NCQ): | ||
|---|---|---|
 |  |  |
HD401LJ, 16 Мбайт | HD401LJ, 8 Мбайт | HD400LJ, 8 Мбайт |
Очевидно, что 8-мегабайтный файл почти так же великолепно кэшируется и на чтение, и на запись, как и 4-мегабайтный, только диском HD401LJ с вдвое большим буфером, тогда как накопитель HD400LJ с буфером 8 Мбайт с его кэшированием вполне закономерно не справляется (скорость упирается в возможности физического носителя, а не интерфейса). Более того, мы видим, что HD401LJ работает с 16-мегабайтным файлом с той же скоростью, с какой HD400LJ оперирует с 8-мегабайтным файлом. То есть разницу в производительности между этими двумя моделями винчестеров мы все же нашли, но она касается сугубо узкого круга объектов объемом в районе 8 Мбайт (видимо, в диапазоне примерно от >4 до <16 Мбайт). В остальном эти накопители ведут себя, как близнецы. Посмотрим, как это скажется на быстродействии жестких дисков в потребительских задачах.
Быстродействие в приложениях
Сначала посмотрим, насколько диски оптимизированы для многопотоковой работы. Для этого я традиционно использую тесты в программе NBench 2.4, где файлы размером 100 Мбайт записываются на диск и читаются с него несколькими одновременными потоками — как близко, так и далеко отстоящими друг от друга на диске (в данном случае используется FAT32). На первой диаграмме показаны усредненные по нескольким паттернам результаты для чтения и записи.
При многопотоковой записи NCQ оказывает положительное влияние для обоих дисков Samsung серии T133S, причем производительность HD401LJ оказывается в среднем на пару процентов выше, чем у HD400LJ. Вместе с тем, без NCQ первый из них быстрее второго более чем на 7%, то есть удвоение буфера приносит явные плоды, но эффект несколько сглаживается использованием реорганизации очереди команд записи (вспомним про отмеченные выше конфликты NCQ и отложенной записи в этих дисках). Интересно, что и при чтении несколькими потоками больший буфер оказывается чуть выгоднее, хотя здесь очевидно, что лучше обойтись без NCQ. Кстати, в режиме тихого поиска у HD401LJ резко падает скорость записи (см. выше), но скорость многопотокового чтения почти не страдает.
Анализируя детальные результаты тестов многопотоковой записи, можно, в частности, прийти к выводу, что только для HD401LJ поддержка NCQ оказывает негативное влияние на кэширование одиночного потока записи (что, согласитесь, весьма странно), но для обоих SATA-накопителей Samsung NCQ в целом улучшает скорость многопотоковой записи, выводя их в безусловные лидеры среди накопителей этой емкости.
Вместе с тем, при многопотоковом чтении мы, напротив, видим, что для HD401LJ (и только для него!) поддержка NCQ хост-контроллером и диском приводит к неожиданному росту скорости одного потока и резкому падению скорости нескольких потоков. Эту весьма странную ситуацию можно приписать только неким несогласованностям в микропрограмме этого накопителя, которые изменяют алгоритмы кэширования (упреждающего чтения), если предполагается, что NCQ может быть задействована. Возможно, firmware первого диска Samsung с 16-мегабайтным буфером еще сыровато, и отмеченные противоречия будут исправлены позднее.
Теперь посмотрим, как диски ведут себя в «преклонных», но до сих пор популярных тестах Disk WinMark 99 из пакета WinBench 99. Мы проводим эти тесты не только для «начала», но и для «середины» (по объему) физического носителя для двух файловых систем, а результаты усредняем. Подчеркнем, что драйвер контроллера SiI3124 в данном случае имеет оптимизацию на файловой системе, кэшируя обращения операционной системы и укрупняя блоки обращений, поэтому сверхвысокие показатели на этом контроллере в тесте Business не стоит принимать близко к сердцу.
Здесь мы можем констатировать практически одинаковые показатели накопителей HD401LJ и HD400LJ на SiI3124 (как с NCQ, так и без NCQ), однако на менее кэширующем контроллере ICH5 более «буферастый» винчестер все же берет вверх с заметным перевесом, оказываясь самым шустрым 400-гигабайтником в этом тесте. В целом поддержка NCQ здесь, скорее, негативна, нежели позитивна, причем для дисков всех трех производителей (Samsung, Seagate, WD).
В тесте профессиональной производительности High-End Disk WinMark 99 наш герой Samsung с буфером 16 Мбайт демонстрирует чудеса скорости, прибавляя от 13 до 17% быстродействия по сравнению со своим аналогом HD400LJ. Новичка можно поздравить (видимо, важная часть этого комплексного теста как раз оперирует файлами размером от 4 до 16 Мбайт).
Теперь — комплексные «трековые» тесты оценки производительности дисков в пакетах PCMark04 и C'T H2BenchW.
В дисковом тесте популярного Futuremark PCMark04 удвоение объема буфера не помогло новинкам Samsung подтянуться до уровня безусловных лидеров от WD и Hitachi. И хотя небольшой положительный эффект от поддержки NCQ для корейских винчестеров здесь тоже присутствует, для «буферастой» модели он явно меньше, да и сама она фактически не имеет преимуществ перед предшественницей HD400LJ (возможно, снова из-за неких конфликтов в firmware и NCQ).
Тем не менее, в сходном трековом тесте C'T H2benchW положительный эффект от роста буфера для дисков Samsung явно есть, но он проявляется лишь если отказаться от NCQ, тогда как поддержка NCQ съедает выигрыш от наращивания буфера (видимо, снова из-за конфликтов в микропрограмме, нуждающейся в доработках).
Тест на скорость работы с временным файлом программы Adobe Photoshop подтверждает сказанное ранее для нескольких предыдущий задач: положительный эффект от 16-мегабайтного буфера для HD401LJ прослеживается, но только если отказаться от поддержки NCQ. Здесь наш герой — один из лучших по показателям среди конкурентов, именно благодаря возросшему буферу.
Тесты в Intel Iometer
Для имитации работы дисков в различных приложениях мы также используем специальные паттерны в программе Intel Iometer. Сперва — традиционные распространенные паттерны, предложенные Intеl и сайтом Storagereview.com, — DataBase, File Server, Web Server и Workstation, характеризующие в большей степени профессиональную работу накопителей в серверах и серьезных рабочих станциях.
Соперничать с WD4000KD (с NCQ) здесь почти бесполезно, да и 400-гигабайтник Seagate будет быстрее «корейцев». Тем не менее, нельзя не отметить, что HD400LJ здесь зачастую чуть быстрее, чем HD401LJ с бОльшим буфером (вспомним про чуть худшее время случайного доступа у исследованного нами экземпляра последнего), причем более явно это проявляется на малых очередях запросов, тогда как больших очередях различия сглаживаются.
Усредненные данные по этим паттернам и четырем очередям запросов (1, 4, 16 и 64) подтверждают тенденцию: буфер 16 Мбайт никак не повлиял на производительность дисков Samsung T133S в активной профессиональной/серверной работе, зато поддержка NCQ дает явный положительный эффект, хотя и много меньший, чем у дисков WD и Seagate в тех же задачах.
Теперь — наши паттерны для Iometer, более близкие по назначению пользователям настольных ПК и near-line-применений, хотя случайный характер обращений в пределах всего физического носителя в данных паттернах адекватен и профессиональному профилю использования накопителей.
При имитации случайных чтения и записи крупных файлов зависимость производительности дисков от глубины очереди команд невелика и неоднозначна, а порой и немонотонна! Тем не менее, влияние NCQ явно прослеживается для всех 400-гигабайтных дисков. И если, например, для Seagate оно, скорее, позитивно при чтении и негативно при записи, для WD однозначно негативно и при чтении, и при записи, то для Samsung эффект от NCQ невелик и зависит от глубины очереди (где-то положителен, а где-то и наоборот). Стоит отметить, что при чтении накопитель HD401LJ с большим буфером явно проиграл диску HD400LJ с меньшим буфером, хотя при записи они ведут себя примерно равноценно.
Скорость чтения мелких файлов этими дисками явно зависит и от глубины очереди команд, и от поддержки NCQ каждым из фигурантов. Наличие поддержки NCQ здесь, безусловно, приветствуется! Однако случайная запись мелких файлов в основном индифферентна к глубине очереди команд (кроме известных проблем WD с NCQ при записи), причем отказ от поддержки NCQ сказывается благоприятно на всех накопителях! При этом диск Samsung HD401LJ с большим буфером имеет явные преимущества над моделью HD400LJ.
Копирование крупных файлов по случайным адресам в пределах всего диска, безусловно, лучше дается корейским винчестерам. Слабая зависимость от глубины очереди на этих операциях дополняется явной пользой для «корейцев» от поддержки NCQ, хотя HD401LJ и здесь не имеет никаких преимуществ над HD400LJ. Это контрастирует с поведением накопителей Seagate и WD, которым поддержка NCQ в этой задаче в целом противопоказана.
Копирование мелких файлов по случайным адресам в пределах всего накопителя, напротив, очевидно ускоряется и от поддержки NCQ дисками Seagate и WD, и с ростом глубины очереди запросов. Для дисков Samsung это утверждение тоже верно (хотя и менее выражено), однако нельзя снова не отметить проигрыш диска HD401LJ близнецу HD400LJ с вдвое меньшим буфером.
Отмеченные выше закономерности наглядно проступают на диаграммах с усредненными по очередям запросов показателями.
Если усреднить показатели винчестеров по всем 6 паттернам (чтение, запись и копирование крупных и мелких файлов),
то окажется, что в среднем на этом классе задач диск HD401LJ не имеет никаких преимуществ перед HD400LJ с меньшим буфером, хотя оба этих накопителя смотрятся очень неплохо на фоне конкурентов той же емкости, проигрывая, тем не менее, своему предшественнику Samsung SP2504C серии P120. Эффект от использования NCQ в целом для дисков Samsung новой серии оказывается положительным, хотя и небольшим (впрочем, у конкурентов от Seagate и WD он в целом вообще здесь отсутствует).
Имитация дефрагментации не сообщает нам ничего принципиально нового о данных накопителях.
Зато в паттерне потокового одновременного чтения-записи крупными или мелкими блоками (что может характеризовать, например, работу систем сбора, хранения и выдачи мультимедиа-данных в near-line-СХД и серверах, а также работу ПК или рабочей станции при редактировании видео-аудио) ситуация для Samsung HD401LJ в целом благоприятная: он оказывается несколько быстрее своего братишки HD400LJ с меньшим объемом буфера на крупных блоках с NCQ, хотя уступает ему порой на мелких блоках.
Ценовая информация
Средняя текущая цена (количество предложений) на рассмотренные диски объемом 400 Гбайт в московской рознице:
| Samsung SpinPoint T133S HD401LJ | Н/Д(0) |
|---|---|
| Samsung SpinPoint T133S HD400LJ | Н/Д(0) |
| Samsung SpinPoint T133 HD400LD | Н/Д(0) |
| Hitachi Deskstar 7K400 HDS724040KLSA80 | Н/Д(0) |
| Hitachi Deskstar 7K400 HDS724040KLAT80 | Н/Д(0) |
| Seagate Barracuda 7200.8 ST3400832AS | Н/Д(0) |
| Seagate Barracuda 7200.8 ST3400832A | Н/Д(0) |
| Seagate Barracuda 7200.9 ST3400833AS | Н/Д(0) |
| Seagate Barracuda 7200.9 ST3400633AS | Н/Д(0) |
| Seagate Barracuda 7200.9 ST3400833A | Н/Д(0) |
| Seagate Barracuda 7200.9 ST3400633A | Н/Д(0) |
| WD Caviar RE2 WD4000YR | Н/Д(0) |
| WD Caviar SE16 WD4000KD | Н/Д(0) |
Любопытно, что на момент написания этой статьи цены на модели Samsung HD401LJ и HD400LJ были практически одинаковы и очень привлекательны на фоне конкурентов.
Заключение
Итак, Samsung выпустила свой первый винчестер с буфером 16 Мбайт, догнав, таким образом, в этом остальных производителей настольных жестких дисков и предложив рынку весьма привлекательный продукт с хорошей производительностью, большой емкостью и очень симпатичной ценой. Пополнение модельного ряда корейских жестких дисков подобными моделями мы можем только приветствовать.
Вместе с тем, чуда не произошло, и простое удвоение размера буфера по сравнению с предшествующими моделями серии SpinPoint T133S/T133 той же емкости не исправило отмеченных нами ранее недостатков дисков этой серии в плане производительности (см. заключение в предыдущем обзоре). И если в ряде приложений (преимущественно персональных) модель HD401LJ действительно оказывается немного быстрее, чем HD400LJ с меньшим буфером, то в достаточно большом количестве задач сходной направленности положительного эффекта от удвоения объема кэш-памяти диска не только не наблюдается, но порой и наоборот. И отчасти это может быть вызвано конфликтами между реализацией NCQ и алгоритмами традиционного кэширования, видимо, не полностью отлаженными в связи с недавним увеличением объема буфера. Будем надеяться, что у разработчиков Samsung найдутся возможности оперативно разобраться и исправить данные недостатки, снабдив розничные продукты новой, более совершенной прошивкой. Впрочем, и в текущем виде старшие диски серии SpinPoint T133S, безусловно, заслуживают внимания пользователей.
