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很好很强大 3款1TB顶级硬盘年度横测

发布时间:2019-05-18 13:46 来源:未知 编辑:admin

  半个世纪前,第一款磁盘驱动器RAMAC由IBM所创,重达1吨,只能容纳5MB的数据,还要用到50个周长24寸的磁盘。如今,人们已经可以用小于1寸的硬盘,实现远超当年的容量。即使作为PC配件中进步最慢的一部分,硬盘还是在不太久的历史中发生了天翻地覆的变化,其中的关键性指标即是容量。

  想想看5年前我们还倘佯在每个电影1GB不到的VCD里,现在的同样长度电影以1080p分辨率出现时已经在容量上翻了几十倍。互联网的高速发展、个人数字设备的广泛应用以及新兴的高清数字视频把爆炸性增长的各种数据塞进用户的电脑。无论是成为数字生活中心的家庭PC还是游戏玩家的GAME PC乃至企业近线服务器,都对快速可靠的海量存储有迫切需求,而高容量的硬盘驱动器在应用便利性和综合使用成本等多方面来讲,都是满足这些需求的最佳选择。

  和目前主流桌面硬盘容量320GB相比,1TB是它的3倍,能够在典型的桌面PC平台实现8TB的最高容量(8个SATA端口全部配置1TB硬盘的情况),极大的提升了个人电脑存储能力上限。就单个1TB硬盘而言,也许用一组数字来说明更加直观:

  数字惊人,但我们也能看到数据本身容量增长的速度也十分快速,当1TB硬盘面对高清视频时它的容量就不显得那样夸张了,而这正是它的需求所在之一。

  对于那些极度渴望硬盘容量提升的网络P2P内容分享应用狂热者来说,07年末的今天是他们狂欢的时刻:在垂直磁记录技术引入桌面级硬盘1年半之后,我们终于迎来了全民化的TB容量时代,大量单个驱动器容量1TB的硬盘已经出现在市场上。

  中关村在线存储频道此次收集了三款1TB桌面级硬盘产品,通过特性解析和详尽的测试,带给读者它们相同容量表面背后的不同,以期给近期购买顶级容量硬盘的读者一个参考。这些产品分别是日立环储(HGST)的Deskstar 7K1000、希捷(Seagate)的Barracuda 7200.11和西部数据(WesternDigital)的Caviar GP SE16。

  硬盘容量指标的提升主要受限于磁盘的存储密度,更高的存储密度同样会让硬盘的持续传输速率得到提升。目前在市场上竞争的多家硬盘制造商均是借助IBM开发的AFC技术实现高容量,但该技术目前也开始遇到瓶颈。幸好,Seagate在桌面硬盘领域率先带来的“垂直记录”技术通过对磁层、磁头的优化设计解决了问题,一举将硬盘的存储密度提高到每平方英寸1Tb的水平,相当于单碟1.2TB的超高存储容量,满足未来5年的实际需求不成问题。

  以前硬盘所使用的记录技术都是纵向或称水平磁记录(LMR,Longitudinal Magnetic Recording),每个存储位的磁极粒子平辅在一个平面上。虽然磁记录材料的不断进步,但极限已到,在相同的面积上加入更多的磁极粒子虽然有助于提高存储密度,但也加大了平面排列的磁粒子之间的互斥干扰,即使容量可以进一步提高,但记录的质量则不能得到有效的保证。

  PMR(Perpendicular Magnetic Recording)垂直磁记录技术时,粒子的磁化方向是垂直(相对于记录层)的,通过一个新增的软磁底层以加大相邻粒子的磁耦合,从而有助于在保证记录质量的同时进一步提高存储密度。

  垂直磁记录技术改良了磁记录的整体结构。首先,不再采用环状磁头,而是将其改造为“Π”型的单开头式样,磁头的N极与S极不再是直接发生作用,而是借助一个额外的“软磁底层”进行。该软磁层位于磁盘磁介质层的下方,起到中介辅助的作用,这样磁头的两个磁极和软磁层就构成了闭合的磁回路。此时,磁力线从先前的水平分布变为垂直分布,一个磁极位于磁盘表面,与磁头起读写作用的磁极交互。另一个磁极则位于磁层的深处,与软磁底层交互。

  这种结构产生了三个方向的增益。首先,裸露在表面的磁极占据的面积非常小,无形之中磁颗粒密度将大大提高,存储密度自然随之水涨船高;其次,因磁体位于深处,表面热量很难影响整个磁体,受热升温速度大大减缓,进一步缩小磁颗粒尺寸在技术上就成为可能;第三,磁颗粒分布的改变也将使磁道的距离缩小。这三者是同时发挥效用的。

  除了容量,硬盘驱动器本身还有相当多的部分值得我们去认识和重视,其中主要的要素包括速度、可靠性和运行状态等,这些其实是本次测试的主要内容,三款产品都能提供相同的数据存储能力,但在这种能力之外,它们的特性其实各有千秋,这里先用一张规格表来明示数据:

  从规格表显示的数据可以看到,Deskstar 7K1000拥有最快的寻道速度、Barracuda 7200.11在数据传输率上实力惊人,Caviar GP SE16则侧重改善硬盘的运行状态。因为众所周知的1000/1024不同进制换算方法,硬盘的真实容量总是比它的标称来的小, 三款硬盘的线TB容量。

  决定硬盘速度的主要因素包括主轴转速和单碟容量和碟片尺寸,其中碟片尺寸是非公开数据。通常越高主轴转速配合越小的碟片能够实现更低的寻道时间,而越高主轴转速配合单碟容量越高尺寸越大的碟片能够实现更高的外延传输速率。低寻道时间意味着硬盘响应速度快,连续访问大量小文件占据优势,而读写大尺寸文件高外延传输速率的强项。

  接下来我们进入三款硬盘的的介绍,上表中的干枯数字都将在鲜活产品的技术特色中加以强调。

  日立环储的Deskstar 7K1000于07年初面市,是业界第一款达到1TB容量的单个驱动器硬盘。Deskstar抢下TB头筹在当时造成不小的轰动,因为率先引入垂直磁记录技术的Seagate Barracuda 7200.10在早在06年4月就已经使用4个碟片实现了750GB容量,当人们以为下一款Barracuda将顺利再次巩固容量优势时,Deskstar的新型号7K1000再次以5碟片惊世骇俗。

  作为硬盘业界的老牌劲旅,从IBM至HGST的Deskstar研发团队向来有以5碟装配置挑战ATA产品容量极限的习惯。从当年毁誉参半的Deskstar 75GXP到不久前的Deskstar T7K500,再到这款再创纪录的Deskstar 7K1000,源自硬盘鼻祖IBM的先进技术支持着这种近乎极限设计下的产品可靠性,也让HGST在目前磁记录技术已经不占优势的前提下仍然有机会问鼎容量之冠。相比之下,Seagate和WesternDigital现在都没有4碟以上的ATA硬盘驱动器产品。

  HDS721010KLA330配置了单碟容量200GB的盘片,这种盘片应用了垂直磁记录技术,存储密度达到了148Gb/平方英寸。

  HDS721010KLA330的盘体设计和上代产品Deskstar T7K500如出一辙:典型Deskstar风格的黑色铸铝盘体和磨砂质感顶盖。像以往5碟装Deskstar硬盘一样,它的盘片区围绕主轴电机位置被加装了多层铝片,此设计应该是用于降低5张碟片带来的高震动。

  Deskstar 7K1000仍然提供传统的4pin D型电力接口,其他部分则是标准的SATA联合式的标准电力+数据接口。

  Deskstar 7K1000保留了T7K500开始采用的热量飞高控制Thermal Fly-height Control,TFC技术,同时还提供了无需手动调节的动态、低能耗以及待机状态的不同工作模式。这两项技术共同作用保证硬盘的可靠性,前者保证不同温度下磁头和盘片表面的距离恒定以稳定可靠的读写数据,后者则让整个硬盘尽可能工作在较低的温度和功耗下。

  如前文所述,Seagate在06年4月发布的Barracuda 7200.10 750GB产品曾以首个3.5英寸垂直磁记录技术一枝独秀的把桌面硬盘容量提升50%。但眼前这款Barracuda 7200.11 1TB却让用户等待了一年半之久,而在此之前的10个月里,HGST和WD的1TB桌面硬盘都已经在市场上销售。

  按照Seagate官方说法,Barracuda 7200.11 1TB是其应用了第二代垂直磁记录技术的产品,使用同样技术问世的产品还包括面向企业近线系统的Barracuda ES.2、DB35.4以及面向数字视频监控系统的SV35,是基于同一技术平台的多行业整套产品系列,似乎比HGST和WD仅限于桌面的单兵作战来的声势更大。这也许是Barracuda 7200.11迟到的原因,不过也许Seagate是把时间花在了改善垂直磁记录技术上:新盘片的单碟容量高达250GB!并且是7200RPM全速运转。相对于现有的Deskstar 7K1000 200GB盘片7200RPM全速和Caviar GP 250GB盘片不足7200RPM都来得更为强劲。

  ST31000340AS配置了4张单碟容量250GB的盘片,这种盘片应用了Seagate第二代垂直磁记录技术,比第一代单碟容量188GB提升了约30%。由于我们拿到的Barracuda 7200.11 1TB还处于出货前的样品阶段,产品标签信息不够详细,工作电力需求等数据没有标称。

  Barracuda 7200.11 1TB的盘体整体设计和Barracuda 7200.10变化不大,明显的改动是主轴电机位置凸起边缘变得处理圆滑。但在PCB部分则是改头换面,Barracuda 7200.11使用了反转安装PCB的方式,像WD的Caviar系列产品一样将光秃的PCB背面外露,芯片隐藏在盘体和PCB之间。

  Barracuda 7200.11提供标准的SATA联合式的标准电力+数据接口,一个4pin切换跳线被包保留,短接图上靠左的两个跳线将强制硬盘外部接口速率至1.5Gb/s,而图上的状态下硬盘是3Gb/s模式。

  ST31000340AS的PCB尺寸也较上代产品来的更大,主要是设计方案重回了ATA主控+缓存分开的方案而没有继续使用单一集成芯片。在逻辑控制方面HDS721010KLA330配置了LSI的ATA主控芯片和外置的hynix SDRAM缓存。PCB和盘体的连接也改变成弹性触点方式而不是以前Seagate实用的软性排线。

  除了单碟容量的提升外,Seagate暂时还没有提供Barracuda 7200.11上应用了怎样的最新技术。类似HGST产品的动态调节硬盘功耗技术PowerTrim,以及旋转震动补偿RVFF乃至限制写后读iRAW技术都还仅在Barracuda ES系列产品中提供,Seagate的主力桌面产品在附加属性方面显得相对阳春。

  在标准的3.5英寸7200RPM档次硬盘产品线上,WesternDigital多年来一直表现得相当沉稳。考虑到存在Raptor这个WD独有的极限性能的桌面级硬盘系列,Caviar产品系列很少在业内应用最新的技术,WD每每都是在市场成熟后才跟进并依靠高性价比或者是惯用的来掠夺市场份额。然而不管怎么说,现在WD也能第一时间提供顶级容量的桌面硬盘了。

  在这款Caviar GP SE16之前,西部数据还只能提供最高单碟容量167GB的产品,但最新4碟装1TB的Caviar GP SE16一跃实现了250GB的单碟容量,进步可谓相当之大。此外,GP(GreenPower)也是它和前面两款产品明显不同的一个特性。

  GP(GreenPower)是Caviar GP SE16的重要技术特性,主要面向低耗节能,WD10EACS的主轴转速低于标准的7200rpm,但WD没有公布这个指标的具体数值。对应主轴转速的下降,其标称的平均读取寻道时间8.9ms、平均延迟5.6ms,内部传输速率144.5MB/s。在功率需求方面WD10EACS的标称是+5V 0.70A和+12V 0.55A,这是一个相当低的水平。

  WD10EACS使用WD传统的盘体设计和PCB反转安装,几乎没有改变,只是在硬盘上盖的颜色方面回归银色涂装。

  Caviar GP SE16提供标准的SATA联合式的标准电力+数据接口,额外的8pin切换跳线可以强制硬盘外部接口速率至1.5Gb/s,此外这组条线还能控制硬盘的频展及节能模式,图上的状态下硬盘是3Gb/s+待机节能开启。

  WD10EACS的PCB尺寸和以往没有变化,仍然使用ATA主控+缓存分开的方案。在逻辑控制方面配置了Marvell的ATA主控芯片和外置的hynix SDRAM缓存。PCB和盘体的连接也为弹性触点方式。

  Caviar GP SE16的最大特点是GreenPower标签中的IntelliPower低主轴转速带来的运行状态的改善,西部数据方面的信息显示这个较低的转速仍远高于5400RPM并且是恒定的,在单碟容量的有效提升下,仍能够保证顶级桌面硬盘应有的高性能,但其功耗水准却比同类产品低38%甚至更多。

  此外WD10EACS还搭载了WD IntelliSeek技术,这项技术可以通过智能运算改良磁头寻道的算法,把磁头用于等待的时间分摊到寻道过程中,不影响性能的同时减缓寻道速度,起到降低硬盘功耗和减少磁头机械臂磨损的目的,这项技术看起来应该是NCQ技术的一个子集或者是独家的强化策略。

  StableTrac也是这款产品的特色技术之一。使用该项技术的产品在工作时可以保证马达轴心始终保持在盘片中心,稳定的运行可以降低振动对盘片带来的危害,让振动中的读写操作更精准。

  引导硬盘和待测硬盘控制部分使用主板芯片组的ICH,型号为Intel ICH9R,配置为AHCI模式以开启NCQ。测试中涉及文件系统性能的部分使用50GB分区域+剩余容量单个分区的NTFS文件系统,格式化完毕。

  笔者在开放环境测试硬盘的发热状况,室温25°C,数据使用手持式红外测温器采集。

  HD Tach读速度测试不依赖于文件系统,曲线成绩基本相当于硬盘内部传输速率测试。体现的是很理想化的硬盘速度,其外延部分大约是磁盘性能表中buffer to disk项目的反映,而真实应用中,极少有机会达到这样的高度。

  HD Tune测试和HD Tach项目基本重合,也能够绘出硬盘内部传输速率曲线,同时在寻道时间测试中还能显示测试取样的点阵,更加直观。选用HD Tune和HD Tach互相补充来尽可能准确的获得硬盘底层性能,避免单一软件出现误差。

  HD Tune的突发传输速率测试不够准确,HD Tach的成绩显示,三款产品的突发传输速率均超过200MB/s,表现正常。这项测试体现buff to host速度,受制于缓存速度和外部接口速度,而和硬盘内部数据传输能力关系不大。

  考虑到4-6ms的各家标称平均延迟时间,实测的随机寻道时间和产品的标称值基本相等,但在外延传输速率方面,只有最高的ST31000340AS复合105MB/s标称,其他两款产品的实测成绩和标称值差距较大。

  FastCopy是个小巧的文件/目录拷贝工具,其功能强劲,性能优越,能充分挖掘文件系统和硬盘驱动器的能力,并且支持计数和计时。这里使用两个目录来进行测试:第一个是包含12644个文件总计容量为4938MB的“Drivers”目录;第二个是包含2个文件总计容量为3620.9MB的“HDVideos”目录,分别考察文件硬盘应付大量小文件和大容量文件拷贝的能力。

  三款硬盘均使用由本身的50GB NTFS分区向另一个NTFS分区拷贝进行。

  合成测试软件PCMark 05的HDD测试部分是根据真实应用编写的测试脚本,也具有一定的参考意义,这里同时还加入了HDD的总分成绩。测试均在各个硬盘的50GB NTFS分区内进行。

  文件拷贝测试中低寻道时间的HDS721010KLA330不出意料的在大量小文件项目中领先,而高传输速率的ST31000340AS则在单个大文件项目中独占鳌头。值得注意的是底层测试中寻道最慢的WD10EACS在大量小文件项目还稍高于缓存容量较它更高的ST31000340AS,不得不说是WD Caviar GP SE固件的缓存效率被压榨的很透。

  PCMark 05的几个项目各有侧重,在不同应用中也反复验证了FastCopy的测试结果。总分方面还是侧重于低寻道时间产品,这种情况可以理解,毕竟在我们日常的桌面环境应用中,大量小文件的频繁读写是最为广泛的。

  这里使用经典的I/O类综合测试软件IO Meter配合一个文件服务器应用脚本和一个工作站应用脚本测试三个硬盘的性能,这两种入门级的行业应用通常也会在顶级桌面硬盘上构建以降低成本。

  三款硬盘在文件服务器测试中成绩相当接近,但在工作站测试中,两款单碟250GB容量的产品大幅度的超越了较老旧的Deskstar 7K1000,此测试较为偏重工作站类应用的大尺寸文件处理、渲染等过程,这应该是早成如此结果的主要原因。

  使用红外测温器分别在硬盘待机和满载工作半小时两个时间点取样,取样位置时硬盘驱动器背面主轴电机的凸起处。

  室温25°C的开放环境下,几款硬盘的运行状况都还不错。WD的GreenPower技术明显发挥了效力,两个项目都拿到最好的成绩;而Deskstar 7K1000则因为5张碟片配置而不得不成为本次测试的功耗/温度之王。

  到此为止,三款顶级桌面硬盘的产品特性介绍和测试都已经完成,在大多数用户眼中看似相同的硬盘驱动器产品事实上也因不同型号表现出了很大的差异,为了便于读者快速的获得信息,笔者在这里将各个产品的优劣加以汇总。

  作为一个向要添置TB级桌面硬盘的用户,如果恰好这三个型号都能买到的前提下,如何选择需要考虑,但作出决定并不困难。排除价格高低的因素,我们只需要考虑自己的需求即可。

  HGST的Deskstar 7K1000是那些在PC内使用单一硬盘用户的最佳选择,它的高速寻道能带来的快速响应能力和很适合在其内安装操作系统进行全面的桌面应用,无论是引导Windows还是装载各类应用程序,它都能带来最好的性能,并且提供海量的存储空间。

  Seagate的Barracuda 7200.11适合经常进行大容量文件交换的用户,比如作为高清视频的在线D图形、视频工作站等类型PC配置,它的极高持续传输速率将为你节省大量的时间。

  WesternDigital的Caviar GP SE16最适合的场合是在线存储容量的深度渴求用户,我们可以在一台机箱内安装4部以上的这种硬盘而不必担心它们的散热状况,也不会被噪音淹没,而轻松实现4TB以上的单机存储容量。

  当然,以上推荐都是在各个硬盘产品优势方面的一种扩大,事实上它们之间的各种应用都可以替换,也没有什么是特殊型号独有的无可替代的功能,我们只需要认清自己手中产品的强项即可。

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