Víte, z čeho se skládají a jak fungují pevné disky? Chcete vědět, co ovlivňuje výkon disků a proč tomu tak je? V druhé části článku se blíže podíváme na výkon pevných disků a IDE/ATA rozhraní.
Kapitoly článku:
Výkon pevného disku
Výkon disku je ovlivněn mnoha faktory a disk, který může být rychlý „obecně“ ještě neznamená, že je vhodný pro Vás. To, který pevný disk je nejvhodnější záleží totiž také na tom, jaké operace disk (a vlastně celé PC) nejčastěji vykonávají. Pokud často pracujete s velkými soubory (editace zvuku a videa), bude se Vám hodit disk s vysokou přenosovou rychlostí. Pokud ovšem hodláte provozovat server s mnoha malými soubory, bude pro Vás asi důležitá přístupová doba. Takto jednoduché ale to rozhodování většinou není, protože většina uživatelů nepoužívá PC jen na jednu specifickou činnost. Myslím si ale, že v dnešní době, kdy operační systémy mají mnoho malých souborů, se hodí spíše druhé zmiňované.
Na druhou stranu jsou v dnešní době rozdíly mezi výkonem pevných disků relativně malé a proto pravděpodobně nepoznáte rozdíl mezi pevným diskem A a B, i když víte, že podle testů je A o 4% rychlejší. Tyto testovací nástroje jsou totiž většinou syntetické a nemají mnoho společného s reálnými aplikacemi. Proto si myslím, že testovací programy jsou důležité pro přehled výkonnosti disků, ale jejich význam se nesmí přeceňovat.
Pojďme si popsat jednotlivé údaje o výkonu pevného disku. Téměř všechny tyto údaje jsou pro čtení (pokud není uvedeno jinak), jednoduše proto, že většinu času pevné disky čtou a ne zapisují a navíc disky jsou všeobecně rychlejší při čtení, takže i čísla vypadají lépe.
To ale neplatí všeobecně, např. rotační prodleva (latency time) je stejná při zápisu i při čtení, neboť disk se stále točí stejně rychle. Podle mého názoru jsou dnes nejdůležitější tyto specifikace: rychlost otáčení ploten, hustota záznamu a průměrná doba vyhledávání. První dva údaje proto, že ovlivňují jak rychlost nalezení určitých dat na disku, tak vnitřní přenosovou rychlost disku. Třetí údaj proto, že v dnešní době se velmi často čte mnoho malých souborů rozmístěných různě na disku (spíše než málo velkých souborů). Myslím, že nebudu daleko od pravdy, když řeknu, že první informaci, kterou se u disku budete snažit zjistit, je rychlost otáčení ploten. Je to totiž jednoduchý systém, jak rozdělit disky do kategorií podle výkonu. Všechny dnešní disky s 7200ot/min disky jsou mnohem rychlejší než starší disky s 5400ot/min. Rozdíly mezi 7200ot/min disky a 5400ot/min disky nejsou jen v rychlosti otáčení, ale i v jiných optimalizacích. Jak ovlivňuje rychlost rotace průměrnou rotační prodlevu je názorně ukázáno v následující tabulce.
|
Rychlost rotace (ot/min) |
Průměrná rotační prodleva (ms) |
Typické využití |
| 3,600 |
8.3 |
Dříve standard, dnes už se nepoužívá |
| 4,200 |
7.1 |
Notebooky |
| 4,500 |
6.7 |
IBM Microdrive, notebooky |
| 5,400 |
5.6 |
Low-end IDE/ATA |
| 7,200 |
4.2 |
High-end IDE/ATA, Low-end SCSI |
| 10,000 |
3.0 |
High-end SCSI |
| 15,000 |
2.0 |
Nejrychlejší SCSI |
Plná rotační prodleva je dvojnásobek průměrné rotační prodlevy a vyjadřuje dobu, za kterou se plotny otočí (tzn. maximální možnou dobu, kterou může hlava čekat nad stopou než přečte data). Rotační prodleva ovlivňuje přístupovou dobu (jakmile se hlava dostane nad příslušnou stopu, musí počkat, než se pod ní dostane příslušný sektor) a vnitřní přenosovou rychlost disku (čím rychleji se disk točí, tím rychleji se čtou data).
Další důležitou vlastností pevného disku je hustota záznamu, která je většinou měřena v Gbit/palec2. Hustota záznamu je silně propojena s přenosovou rychlostí disku. Pokud bude mít disk o 10% větší hustotu záznamu než jiný disk, přečte za jednotku času o 10% více dat (samozřejmě jen pokud bude mít stejnou rychlost otáčení ploten). Navíc protože data jsou blíže u sebe, nemusí se hlavička pohybovat tak daleko, což lehce snižuje dobu vyhledávání. Pozor ale na velikost ploten – disk s kapacitou 20GB/plotna s plotnou velkou 2.5" má mnohem větší hustotu záznamu než ten samý disk s plotnou velkou 3.5". Navíc pro získání kapacity na plotnu nelze jednoduše vydělit kapacitu disku počtem jeho ploten, protože jak už bylo zmíněno dříve, pevný disk nemusí používat plotnu z obou stran (i když to tak většinou bývá).
Doba vyhledávání (seek time) měří dobu (v milisekundách), kterou potřebuje pevný disk k přesunu hlav nad určenou stopu. Je ovlivněna pouze rychlostí raménka s hlavami. Je to jeden z nejdůležitějších údajů pro výsledný výkon pevného disku, protože spolu s rotační prodlevou tvoří přístupovou dobu. Doba vyhledávání je samozřejmě závislá na tom, jak daleko se musí raménko disku přesunout a tato závislost není linearní (pro přesun ze stopy 6 na stopu 10 není potřeba dvakrát více času, potřebného k přesunu ze stopy 6 na stopu 8). Existují tři různé doby vyhledávání, které rozlišujeme podle toho, jak daleko se musí raménko přesunout:
- Ze stopy na stopu: Doba přesunu raménka mezi dvěmi sousedními stopami. Pohybuje se okolo 1 ms.
- Průměrná: Je to doba vyhledání náhodné stopy při počáteční pozici raménka nad jinou náhodnou stopou. Tato hodnota je u dnešních IDE disků mezi 8 a 10ms, u SCSI disků je přibližně poloviční.
- Úplná: Toto číslo udává doba, kterou potřebuje raménko k přesunu z nejvnitřnější stopy na tu nejvnější. Samozřejmě je tato doba nedelší, pohybuje se okolo 15ms.
Přístupová doba (access time) vystihuje celkovou dobu potřebnou k přečtení dat. Obvyklá definice tedy je:
- Přístupová doba = doba vyhledávání + rotační prodleva
Přístupová doba je hlavním limitujícím faktorem pevných disků a proto se jí snaží výrobci co nejvíce snížit. Nyní přejdeme od přístupové doby k dalším údajům o disku, které se týkají přenosové rychlosti.
Interní přenosová rychlost
Interní přenosová rychlost je rychlost, kterou dokáže disk zapsat data do jedné stopy na disku, pokud je již hlava připravena nad určenou stopou. Není zde zahrnuto nic jiného, a proto je to čistě teoretická hodnota, která nemá v praxi téměř žádné uplatnění. Je vlastně dobrá jen pro porovnání, kde je technologický limit disku. Tato hodnota se mění v závislosti na umístění dané stopy - vnější stopy mají vyšší interní přenosovou rychlost než stopy vnitřní. Je ovlivněna rychlostí otáčení ploten a jejich velikostí.
Externí přenosová rychlost
Externí přenosová rychlost je rychlost, jakou se data mohou dostat z elektroniky pevného disku do PC. Většinou bývá trochu větší než interní přenosová rychlost, protože je to záležitost čistě elektronická a ne mechanická. V podstatě ale nemá co do činění s pevným diskem, ale jen s řadičem a s použitým přenosovým režimem (viz dále).
Sekvenční přenosová rychlost
Jediná v praxi použitelná hodnota, kterou se můžeme z informací o přenosových rychlostech disku dozvědět, je sekvenční přenosová rychlost. Jde vlastně o průměrnou rychlost přenosu velkého souboru (konkrétní rychlost se také mění v závislosti na místě, kde je soubor uložen - čím více od středu disku, tím větší je tato rychlost).
Posledním faktorem, který mírně ovlivňuje rychlost disku jsou jeho plotny. Jak už bylo zmíněno, trend ve zmenšování ploten je jasný. Data mohou být blíže u sebe a to zmenšuje vzdálenost, jakou musí překonat raménko pro zapsání nebo přečtení dat. Velikost a počet ploten má tedy vliv především na dobu vyhledávání (a tudíž i na přístupovou dobu), sekvenční přenosovou rychlost a rychlost roztočení ploten.