Dlaczego wydajność zwykłego dysku twardego spada w czasie trwania testu porównawczego, podczas gdy SSD nie?

79

Używam HD Tune do mierzenia wydajności dysku twardego. Testy zwykle trwają 2-3 minuty, a szybkość transferu zwykłego dysku twardego dramatycznie spada wraz z końcem testu.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Jednak wydajność dysku SSD pozostaje taka sama przez cały czas trwania (rysunek poniżej). Dzieje się tak na wszystkich moich komputerach. Dlaczego?

wprowadź opis zdjęcia tutaj

AngryHacker
źródło
2
Dobrze jest wiedzieć, co faktycznie robi test za kulisami.
jmreicha
1
... i co przedstawiają wykresy. Szybkość przesyłania (odczytu) (wskazana niebieską linią) nie jest tak znacząca dla (całkowitego) czasu dostępu, jak (średnie) opóźnienie obrotowe i (typowy) czas wyszukiwania dysku twardego. Kształt tej niebieskiej linii nie jest wskaźnikiem wydajności.
trociny
Mam cztery ssd w rajdzie 0 (oczywiście przechowuj kopie zapasowe). Dostaję około 650-700 Mb / s. HDTune to niezłe oprogramowanie.
ctilley79
1
Myślę, że tytuł wprowadza w błąd. Czy nie jest prawdą, że dyski twarde utrzymują wydajność w miarę upływu czasu, ale stany stałe ulegają pogorszeniu z powodu pewnej fizycznej degradacji spowodowanej zbyt dużą liczbą zapisów?
mowwwalker

Odpowiedzi:

84

Mechaniczny HD jest skanowany z zewnątrz do wewnątrz. Ponieważ dysk obraca się ze stałą prędkością 7200 obr./min, na zewnątrz pokrywa więcej danych na sekundę niż wewnątrz.

Andrew Coleson
źródło
29
Ostatnio rozmawiałem z profesjonalistą z HDD. Powiedział, że stosunek prędkości zewnętrznej części HDD do wnętrza wynosi około 1,8 .
Deltik
4
@Deltik: całkiem ładnie pasuje do informacji na wykresie!
Dancrumb
3
Wszyscy zwracają się do dysku twardego, ale nikt nie mówi o SSD :-)
ζ--
2
Aby dodać do odpowiedzi, związek jest po prostu: szybkość danych = prędkość kątowa * promień, przy czym prędkość kątowa jest stała dla dysków twardych. Dlatego prędkości transferu są wprost proporcjonalne do promieni na zewnętrznej krawędzi dysku w stosunku do wewnętrznych sektorów. Według @Deltik byłoby to około 1,8.
A jak szybko obraca się dysk SSD?
j_kubik,
61

W rzeczywistości to, co widzisz na osi X, nie odpowiada „czasowi”, ale „fizycznemu obszarowi” dysku. Mam na myśli, że jeśli twój dysk ma 250 GB (100% pojemności), 0-10 będzie oznaczać pierwsze 25 GB twojego dysku, 10-20 będzie oznaczać drugą 25 GB część twojego dysku, i to będzie aż do wszystkich twoich 250 GB ( czyli 100%).

Wydajność dysku twardego nie maleje z czasem, ale spada z powodu efektu fizycznego spowodowanego przez „efekt rotacji” dysku (nie dzieje się tak na dysku SSD).Pięść 0-10% powierzchni dysku twardego odpowiada zewnętrznemu obszarowi dysku, co zwiększa prędkość odczytu, ponieważ prędkość liniowa tego obszaru jest wyższa w porównaniu z wewnętrznym obszarem dysku (ostatnie 90-100 na przykład% dysku). To sprawia wrażenie, że wydajność dysku twardego spada od pierwszego do ostatniego sektora dysku (tak naprawdę, jak widać na pierwszym zdjęciu), ponieważ wszystkie dyski SSD są oparte na pamięciach o swobodnym dostępie, wszystkie użyteczne „ obszar ”dysku SSD mają tę samą prędkość i czasy dostępu, co odpowiada wydajności liniowej na całym dysku. To wyjaśnia również, dlaczego systemy operacyjne zwykle używają pierwszego „obszaru” i pierwszych części dysku twardego ... Na przykład

PS: Jak widać na pierwszym zdjęciu, dyski twarde zwykle tracą wydajność od 40 do 50 procent, porównując pierwszy sektor z szybkością odczytu ostatniego sektora.

Odniesienie:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Diogo
źródło
14
Powinniście wspomnieć, że nowoczesne dyski twarde wykorzystują nagrywanie bitów strefowych , w którym nagrane dane są powiązane z prędkością liniową (lub gęstością powierzchniową), a nie ze stałą prędkością kątową. Sprawdź (stałą) prędkość odczytu starego dysku twardego, który wykorzystuje stałą prędkość kątową: hdtune.com/results/Conner_CP3204F.gif BTW to nie są „ zewnętrzne ” i „ wewnętrzne ” „ obszary dysku ”, ale zewnętrzne i wewnętrzne tory .
trociny
Dobre wyjaśnienie ... z tym wyjątkiem, że czas wyszukiwania nie jest znacznie skrócony, 450%, lub wcale. Dominującą częścią czasu poszukiwań jest rotacja.
Ben Voigt
1
@BenVoigt „ Dominującą częścią czasu wyszukiwania jest rotacja ” - mylisz czas wyszukiwania z czasem dostępu (który jest sumą czasu wyszukiwania, opóźnienia obrotowego, czasu R / W danych, czasów transferu magistrali SATA oraz czasu przetwarzania poleceń i odpowiedzi ). Opóźnienie rotacji to zmienna losowa, której użytkownik lub system operacyjny nie może kontrolować / przewidywać. Ale użytkownik / system operacyjny może być w stanie kontrolować lub skracać czas wyszukiwania dzięki optymalizacjom takim jak defragmentacja / kompaktowanie plików i / lub porządkowanie / ładowanie dysku.
trociny
1
@sawdust: Opóźnienie obrotowe można kontrolować, umieszczając dane w kolejności, w jakiej są potrzebne. Ale to zupełnie inny temat niż różnice prędkości liniowych między talerzem i na zewnątrz. Samo umieszczenie danych na zewnątrz talerza nie pomaga w osiągnięciu wydajności prawie 450%, jak twierdzono.
Ben Voigt
2
@BenVoigt: Nie, ten stary napęd Connera (to nie jest „mój”) ma ustaloną prędkość 5400 obr / min i nie ma zapisywania bitów w strefie , stąd stała szybkość przesyłania odczytu. Zamieściłem ten link, aby pokazać, że jeśli OP chce płaskiej krzywej szybkości transferu, takiej jak dysk SSD, musi zrezygnować z dodatkowej pojemności zapewnianej przez ZBR. (Oczywiście nie ma prawdopodobnie dysków twardych bez ZBR w produkcji.)
trociny
27

Dobre odpowiedzi powyżej, ale nie ma pojęcia wielkości kątowej sektora na cylindrze zewnętrznym w porównaniu do cylindra wewnętrznego.

Odpowiedzią jest: strefowe nagrywanie bitów (ZBR) . Ponieważ wewnętrzne ścieżki mają sektory o większym rozmiarze kątowym , więc czytanie zajmuje więcej czasu, a dysk obraca się pod głową ze stałą prędkością kątową (rpm).

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Szczegóły: w You Don't Know Jack about Disks, autor: Dave Anderson, 1 czerwca 2003

... Wszystkie ścieżki w danej strefie miały tę samą liczbę sektorów. Ścieżka w strefie w pobliżu zewnętrznej średnicy dysku może jednak mieć o 50 procent więcej sektorów niż ścieżka w strefie w pobliżu wewnętrznej średnicy tego samego dysku. Tak byłoby w przypadku napędu 3,5-calowego. Przewaga, jaką zapewnia ZBR, różni się w zależności od rozmiaru nośnika i jest funkcją względnego rozmiaru zewnętrznego promienia pasma rejestrującego do wewnętrznego. Obecnie dyski zwykle mają od 15 do 25 stref. ZBR dodała wielką wartość: 25 procent lub więcej pojemności bez dodatkowych kosztów materiałowych w 5,25-calowym napędzie, dominujący współczynnik kształtu, gdy pojawił się ZBR. Zmusiło przemysł do przyjęcia bardziej inteligentnego interfejsu - takiego, który ukrywałby złożoność ZBR, a jednocześnie ukrywał geometrię i problemy ze złym blokowaniem, wciągając również tę funkcjonalność do napędu. ...


źródło
7

Twardy dysk obraca się ze stałą prędkością, 7200 RPM lub cokolwiek innego. Benchmark rozpoczyna się na zewnątrz dysku, gdzie promień jest większy, a zatem prędkość liniowa jest szybsza (jeden obrót w 1/120 sekundy ma większą odległość (proporcjonalną do promienia), a zatem więcej bitów odczytanych w tym czasie kropka), podczas gdy wewnątrz dysku, promień jest mniejszy, a więc mniej bitów jest odczytywanych dla tej samej odległości kątowej (jeden obrót w 1/120 sekundy z mniejszym promieniem oznacza mniejszy omiatany obwód, a tym samym mniej odczytanych bitów.

Zakładając zewnętrzny promień około 2,8 cala i wewnętrzny promień 1,6 cala (z powodu utraty wrzeciona, dodatkowej przestrzeni wyrównania, stref lądowania), utrata wydajności wewnątrz wynosi około 1,8.

Należy zauważyć, że jitter jest spowodowany między innymi przez jitter obciążenia systemu lub szum na kablach.

Ponadto adresowanie dysku SSD, a nie tylko dysku twardego, ma elektroniczną sieć połączeń skonfigurowanych (nie mechanicznie), a zatem jedynymi opóźnieniami są opóźnienia (w rzeczywistej pamięci) drutu i dostęp do „przeciągnięć” po danych w blokach , utrzymując stałą prędkość i bitrate, ograniczoną tylko przez obwód.

ζ--
źródło