Menu
CHIP Speedtest

H-HDD: Nová generace hybridních pevných disků

09.12.2010 13:27 | Redakce Chip
H-HDD: Nová generace hybridních pevných disků
Hybridní pevné disky kombinují výhody superrychlých SSD disků s magnetickými plotnami HHD disků, takže nabízejí rychlost i dostatečný prostor pro ukládání dat.

Pevné disky se od flash disků liší snad ve všech ohledech. SSD (Solid State Drive) disky jsou extrémně rychlé, jejich úložný prostor je však bohužel velice drahý. 500 GB úložného prostoru na SSD disku stojí v současné době cca 30 000 Kč. Klasický magnetický pevný disk (HDD) je na druhou stranu levný a disponuje větším prostorem, než jaký dokáže většina uživatelů smysluplně využít. Jeho nevýhodou je však nižší rychlost, která bývá brzdou celého systému. Zajímavé spojení toho nejlepšího z obou technologií představují hybridní pevné disky (H-HDD), které disponují dostatečným úložným prostorem, vysokou přenosovou rychlostí sekce, ve které je uložen operační systém a nejdůležitější aplikace, a navíc jsou k dostání za dostupnou cenu.

Nápad, na kterém jsou hybridní disky založeny, je poměrně starý a poprvé jsme se s ním mohli setkat už v době uvedení systému Windows Vista, který zavedl funkci ReadyDrive, jež měla sloužit k urychlení činnosti operačního systému prostřednictvím využití USB flash disků.

Uvedením disku Momentus XT přinesla společnost Seagate na trh první 2,5“ pevný disk s hybridní technologií, který za cenu okolo 3 000 Kč nabízí 500 GB úložného prostoru a přitom pracuje rychleji než klasické notebookové pevné disky. Kapacita magnetických ploten dosahuje nominální hodnoty 500 GB, disk je ale zároveň vybaven 4GB flashovou pamětí, která pracuje s nejpoužívanějšími daty mnohem rychleji, než kdyby je systém načítal z magnetické vrstvy ploten pevného disku. Toto řešení je ideální hlavně pro notebooky, protože právě do přenosných počítačů se vejde pouze jeden interní pevný disk, a nemohou tedy (jako stolní počítače) kombinovat plnohodnotný SSD disk s menší kapacitou v podobě disku systémového s druhým, samostatným magnetickým diskem pro ukládání dat.

Srovnání ryhlosti hybridního disku s nejrychlejšími SSD a HDD disky.
Srovnání ryhlosti hybridního disku s nejrychlejšími SSD a HDD disky.

Zvýšení rychlosti díky výběru dat

Hlavním rozdílem, kterým se Seagate Momentus XT liší od starších hybridních disků, je fakt, že na rozdíl od nich výběr dat, která budou uložena na rychlé flashové paměti, neřídí operační systém Windows, ale sama logika pevného disku. Funkce výběru dat je naprosto nezávislá na použitém operačním systému či ovladači pevného disku, protože navenek se disk jeví jako jedna disková jednotka. Informace o tom, která data uživatel potřebuje nejčastěji, jsou shromažďovány řadičem pevného disku, který neustále zaznamenává a vyhodnocuje údaje o sektorech, které jsou nejčastěji načítány. Seagate nazývá tuto technologii „Adaptivní paměť“. Funguje v podstatě jako vyrovnávací paměť, která se sama učí, jaká data používá nejčastěji.

V okamžiku, kdy uživatel poprvé zapne počítač vybavený tímto diskem, zaznamenají a zkopírují se do flashové paměti soubory, které používají Windows pro načtení systému. Když pak uživatel zapne počítač podruhé, vyvolají se při bootování systému právě soubory uložené na flashové části pevného disku, takže načítání operačního systému probíhá mnohem rychleji. Urychlení startu systému je dáno tím, že přístupová doba čtení flashové části hybridního disku Momentus XT je cca o 73 procent rychlejší než přístupová doba běžných magnetických disků (viz tabulka).

Změny v obsahu dat uložených na flashové části hybridního disku nastávají i během práce. Pokaždé, když uživatel spustí nějakou aplikaci, řadič zaznamená, o která data se jedná, a rovněž je zkopíruje do flashové paměti. Kopírování používaných dat do této „vyrovnávací“ paměti trvá tak dlouho, dokud není její 4GB kapacita vyčerpána. Řadič nerozlišuje typy souborů, které se ukládají do flashové části. Bere v úvahu pouze záznam o tom, jaké bloky dat systém nejčastěji načítá, a ukládá je do flashové paměti čistě podle frekvence toho, jak často jsou potřeba. Tento způsob volby dat je praktický zvláště proto, že do flashové paměti se opravdu dostanou pouze nejpotřebnější data. Tento systém má však i nevýhody. Jednou z nich je fakt, že záznam dat podle toho, do jakého bloku pevného disku spadají, přestává být aktuální po každé defragmentaci pevného disku a hybridní disk obsahuje i magnetickou část, která je chtě nechtě občas defragmentována samotným systémem. Tento problém však není tak vážný – krátce po defragmentaci se disk znovu naučí aktuální blokovou adresu nejpotřebnějších dat a do flashové paměti se opět nahrají ta nejpoužívanější data.

Microsoft ReadyDrive končí
Činnost technologie  ReadyDrive řídil operační systém Windows. Rozhraní Windows (Dataflow Management Layer) rozhodovalo, která data z HDD budou uložena na flashové paměti. Problém této technologie spočíval i v tom, že kapacita flashové paměti USB flash disků byla příliš nízká, takže nedokázala zaznamenat všechna potřebná data. Výkonnostní rozdíl byl částečně znatelný při měření benchmarky, ale v praktickém provozu jsme přínos této technologie ani nezaznamenali. Tuto technologii navíc podporují pouze Windows od verze Vista a počítač musel splňovat určité předpoklady. Další překážkou rozšíření této technologie bylo, že ReadyDrive fungoval pouze s moderními základními deskami a updatovaným BIOS.

Stará a nová hybridní technologie
ReadyDrive 
Momentus XT
výběr souborů výběr bloků
omezená flashová paměť neomezená flashová paměť
závislé na Windows nezávislé na operačním systému
nefungovala na všech PC funguje na všech PC

Jelikož kapacita 4 GB často nestačí pro načtení celého operačního systému a nejdůležitějších programů, flashová vyrovnávací paměť může buď být naplněna několika většími soubory, nebo množstvím souborů malých. Pokud je třeba načíst aplikace, pro které již nebude místo v rámci 4GB flashové paměti, budou se načítat klasicky z magnetické plotny a jejich čtení bude logicky pomalejší. Aby k tomu docházelo co nejméně, sleduje řadič disku nejčastěji načítaná data a automaticky maže z flash paměti ty bloky dat, které jsou používány v rámci vyrovnávací paměti nejméně často, a nahrazuje je daty, na která uživatel přistupuje nejčastěji. Flashová část hybridního disku se tedy přizpůsobuje chování uživatele. Nejvyššího výkonnostního nárůstu se ale uživatel dočká v případě, že pracuje se stále stejnými soubory a programy, tedy v případě, kdy co nejméně dochází ke střídání dat umístěných ve vyrovnávací flash paměti. Uživatel nemá žádný způsob, jak ovlivnit, která data se na flashovou část hybridního disku budou ukládat. Nemůže tedy v případě potřeby disku „vnutit“, aby preferoval uložení například celé databáze. Při běžném každodenním použití počítače to však nepředstavuje žádný problém.

Hybridní disk

Konvenční zápis

Během zápisu  se hybridní disk chová naprosto stejně jako jakýkoliv disk magnetický, jelikož řadič disku používá SSD paměť pouze pro čtení a zápis veškerých dat probíhá jen na magnetickou plotnu (viz infografika výše). To, že Momentus XT zapisuje data rychleji než většina 2,5“ pevných disků, je dáno osazením 32MB vyrovnávací pamětí a rychlostí otáčení 7 200 ot./min. Čtyřgigabajtovou flash paměť lze rovněž použít jako buffer, protože SSD část disku je tvořena paměťovými buňkami typu SLC, tedy stejnými rychlými buňkami, jaké využívají nejdražší a nejrychlejší SSD disky. V porovnání s pomalejšími MLC buňkami, které bývají osazovány do levnějších SSD disků, jsou SLC paměti rychlejší a mají delší životnost. Současná podoba hybridních pevných disků má do budoucna ještě výrazný potenciál k vylepšování, ale již současná generace disku Momentus XT ukazuje, že hybridní disky jsou výhodnější než klasické magnetické disky.

Notebookový hybridní disk překonává, co se týče rychlosti přístupové doby, i disky 3,5“, určené pro využití ve stolních počítačích. V kategorii výkonnějších stolních počítačů je využití hybridních pevných disků méně praktické. Do jejich skříně se snadno vejde více disků a hybridní disk nedokáže nahradit kombinaci plnohodnotného SSD disku s dostatečnou kapacitou pro všechny používané aplikace a data a prostorného magnetického pevného disku. V rámci nettopů a průměrných desktopů však mohou být hybridní disky zajímavou variantou ne o moc levnějších, ale výrazně pomalejších pouze magnetických disků.

Zajímavosti ze světa IT v e-mailu

Stačí odeslat svoji e-mailovou adresu


Odesláním formuláře souhlasíte se zpracováním svých osobních údajů a užitím pro marketingové účely vydavatelství Burda Praha, spol. s.r.o.

Předplatné / nákup chipu Digitální edice chipu Aktuální vydání