Kun puhutaan uusista Solid State Drives -levyasemista ja niiden tarjoamista tiedonsiirtonopeuksista, unohdetaan helposti vanhanaikainen, levypohjainen kiintolevy. Tosiasia kuitenkin on, että tallennustilojen osalta ei edelleenkään ole parempaa hintaa gigatavulle kuin perinteisen kiintolevyn käyttäminen.
Levypohjaisten kiintolevyjen tekniikan kehittyminen pitää ne elinkelpoisina datan tallennuslaitteina, ja vaikka sitä voi olla vaikea käsittää, nykyiset 5400 kierroksen minuutissa pyörivän kierrosnopeuden kiintolevyt ovat jopa nopeampia kuin muutama vuosi sitten käytetyt 7200 kierroksen minuutissa pyörivät kiintolevyt. Miksi? Pyörimisnopeus ei ole enää ainoa määräävä tekijä levypohjaisen kiintolevyn suorituskyvyssä. PMR:n käyttöönoton myötä nykyisten asemien pinta-alatiheys kasvaa, ja pään liike on nopeampaa, koska etäisyys datapisteisiin on lyhyempi. Tämä kuulostaa luultavasti kapulakieleltä, joten selvitetäänpä asiaa tarkemmin…
Mikä on pinta-alatiheys?
Osa tunnetaan myös nimellä bittitiheys, pinta-alatiheys on kiintolevyn kullekin levylle pakattavissa oleva tietomäärä. Mitä suurempi tiheys, sitä enemmän dataa. Mitä tiiviimpää data on, sitä nopeammin aseman mekanismit voivat siirtyä bitistä toiseen lukemaan ja kirjoittamaan dataa. Tiheys ilmaistaan yleensä gigabitteinä neliötuumaa kohti (Gb/in2). Ajattele sitä kuin kahta ihmistä, jotka jakavat sanomalehtiä. Kummallakin on sama määrä lehtiä jaettavana, ja kumpikin tekee jakelunsa polkupyörällä.
Mutta toisen reitti on hyvin maaseutumainen, ja jokaisen talon välissä on paljon viljelysmaata. Toinen toimittaa toimituksia tiheässä pientaloalueella, jossa jokainen talo on rakennettu aivan toistensa viereen. Kumpi pääsee ensin maaliin? Se, jolla on vähemmän aluetta kuljettavanaan, tietenkin.
Perpendikulaarinen magneettitallennus (PMR) vs. pitkittäistallennus
Kaikki elektroninen data hajoaa puhtaimmillaan edelleen ykkösiksi ja nolliksi. Kytke päälle tai sammuta. Tämän tiedon pitkäaikainen tallentaminen alkoi reikäkorteilla. Kortin jokaiseen osaan joko rei’itettiin reikä (mikä merkitsi ”nollaa”) tai ei rei’itetty (mikä merkitsi ”ykköstä”). Yksinkertaisimpaankin tehtävään tarvittiin tuhansia kortteja. Onneksi olemme edistyneet muiden tietojen tallennusmenetelmien kautta – pääasiassa käyttämällä pieniä magneettihiukkasia, jotka on rivissä jonkinlaisella tietovälineellä (olipa se sitten nauha, kasetti, rumpu, levykkeet, CD-levyt, DVD-levyt jne.) – nykyisiin kiintolevyihin.
Ajatellaanpa jokaista dataa pikkuruisena, pikkuruisena dominolaattana. Toinen pää on positiivinen, toinen negatiivinen, ja riippuen siitä, kumpaan suuntaan laatta on suunnattu, se määrittää, että nolla tai yksi. Vuosien ajan kiintolevyvalmistajat ovat käyttäneet pituussuuntaisia dominolaattoja, jotka ovat rivissä levyjen ympärillä (kuten yllä on esitetty).
Nyt tekniikka on kehittynyt niin, että kiintolevyvalmistajat pystyttävät jokaisen dominolaatan päähän, mikä mahdollistaa suuremman tiheyden. Jos otamme esimerkkimme kirjaimellisesti, se olisi kuin merkitsisi jokaisen dominon toiseen päähän eikä levyn etupuolelle. Pinoaminen tällä tavalla (kuten oikealla näkyy) mahdollistaa sen, että pöydälle mahtuu paljon enemmän dominopalikoita (enemmän aseman osia). Tämä myös lyhentää matkaa datapisteestä toiseen, mikä tarkoittaa nopeampaa asemaa.
Eikö spin-nopeus ole yhä tärkeä?
Totta kai on! Otetaanpa taas kaksi sanomalehdenjakajapoikaamme ja sekoitetaan asioita hieman. Annetaan maaseudun jakelupojalle pieni etu ja laitetaan hänet polkupyörän (5400 kierrosta minuutissa pyörivä ajoneuvo) sijasta mopon (7200 kierrosta minuutissa pyörivä ajoneuvo) kyytiin. Nyt talojen pinta-alatiheydellä on suuri merkitys sille, kumpi tulee maaliin ensimmäisenä. Jos jakelureitti ja papereiden määrä on sama, ei ole mitään epäselvää – nopeampi kulkuneuvo voittaa.
Mutta annetaan nyt polkupyörällä ajavalle sanomalehtipojalle enemmän taloja mailia kohden ja sama määrä papereita jaettavaksi – vaikka mopo on nopeampi kulkuneuvo (pyörimisnopeus), polkupyörällä ajava sanomalehtipoikamme pääsee maaliin ensin.
Asettakaamme nyt isä ajamaan häntä autolla (joka edustaa vaikkapa 10 000 kierroksen kierrosnopeutta), jos kaikki asiat ovat tasan, auto tulee maaliin ensimmäisenä, mutta jos tuon auton on kuljettava viisi mailia maaliin ja pyörän on kuljettava vain kaksi korttelia, pyörä tulee maaliin suurella todennäköisyydellä ensin. Pinta-alan tiheydellä on siis valtava merkitys. Eikö?
Teoriassa kuulostaa hyvältä, mutta pystytkö todistamaan sen?
Totta kai…
Päätimme testata muutamia muutaman vuoden takaisia kannettavia asemia tämän päivän asemia vastaan. Testejä varten kukin asema asennettiin OWC Mercury Elite Pro -minikoteloomme ja QuickBenchin vertailuarvot otettiin eSATA-liitännän kautta (joka pystyy jopa 300 Mt/s nopeuteen). Testejä varten käytössämme oli 200 Gt:n Toshiba MK2035GSS 4200RPM -asema ja 100 Gt:n Hitachi Travelstar 7K100 7200RPM -asema, jotka molemmat ovat vain noin viisi vuotta vanhoja.
Aloitetaan 4200 RPM-asemalla, jonka lukunopeus oli keskimäärin vaatimattomat 25MB/s ja kirjoitusnopeus 39MB/s…
Kuten odotettua, aseman pyörimisnopeus teki silloin kaiken eron, kuten alla näkyy, 7200 RPM:n lukunopeudet kaksinkertaistuivat ja kirjoitusnopeudet kasvoivat 25 %
Tuo viisi vuotta vanha 7200 RPM:n asema pienemmällä alatiheydellä ja lineaarisella tallennustekniikalla ylitti karkeasti katsottuna noin 50 MB/s:n lukemis- ja kirjoitusnopeudet. Tarkastellaan nyt nykyaikaista 5400 kierroksen minuutissa pyörivää asemaa, kuten 1,0 Tt:n Samsung SpinPoint M8:aa. Nyt tämä hitaammin pyörivä 5400 RPM-asema antaa meille tiedonsiirtonopeuden, joka on yli kaksi kertaa nopeampi kuin nopeammin pyörivä 7200 RPM-asema vain muutaman vuoden takaa.
Mitä 5400 vs. 7200 RPM tarkoittaa minulle?
Vaikka perpendikulaaritallennuksen pääasiallinen hyöty oli alun perin se, että yhdelle levylle saatiin mahtumaan enemmän dataa suurempien levytilavuuksien luomiseksi, nopeamman käytön tuoma lisähyöty tarkoittaa sitä, että jos olet käyttänyt samaa asemaa viimeiset vuodet, pelkkä aseman vaihtaminen uudempaan malliin voi nopeuttaa koneesi suorituskykyä huomattavasti.