Dokąd zmierzają dyski twarde (HDD) (uwaga temat z 2010)

[Bono[UG] 1915]

Taki temat na oderwanie się od problemów z dyskami i dylematami z wyborem. Ode mnie trochę fantazji na temat rozwoju, ale zachęcam do dzielenia się wiedzą o obecnym stanie (algorytmy, struktura danych, mechanika dysków).

 

Zastanówmy się dokąd zmierza technologia dysków twardych opartych na talerzach. Czy zbliżamy się już do kresu możliwości i jesteśmy skazani na pamięć flash, a może drzemią jeszcze niewykorzystane moce?

Obecnie rozwój wydaje się opierać na upakowaniu coraz gęściej danych. Daje to wzrost wydajności (w jednostce czasu więcej komórek pamięci przejdzie pod głowicą), ale nie aż tak duży. Jak popatrzymy jak się zmieniała prędkość w stosunku do pojemności, nie napawa, to optymizmem. Stary dysk WD o szalonej pojemności 400MB miał odczyt na poziomie około 2MB/s, trochę później 10GB dysk o szybko kręcących się talerzach (7200) dobijał w okolice 12MB/s. Obecnie dyski mają po 2TB i prędkości przekraczające 100MB/s. Pojemność wzrosła 5000 krotnie, a prędkość 50, czyli o dwa rzędy wielkości wolniej!

 

Co można z tym zrobić? Można połączyć kilka dysków razem w macierz raid. A może zrobić to samo w środku dysku, przecież w SSD to działa. W teorii sprawa wydaje się prosta, każdą stronę talerza traktujemy jak osobny dysk i łączymy w raid0. Ze 150MB/s robi nam się 300MB/s (na zewnętrznej stronie talerza) i prostym trikiem doganiamy dyski flash'owe, a jak weźmiemy 4 talerze po 2 głowice, to hohoho 600MB/s

Główny problem, to zrobienie niezależnego ruchu głowic, bo obecnie (o ile się nie mylę) wszystkie chodzą razem. Takie rozwiązanie nawet bez tworzenia macierzy może przyspieszyć działanie. Powinien poprawić się czas dostępu do danych. Gdy jedna głowica czyta dane, druga może już się ustawiać na odpowiednie miejsce. Także można zacząć czytać kolejny plik (lub fragment), który znajduje się na innej stronie/talerzu. Mechanizm NCQ powinien tutaj się doskonale sprawdzić.

A gdy nie uda się zrobić niezależnego ruchu głowic? Można dać kilka , pamiętacie napęd CD z prędkością 72x (Kenwood 72X TrueXTM)? Weźmy talerze 2,5" i obudowę 3,5", 2 talerze i 2 pary głowic. Dokładamy 2 kontrolery oraz układ raid i cieszymy się większą prędkością.

Gdy jednak rozbudowa mechaniki nie wchodzi w grę? To pobawmy się oprogramowaniem i ułożeniem danych na dysku. Jeżeli da się zrobić niezależne odczytywanie z głowic (powinno się dać), to wystarczy, że dane podzielimy na dwie strony talerza. Czyli plik będzie fizycznie zapisany w tym samym miejscu talerza, ale po jego przeciwnych stronach. Pozwoli, to na jednoczesne odczytywanie przez kilka głowic. Problemem jest tutaj system plików, który musiałby wspierać taką organizację danych. Prawdopodobnie potrzebna będzie także funkcja podobna do tirm'a lub odpowiednia defragmentacja.

Spróbujmy jednak obejść ten problem i tak zorganizować dane na dysku, żeby system nic nie mieszał. Jeżeli założymy, że dysk zawsze odczytuje przynajmniej sektor, to zamiast układać sektory płasko wzdłuż ścieżek, wejdźmy ze strukturą w głąb. Sektor będzie zapisywany jednocześnie na kilku stronach i talerzach. W takim przypadku odpada problem fragmentacji danych.

 

Słów kilka o wadach tych rozwiązań. Na pewno koszty: większa komplikacja mechaniki, więcej elektroniki. Załóżmy, że wzrost wydajności będzie przynajmniej 70%, kosztów 100% (cena końcowa). Wtedy taki Samsung F3 500GB będzie kosztował 400zł i miał prędkości: maks. 255MB/s, średnia 180MB/s. SSD o takich parametrach (pojemność) kosztuje fortunę.

Większe skomplikowanie algorytmów wymaga szybszej elektroniki, ale z tym nie powinno być problemu. Niestety wzrośnie pobór prądu i wytwarzane ciepło.

 

Mam nadzieję, że nie zanudziłem

 

PS. Jak ktoś ma dojścia, do koncernów produkujących dyski, to niech załatwi kontrakt na sprzedaż tych pomysłów. Temat się ukryje, a pośrednik dostanie 30%

Edytowane 9 Lipca przez Bono[UG]
zmiana tytułu

[Gość]

moim zdaniem rozwój całej elektroniki idzie w stronę energooszczędności. Powiedzmy wprost. Niedługo PCety będą widywane wyłącznie jako serwery/stacje robocze w fabrykach. Na zachodzie naprawdę mało ludzi decyduje się na zakup PC na rzecz laptopów. A do grania wiadomo - konsole. (żeby nie było mam PCeta nie mam konsoli)

Największą bolączką laptopów/netbooków/smartfonów i innych mobilnych rozwiązań Pecetopodobnych jest żywotność baterii.

Co z tego zatem że SSD jest droższe a czasem mniej wydajne niż talerz. Kultura pracy i energooszczędość te dwa elementy będą kształtowały rozwój całej elektroniki w przyszłości.

Chyba że ktoś wynajdzie bezpieczną baterię działającą na zasadzie zimnej fuzji

Edytowane 16 Czerwca 2010 przez Gość

[Bono[UG] 1915]

A co mnie przyszłość PCtów? Tu chodzi o same dyski.

[marcin_kg 0]

Producenci dysków twardych już od kilku lat idą w kierunku zwiększania gęstości zapisu i pojemności. Nie sądzę żeby cokolwiek się zmieniło w najbliższych latach. Pewnie będą się pojawiać tzw. hybrydy czyli połączenie dysku magnetycznego z pamięcią flash, ale czy zdobędzie to popularność wątpię.

[losdamianos 0]

2 glowice ~ 2 razy wiekszy dzwiek, dziekuje za taki szybki magazyn

mechanicznym dyskom daje jeszcze 5-10 lat

juz mozna kupic 500GB SSD w 2.5

co daloby nam jakies 2-3TB w 3.5

proces technologiczny ciagle sie zmniejsza co za tym idzie koszta produkcji

[pawełpclab 0]

"Co można z tym zrobić? Można połączyć kilka dysków razem w macierz raid. A może zrobić to samo w środku dysku, przecież w SSD to działa. W teorii sprawa wydaje się prosta, każdą stronę talerza traktujemy jak osobny dysk i łączymy w raid0. Ze 150MB/s robi nam się 300MB/s (na zewnętrznej stronie talerza) i prostym trikiem doganiamy dyski flash'owe, a jak weźmiemy 4 talerze po 2 głowice, to hohoho 600MB/s "

 

Zamiast budować raid0 z niezależnym ruchem głowic lepiej tak dobrać wewnętrzny schemat numerowania sektorów by kolejne sektory logiczne znajdowały się pod kolejnymi głowicami. Wtedy gdy pierwsza głowica odczyta sektor x głowica N odczyta sektor x+N.

Boost jest porównywalny do rozwiązania z raid0 - bo to jest w istocie raid0. Niezależny ruch głowic nie jest potrzebny.

To rozwiązanie jest tanie - do numerowania głowic wystarczy jedna SHR . Ba to rozwiązanie będzie miało cechy typowe dla obecnych HDD czyli bardzo wysokie transfery sekwencyjne i niewielkie transfery losowe spowodowane opóźnieniem track-to-track.

Zdaje się że obecnie dyski działają właśnie tak jak opisałem.

 

Nie bardzo widzę sens stosowania niezależnego ruchu głowic.

To rozwiązanie ma mnóstwo wad:

-wiele części mechanicznych -> duże prawdopodobieństwo awarii - bardzo duża wada

-wyższa cena

-większy hałas

- i tak nie rozwiązuje problemu z czasem dostępu - jedynie go łagodzi, ale w porównaniu z dyskami półprzewodnikowymi to i tak nie ta liga - czas obrotu talerza to ~8ms = 8 milionów ns, ns to rząd czasów w półprzewodnikach

[Bono[UG] 1915]

Wydaje mi się, że nie działają w ten sposób. Wystarczy porównać prędkości dysku 1 i 2 talerzowego. Max jest identyczny, przebieg krzywej do % pojemności także.

Wydaje mi się, że są brane kolejne ścieżki z kolejnych warstw talerzy: 1 strona 1 ścieżka, 2 strona 1 ścieżka, 1 strona 2 ścieżka...

 

Większy hałas raczej nie jest problemem, bo obecne dyski (dektopowe) są praktycznie niesłyszalne.

A jak będą 2 zestawy głowic? Szybsze działania i mniejsza awaryjność całości, bo w razie czego może działać jeden zestaw.

Niezależne głowice, to nie tylko poprawa czasu dostępu, to przede wszystkim lepsza wielozadaniowość. Teraz, żeby skopiować coś trzeba najpierw odczytać, potem zapisać, co daje w przybliżeniu połowę prędkości. Po takiej zmianie będzie można jednocześnie czytać i zapisywać.

 

Tak pamięci półprzewodnikowe są o wiele szybsze i to jest przyszłość, tylko te ceny. Za dysk GoodRama 256GB trzeba zapłacić 2700. za 500 będzie 7000-10000? Jeżeli takie poprawki w normalny dysku spowodują trzykrotny wzrost ceny, to nadal jest dobrze, za 600zł będzie można kupić 500GB szybkiego dysku.

 

Dyskom mechanicznym dałbym jeszcze z 20 lat najmarniej o ile nie będzie przeszkody w powiększaniu pojemności. Za 10 lat co najwyżej rynek się mniej więcej wyrówna. BR jest na rynku około 7 lat, popularność słaba. Dyski flash trochę dłużej, a popularność niewiele większa.

Mimo tych wszystkich nowinek i coraz szybszych podzespołów, aż tak szybko się wszystko nie zmienia (np. oprogramowanie 64 bitowe).

[kain 31]

Wszystko to bardzo ladne, ale wlasnie nieoplacalne ekonomicznie. Rozwiazaniem tanszym jest raid 0 z dwoch osobnych dyskow niz jeden z podwojnym zestawem glowic. Podejrzewam, ze mozna by cos takiego zrobic w ramach jakiejs super serii dyskow, ale rownie dobrze mozna zrobic Raptora ktory ma 10k RPM.

 

BTW taka ciekawostka:

To wyzej to wynik Maxtora 243MB z 94 roku, w operacjach na malych plikach jest 5-6 razy wolniejszy niz Samsung F3, a czas dostepu ma tylko dw razy dluzszy. To jest prawdziwy dramat talerzowych dyskow.

[pomaranczowa alternatywa 0]

Wszystko to bardzo ladne, ale wlasnie nieoplacalne ekonomicznie. Rozwiazaniem tanszym jest raid 0 z dwoch osobnych dyskow niz jeden z podwojnym zestawem glowic. Podejrzewam, ze mozna by cos takiego zrobic w ramach jakiejs super serii dyskow, ale rownie dobrze mozna zrobic Raptora ktory ma 10k RPM.

 

BTW taka ciekawostka:

a tu ciekawostka z drugiego konca...

 

juz niedlugo taleze osiagna kres swoich mozliwosci jesli chodzi o gestosc zapisu... tak wiec jedyna droga pozostaje zwiekszenie obrotow, moze dojdziemy za kilka lat do 15k w standarcie?

Edytowane 17 Czerwca 2010 przez pomaranczowa alternatywa

[kain 31]

Tak, dobry ramdisk nie jest zly tyle ze pojemnosc ma tylko dwa razy wieksza od tego Maxtora

 

Na dobra sprawe sytuacja teraz jest naprawde niezla jesli chodzi o 'dyskowe' rozwiazania w pecetach, przy odpowiednich srodkach i wiedzy kazdy znajdzie rozwiazanie dla siebie.

[pomaranczowa alternatywa 0]

sa rozwiazania 16gb (iRam) a to na system wystarczy

 

dyski talezowe maja powazne ograniczenie - wymiary, zarowno zewnetrzne, jak i talezy - nie da sie ich upchnac wiecej jak 4-ry w obudowe 3.5', co w sposob oczywisty narzuca limity pojemnosci, wielkosci obrotow itp. jeden, dwa taleze mozna puscic na 10k, ale wiecej nie da rady fizycznie

 

przy kostkach pamieci te limity znikaja...

[agent_x007 6]

Niestety kości pamięci są, a właściwie będą ograniczane wielkością tranzystorów z których są zbudowane.

Tj. aby zwiększyć ich pojemność trzeba zwiększyć ilość tranzystorów w jednej kości.

Problemu narazie nie ma, ale dla Intela nastąpi ok. roku 2015 - przy wymiarze 11nm i mniejszych :

http://en.wikipedia.org/wiki/11_nanometer

Do tego czasu według mnie pojemność dysków SSD będzie mogła wzrosnąć od 4 do 8 razy w stosunku do obecnych.

 

Pytanie brzmi jak długo będzie trzeba czekać na zastąpienie półprzewodników czymś nowym, co pozwoli na dalszy rozwój technologii SSD.

Edytowane 17 Czerwca 2010 przez agent_x007

[pomaranczowa alternatywa 0]

Niestety kości pamięci są, a właściwie będą ograniczane wielkością tranzystorów z których są zbudowane.

Tj. aby zwiększyć ich pojemność trzeba zwiększyć ilość tranzystorów w jednej kości.

Problemu narazie nie ma, ale dla Intela nastąpi ok. roku 2015 - przy wymiarze 11nm :

http://en.wikipedia.org/wiki/11_nanometer

Do tego czasu według mnie pojemność dysków SSD będzie mogła wzrosnąć od 4 do 8 razy w stosunku do obecnych.

 

Pytanie brzmi jak długo będzie trzeba czekać na zastąpienie półprzewodników czymś nowym, co pozwoli na dalszy rozwój technologii SSD.

nie do konca... http://www.micomonline.co.uk/products.asp?...DP84512G&go

 

oczywiscie, to jest drogie w cholere, ale... sa rozne mozliwosci przy 'kostkach', a przy tradycyjnych dyskach tylko jedna...

[Bono[UG] 1915]

BTW taka ciekawostka:

/ciach/

To wyzej to wynik Maxtora 243MB z 94 roku, w operacjach na malych plikach jest 5-6 razy wolniejszy niz Samsung F3, a czas dostepu ma tylko dw razy dluzszy. To jest prawdziwy dramat talerzowych dyskow.

Sprawdź czy ten staruszek działa w odpowiednim trybie, bo wygląda jakby coś go hamowało. Wykres jest zbyt płaski. Może działa w pio zamiast multi word dma.

 

Czy ja wiem, czy raid jest tańszy. Koszt, to 2xcena dysku. Dysk z dwoma zestawami głowic powinien być tańszy, bo talerze te same.

 

Co to znaczy nie da rady puścić szybciej talerzy, mocniejszy silnik i jazda

Mogłaby się któraś firma ruszyć i zrobić pokazówkę: 4 talerze 15k rpm, niezależne głowice

[agent_x007 6]

nie do konca... http://www.micomonline.co.uk/products.asp?...DP84512G&go

Do której części mojego postu ma to się odnosić ?

 

Co do 15k RPM jest to chyba ciężko zrobić aby ekonomicznie się to opłacało.

Pojemność takich dysków jest mocno ograniczona z powodu wielkości talerzy.

Nie wspomnę o znacznie większych kosztach elektroniki wewnątrz takiego dysku oraz dB.

(dobrze to widać w Raptorach WD)

Po za tym gdyby było to takie proste i fajne to prawdopodobnie któraś z firm typu Samsung, WD czy Hitachi zrobiła by takie cudo, aby chociażby sprawdzić co by dało dołożenie dodatkowych 5000 RPM.

Edytowane 17 Czerwca 2010 przez agent_x007

[pomaranczowa alternatywa 0]

Co to znaczy nie da rady puścić szybciej talerzy, mocniejszy silnik i jazda

Mogłaby się któraś firma ruszyć i zrobić pokazówkę: 4 talerze 15k rpm, niezależne głowice

silnik by pewnie wystarczyl, ale oska by pekla przy ktoryms rozpedzaniu...

 

 

tylko ile to warte? wymagaloby nowego standardu na obudowe 3.5' - musialaby byc wieksza, ciezsza i lepiej chlodzona...

[Bono[UG] 1915]

Przecież nikt nie każe wciskać gazu do oporu, niech sobie startuje 3x dłużej.

[pomaranczowa alternatywa 0]

Przecież nikt nie każe wciskać gazu do oporu, niech sobie startuje 3x dłużej.

czy to nie z Toba byla dyskusja w temacie Mav'a o dyskach 2tb

 

w kazdym razie wyszlo, ze start i powrot z 'uspienia' kosztuja najwiecej - zarowno dysk, jak i zasillacz... te 7200rpm jest umowne mocno - wczoraj i dzis

[mr_mt 0]

Dyski SSD zaczną wypierać tradycyjne HDD kiedy cena najtańszego SSD zbliży się do ceny najtańszego HDD, obecnie najtańszy HDD można chyba kupić za ok 150 zł za 320 GB, SSD 30 GB to ok 300 zł, a więc 2x tyle za 10 razy mniejszą pojemność, i gorszą żywotność, to wciąż powoduje że lepiej opłaca się HDD. Ale jak powiedzmy cena najtańszego SSD zbliży się do ceny najtańszego HDD, to już przewaga HDD w postaci większych pojemności przestaje być oczywista, w wielu komputerach np. firmowych większość HDD jest zapełnione w paru procentach a reszta powierzchni dysku leży odłogiem, tam gdzie duża pojemność nie jest potrzebna a za to liczy się zużycie energii i odporność na wstrząsy SSD będzie górą. Muszą jednak spaść ceny najtańszych nośników przy poprawie trwałości danych i transferów. Pojemność będzie drugorzędna moim zdaniem, bo wielu ludziom olbrzymie HDD talerzowe nie będą potrzebne, tradycyjne HDD moim zdaniem przetrwają tylko jako magazyny danych, jak ktoś będzie potrzebował większej pojemności do archiwizacji to będzie kupował zewnętrzny HDD albo dla zamożniejszych jakiś NAS, a w kompie będzie SSD z systemem operacyjnym i najpotrzebniejszymi plikami.

[kain 31]

sa rozwiazania 16gb (iRam) a to na system wystarczy

Wiem, ze sa. Polowalem na to jeszcze za czasow wersji z DDR1, ale w Polsce bylo nie do kupienia. Podejrzewam ze nadal jest z tym problem, ale juz mnie to mniej interesuje bo SSD sie u mnie sprawdza idealnie.

 

nie da sie ich upchnac wiecej jak 4-ry w obudowe 3.5', co w sposob oczywisty narzuca

 

Bywaly dyski z piecioma talerzami

 

Sprawdź czy ten staruszek działa w odpowiednim trybie, bo wygląda jakby coś go hamowało. Wykres jest zbyt płaski. Może działa w pio zamiast multi word dma.

 

Oczywiscie ze dziala w PIO, zuzycie AII 240 na poziomie 30% mowi wszystko. Ale ani pod Linuksem ani pod zadnym systemem MS nie udalo mi sie wymusic innego trybu. Inna sprawa, ze jak testowalem ten dysk 10 lat temu jakims hdtachem to wykres byl identyczny.

 

Czy ja wiem, czy raid jest tańszy. Koszt, to 2xcena dysku. Dysk z dwoma zestawami głowic powinien być tańszy, bo talerze te same.

 

Ale cena produktu nie rosnie liniowo wraz ze wzrostem skomplikowania. Chocby z uwagi na 2x wieksze ryzyko, ze ktoras z glowic bedzie wadliwa = 2x wieksze ryzyko ze wyprodukowany dysk bedzie spieprzony. Itd.

Co to znaczy nie da rady puścić szybciej talerzy, mocniejszy silnik i jazda

Mogłaby się któraś firma ruszyć i zrobić pokazówkę: 4 talerze 15k rpm, niezależne głowice

 

Ta, pod wzgledem kultury pracy dobry konkurent dla Fermi

[=-Mav-= 2]

juz niedlugo taleze osiagna kres swoich mozliwosci jesli chodzi o gestosc zapisu...

No nie wiem, ponoć w przeciągu następnych 10 lat mają powstać lasery o niezwykle skoncentrowanej wiązce które ponoć powiększyć gęstość zapisu kilkaset razy, może być ciekawie.

 

dyski talezowe maja powazne ograniczenie - wymiary, zarowno zewnetrzne, jak i talezy - nie da sie ich upchnac wiecej jak 4-ry w obudowe 3.5'

Jak to nie da się? Hitachi bodajże już dawno pakowało 5 talerzy, wszystko się da.

 

 

Swoją drogą to ja też myślałem kiedyś dlaczego nikt nie spróbował choćby montowania w dyskach talerzowych dwóch zestawów głowic, tak po skosie po drugiej stronie dysku? Potrzebne by były dwa kontrolery i trochę kombinowania, ale dałoby się to zrobić. Czas dostępu i transfery dostałyby pewnie niezłego kopa.

[pomaranczowa alternatywa 0]

No nie wiem, ponoć w przeciągu następnych 10 lat mają powstać lasery o niezwykle skoncentrowanej wiązce które ponoć powiększyć gęstość zapisu kilkaset razy, może być ciekawie.

 

 

Jak to nie da się? Hitachi bodajże już dawno pakowało 5 talerzy, wszystko się da.

 

 

Swoją drogą to ja też myślałem kiedyś dlaczego nikt nie spróbował choćby montowania w dyskach talerzowych dwóch zestawów głowic, tak po skosie po drugiej stronie dysku? Potrzebne by były dwa kontrolery i trochę kombinowania, ale dałoby się to zrobić. Czas dostępu i transfery dostałyby pewnie niezłego kopa.

tez cos tam slyszalem o jakims nowym laserze, co pozwoli na 18' plytach zapisywac 0.5tb

tyle, ze to dalej nie rozwiazuje predkosci odczyt/zapis i dostepu do danych... co przy dzisiejszych pc'tach jest dosc istotna sprawa

 

 

ta, w '07 jako pierwszy dysk 1tb (7k1000), a teraz niby WD pracuje nad 2.5' z piecioma talezami... tyle, ze to wyjatki od reguly

a wiecej talezy oznacza wieksza konsumpcje, halas i niekoniecznie wyzsza wydajnosc...

[forumowicz-a55 40]

Interesuje mnie taki dysk :  Toshiba MG Series Enterprise Capacity HDD 22TB MG10AFA22TE. Posiada on technologię zapisu  "FC-MAMR".  Lepsze to niż CMR?  Czy seria MG Toshiby jest ok?

 

[Bono[UG] 1915]

Pod względem gęstości zapisu lepsze.
Pod względem wydajności nie wiem, nie miałem okazji korzystać, nie widziałem testów.
Pod względem trwałości zapisu, łatwości odzyskania (za wyjątkiem zewnętrznego odczytu z talerzy), zapewne porównywalne.

[Kyle_PL 3761]

To po prostu kolejna technologia pozwalająca na gęstsze upakowanie danych. Toshiba w materiałach nie napisała czy to zapisuje dane obok siebie, czy "zakładkowo" ale wygląda na to, że zapisuje dane normalnie, to znaczy NIE na zakładkę, więc powinno to być takie gęstsze CMR i tyle.

1 godzinę temu, Bono[UG] napisał:

Pod względem wydajności nie wiem, nie miałem okazji korzystać, nie widziałem testów.

Zgodnie z moimi badaniami zwiększenie gęstości zwiększa prędkości (liniowe) zapisu i odczytu. 4x większa gęstość = 2x większy transfer.

ps. info dla noobów:

• prędkość obrotowa musi być identyczna przy porównaniu, więc nie wyciągajcie przykładu dysku 5400 vs 7200 i nie piszcie bzdur, że się coś nie zgadza
• gęstość oznacza ... gęstość zapisu, więc nie wyciągajcie dysku 1TB z jednym talerzem vs 4TB z 4 talerzami pisząc, że wam się coś nie zgadza
• porównanie tyczy się dysku z zapisem niezakładkowym vs dysku z zapisem niezakładkowym, więc przy porównaniu CMR vs SMR również powyższa zasada może się nie sprawdzić (a nie porównywałem też SMR do SMR z tak dużą różnicą gęstości)

- wspominam o tym, bo ostatnio ktoś nie potrafił tego zrozumieć.

Edytowane 5 Lipca przez Kyle_PL