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全国首发:第二代SATA硬盘全方位详尽测试

2005-04-14 14:31:28 作者:文三街在线 来源:文三街在线 浏览次数:7398  文字大小:【大】【中】【小】

  前言:电脑DIY配件的发展速度是有目共睹的,但是桌面硬盘的发展速度就肯定不尽如人意了。相比于CPU显卡日新月异的技术,桌面硬盘小打小闹的技术发展已经成为了公认的性能瓶颈。

  不过硬盘厂商们还是在为提高性能而不断努力着,本次评测的就是目前最新的SATA II标准的硬盘,正式支持3Gb/s的接口速率及近期炙手可热的NCQ技术规范。技术亮点背后的实际性能表现将在本次的详尽评测中揭晓。


原生SATA II硬盘进入太平洋评测室

一、产品背景资料

  日立环球储存科技公司(Hitachi Global Storage Technologies)在今年的1月份发布了三个面向桌面型平台的Deskstar 3.5英寸系列硬盘。全新三个系列的硬盘依然采用7200 Rpm的盘体,定位于一般及商业用户的需求,包括个人电脑及工作站、数字摄影机、近线储存(Nearline Storage)及其它ATA企业装置。这三个系列分别为7K80、T7K250以及7K500系列,其中7K80系列硬盘最近已经推出市面。这三款产品的特色就在于采用了原生的SATA磁盘控制芯片,采用SATA2的界面,并且具备NCQ功能,使得由原来SATA界面的1.5Gbit/s传输速度提升至3.0Gbit/s的理论值。

  SATA2究竟为我们带来了一些什么优势呢?总的来说,SATA2应当具有以下5个主要特点,3Gbit/s高速传输速率;Native Command Queuing(NCQ)本地指令列队;Enclosure Management;Port Multiplier连接埠倍增器;可升级到SAS。简单地来说,SATA2制订的标准分开了两个步骤,也就是我们经常提到的Phase I、Phase II两个阶段。

  其中Phase I主要的目的是引进网络存储和服务器存储的技术,如改进性能的技术、改进可维护性的举措以及引进背板互连;而Phase II阶段主要的目的是满足网络存储和服务器存储对更快速度的追求,如Port Multiplier多端口式储存以及提高磁盘外部传输速率。再来说说SAS,SAS(Serial Attached SCSI)就是串行的SCSI,是在04年年底制定的规范。由于SAS规范里面的物理和电路规范都和SATA2一样,因此日后可以把SATA2的硬盘直接插到SAS接口上使用,这样使得桌面型平台与服务器平台的硬盘可以得到相互利用,具有更佳的兼容性。

  说到这里我们可以知道,如果一定要按照SATA2标准中对接口速率的定义的话,那么目前出现的硬盘暂时只有刚出现在市场上的日立7K80、T7K250以及7K500系列的硬盘符合标准,因为这几个系列的硬盘具备3Gbit/s的传输速率。因此,大家需要注意的是标称为SATA2的产品并非绝对是拥有3.0Gbit/s的传输速度,因為SATA2目前区分为两种版本,就是我们前面所提及到的Phase I与Phase II,前者的带宽仍为1.5Gbit/s, 但具备了NCQ的功能,后者才是拥有真正的3.0Gbit/s传输速率并且具有NCQ功能。

二、与SATA(I)有何区别?--产品介绍与比较

  我们今天的主要测试对象就是上页图中的硬盘,产品的型号为HDS728080PLA380,也就是我们所说的7K80了,硬盘的容量为80G。

  从官方的技术资料可以了解到,7K80系列一共有4款产品,容量最大为80G。其中仍然会有ATA 133的产品推出,分为40G和80G两款,其中ATA 133的产品缓存全部为2MB。而SATA的型号同样为两款,其中80G的产品采用8M缓存,而40G的产品则用2M缓存,SATA版本的7K80将全部支持SATA2 3.0Gbit/s以及NCQ的技术规范。

  光从外观上辨别两款产品,右图的7K250的盘体表面在马达转轴的位置有突出的部分,而7K80的盘体表面则为平面没有突出。

  在看看盘体的反面,可以看到左边的7K80电路板由于省去了桥接芯片因此电路板的面积较小,7K250的面积较大一点。

  从两款硬盘的接口上来看,并不能看出SATA与SATA2的区别,供电接口以及数据线接口采用了相同的设计方案。

 

  从硬盘上的标签可以了解到两款都是80G的硬盘,而7K80的磁盘容量与7K250的容量完全一致,7K80的生产日期是05年3月,在中国内地制造,而7K250是05年1月出厂,产地为泰国。

 

  再来看看两款硬盘的电路板区别,右边的7K250电路板可以看到是通过桥接的Marvell芯片而获得SATA接口的,而左边的7K80则采用单独的磁盘控制芯片就能实现该功能,为“原生SATA”。7K80与7K250采用的磁盘控制芯片都是由Infineon(英飞凌)出品的,7K80采用的芯片型号为Infineon UAB-M3059-HT,而7K250采用的是Infineon SAB-M3054芯片。

 

  两款的电路板都有一个共性,就是都把磁盘的缓存焊接在电路板的背面。从背面的电路板可以了解到,左边的7K80电路板在国内印刷制作,而右图的7K250电路板在菲律宾印刷制作。两块电路板的缓存虽然都是采用的都为Samsung三星容量为8M的内存颗粒,但颗粒的快慢有点区别:7K250采用的是-75的颗粒,而7K80采用的是工作频率可达到更高的-6颗粒。

  卸除电路板之后,从盘体的外观似乎并不能辨别出区别,就连盘体上的螺丝孔也是一一对应的,电路板甚至可以交换安装在两个盘体上。

三、3Gbit/s的魅力何在--SATA2模式的激活 :

  这款Hitachi的7K80在默认的情况下是采用SATA模式即带宽仅为1.5Gbit/s,若要开启其SATA2模式就必须通过Hitachi广方所提供的Feature Tools这个工具,在Dos模式下开启。目前官方最新的版本为v1.97,需要的朋友可以点击 这里 下载,压缩包中提供了一个iso文件以及一个软盘创建程序,有刻录机的朋友可以直接通过刻录iso文件进行启动。接下来,我们为大家介绍激活的过程。

  需要事先说明的是,若7K80在并不支持SATA2模式的主板上使用的话,激活该功能后会导致主板无法识别该硬盘,我们在VIA 8237南桥上激活得到了证实,因此若购买了7K80硬盘的朋友如果要激活该功能,还得先确认主板是否支持SATA2的硬盘。

 

  利用软盘或者光盘启动之后,就会进入到以上界面,通过快捷按键选择I Agree之后,软件就会自动地检测所有磁盘通道上的设备。

 

  在检测完之后,选择需要设置所对应的硬盘,然后通过快捷按键ALT+F弹出Features菜单,我们需要设置的就是菜单最底下的Change SATA Settings,我们首先尝试利用不支持SATA2界面的7K250盘体进行设置,意料中尝试失败,软件提示该选项设置不支持所选择的盘体,呵呵。

 

  转入正题,选择了我们需要测试的7K80之后,选择Change SATA Settings,顺利地进入了以上的菜单,在上面的菜单中,我们需要设置的为两个项目,第一个就是Max Transfer Speed最大传输速度,将其由1.5Gbit/s更改为3.0Gbit/s,也就是激活7K80 SATA2界面的功能了,而另外一个Spread Spectrum Clocking就是一个增加稳定性的设置,在主板Bios中也经常有相关的设置,建议设置为Enable。

 

  两个项目设置完之后都分别需要两次确认,即选择两次OK即可,完成设置之后,软件会提示重新启动系统,值得注意的是,用CTRL+ALT+DEL启动是无效的,若要真正激活设置,需要断开计算机电源重新启动才能使用。

 

  透过Feature Tools该软件,我们也可以比较一下7K80跟7K250的一些区别,可以看到,7K80的MAX.Ultra DMA Mode为6而7K250的为5,缓存Cache的大小也有一点区别,7K80的为7677KB,而7K250的为7938KB。

四、光环背后表现如何--性能详尽测试

  为了保证测试结论的客观准确性,本次测试我们采用了多种测试软件来考察这个原生SATAII硬盘的性能,根据各种不同软件的测试特点,最后综合所有软件的测试数据来判定产品的综合性能。

测试平台 :

硬件平台
CPU
AMD Athlon64 3200+ Socket939
主板

MSI K8N SLI Platium (nForce 4 SLI Chipset)

内存

Twinmos PC3200 256M X2 With Dual Channel
(By SPD 3/3/3/8 @ 400Mhz)

硬盘

Hitachi 7K80 80G 8M SATA2 Interface With NCQ
Hitachi 7K250 80G 8M SATA Interface Without NCQ
Seagate 7200.7 2M IDE Interface

显卡

XFX GeForce 6200 256M

软件平台
系统软件
WindowsXP Professional(5.01.2600 SP1)_en
DirectX 9.0C
驱动程序

nVIDIA 71.84 WINXP-2K International WhqL
nVIDIA nForce4 Standalone Kit Drivers v6.53
Audio driver v4.60 WhqL
Audio utilities v4.51
Ethernet driver v4.75 WhqL
SMBus driver v4.45 WhqL
Installer v4.60
IDE nVIDIA driver 5.18 WhqL

测试软件

HD Tach v 2.61
HD Tach v 3.0.1.0
HD Tune Hard Disk Utility v 2.10
ATTO Disk Benchmark v 2.20

Futuremark PCMark v 1.3.0 HDD Benchmark
SISoftware Sandra Professional 2005 v 2.10.50
File Copy Test v 0.5.3

测试说明 :

  为了保证测试数据的准确性,我们把操作系统安装在另外的一块硬盘上,在每个项目的测试中,我们把两款参加测试的80G硬盘划分为单一的分区,磁盘分区格式为NTFS。而在每个项目测试完成之后,我们会对硬盘进行格式化处理。在接下来的测试中,我们主要比较的测试选项是,默认的SATA模式下NCQ功能的性能影响,打开SATA2模式后硬盘的性能提升以及NCQ功能对其的影响,新旧两代的产品功能以及性能比较

驱动面板对SATA2的识别 :

  驱动面板可以正确地识别Transfer Mode传输模式,分别能识别SATA Generation1-1.5G以及SATA Generation2-3G两个工作模式,而NCQ功能则通过驱动面板最下面的Enable Command Queuing打开或关闭。

HD Tune 对于两款硬盘的识别 :

  左图为7K80,右图为7K250,可以了解到,两款硬盘的基本功能都十分齐全,最大的区别就是Firmware Upgradable固件是否支持更新功能。另外,7K80的Ultra DMA Mode为6,7K250的为5,缓存容量的大小,7K80比7K250较为小一点。

1、HD Tach v 2.61 :

HD Tach version 2.61
Hitachi 7K80 SATA
With NCQ
Hitachi 7K80 SATA
Without NCQ

  在未打开3.0Gbit/s功能之前,NCQ功能的开关对性能的提升似乎并没有什么帮助,反而关闭NCQ功能之后,磁盘读写的性能有了小小的提高,寻道时间也较快了一点。

HD Tach version 2.61
Hitachi 7K80 SATA2
With NCQ
Hitachi 7K80 SATA2
Without NCQ

  在打开了3.0Gbit/s之后,结论也并没有因此而改变,3.0Gbit/s配合NCQ的性能在HD Tech 2.61这个项目中似乎并未能体现出来,磁盘的性能提升并不明显。

HD Tach version 2.61
Hitachi 7K80 SATA2
With NCQ
Hitachi 7K250 SATA
With NCQ

  在HDTach 2.61中,新旧两代产品的性能差距主要体现在磁盘的写入性能上,7K80不仅写入的速度有所提升,而且写入测试的波动也较7K250要小。

2、HD Tach v 3.0.1.0 :

HD Tach version 3.0.1.0
Hitachi 7K80 SATA
With NCQ
Hitachi 7K80 SATA
Without NCQ

  在版本为3.0.1.0的HD Tach测试中,效果与2.61的情况较为接近,在默认的测试中,打开了NCQ功能的读取曲线明显地比没有打开NCQ的曲线更为平滑,不过读取的速度完全一致,从突发传输速率可以了解到,两者的速度都为133.6Mb/s,传输的接口明显阻碍了磁盘性能的发挥。

HD Tach version 3.0.1.0
Hitachi 7K80 SATA2
With NCQ
Hitachi 7K80 SATA2
Without NCQ

  在打开3.0Gbit/s功能之后,磁盘突发传输性能获得大幅的提升。另外,关闭了NCQ功能后的磁盘突发传输率比开启了NCQ功能的更为大一点。而实际的读取速度是完全一致的。  。

HD Tach version 3.0.1.0
Hitachi 7K80 SATA2
With NCQ
Hitachi 7K250 SATA
Without NCQ

  再来看看新旧两款产品的性能比较,在突发传输率方面,7K250的成绩为129.5MB/s,比起没有打开3.0Gbit/s模式下的7K80性能还落后一点,而打开了之后的就更不用说了,差距十分明显;而在平均读取速度上,两者相差得非常小。

3、HD Tune Hard Disk Utility v 2.10 :

HD Tune - Hard Disk Utility version 2.10
Hitachi 7K80 SATA
With NCQ
Hitachi 7K80 SATA
Without NCQ

  在HD Tune中,7K80在默认的传输模式下开关NCQ功能对性能的影响不怎么明显,传输速率是完全一致的,不过应该指出,开启NCQ后的读取曲线显得更为平整一点,而同样地,在关闭NCQ后,突发速率也有相应的提升。

HD Tune - Hard Disk Utility version 2.10
Hitachi 7K80 SATA2
With NCQ
Hitachi 7K80 SATA2
Without NCQ

  打开3.0Gbit/s的功能之后,性能的提升也并没有通过读取性能体现出来,而磁盘的突发传输率数值就大幅地得到攀升,关闭了NCQ功能的情况下表现更为突出一点,但对于实际的磁盘表现似乎并没有太大的帮助。

HD Tune - Hard Disk Utility version 2.10
Hitachi 7K80 SATA2
With NCQ
Hitachi 7K250 SATA
Without NCQ

  新旧两代产品的性能差距主要体现在磁盘的突发传输率表现,读写性能差别很微小。而总体来说,在HD Tune这个项目中两者的实际性能差距并不明显。

4、ATTO Disk Benchmark v 2.20

ATTO Disk Benchmark version 2.20
Hitachi 7K80 SATA
With NCQ
Hitachi 7K80 SATA
Without NCQ

  在ATTO的测试中,我们把传输数据的总长度设置为32MB,而传输数据的大小设置为0.5KB到1024KB。在默认的情况下,两者的表现基本一致。

ATTO Disk Benchmark version 2.20
Hitachi 7K80 SATA2
With NCQ
Hitachi 7K80 SATA2
Without NCQ

  在打开了SATA2的功能之后,与默认模式下的最大差距就是写入的速度有了大幅的提升,而关闭NCQ模式之后的读写性能约有7%左右的跌幅。

ATTO Disk Benchmark version 2.20
Hitachi 7K80 SATA2
With NCQ
Hitachi 7K250 SATA
Without NCQ

  在新旧两代的比较中,7K80相比起7K250,其写入性能有了接近13%的性能提升,而读取性能也获得了将近5%左右的进步。

5、Futuremark PCMark v 1.3.0 HDD Benchmark :

Futuremark PCMark v1.3.0 HDD Benchmark ( MB/s )
HDD Mode
7K80 SATA
With NCQ
7K80 SATA
Without NCQ
7K80 SATA2
With NCQ
7K80 SATA2
Without NCQ
7K250 SATA
Without NCQ
XP Startup
9.522
9.621
10.877
9.656
9.385
Application Loading
7.668
7.713
7.858
7.723
7.569
File Copying
38.993
39.136
40.464
39.894
38.966
General HDD Usage
6.348
6.344
6.491
6.410
6.059

  在PCMark的测试中,光看测试的得分似乎意义并不大,因此我们对其每个小项目进行了对比分析。可以看到开启了SATA2功能后的7K80优势十分明显,以绝对的优势领先,而在默认的SATA模式下,关闭了NCQ功能似乎对7K80的表现更加有利一点,其性能与SATA2模式下关闭NCQ功能的性能相接近。

6、SISoftware Sandra Professional 2005 v 2.10.50 :

SISoftware Sandra Professional 2005 2.10.50
File System Benchmark
( MB/s )
HDD Mode
7K80 SATA
With NCQ
7K80 SATA
Without NCQ
7K80 SATA2
With NCQ
7K80 SATA2
Without NCQ
7K250 SATA
Without NCQ
File System
51
51
51
51
49
Buffered Read
129
128
215
193
125
Sequential Read
58
58
58
58
58
Radom Read
42
42
43
42
37
Buffered Write
97
97
108
98
88
Sequential Write
58
57
58
57
56
Radom Write
34
34
40
34
34
Average Access Time
7ms
6ms
7ms
6ms
9ms

  SISoftware Sandra Professional 2005 File System Benchmark的测试中同样提供了很多个小项目的得分,因此我们也主要以小项目的得分比较为主。开启SATA2功能后在这个项目中表现最突出的为磁盘的突发读写速度,有很大的差距,但其他各个项目的得分基本一致,因此在总得分中并未能体现出他们之间的差距。

7、File Copy Test v 0.5.3 :

File Copy Test version 0.5.3 Duration Test ( s )
HDD Mode
7K80 SATA
With NCQ
7K80 SATA
Without NCQ
7K80 SATA2
With NCQ
7K80 SATA2
Without NCQ
7K250 SATA
Without NCQ
Ins
18.438
18.219
16.703
18.672
19.047
Iso
49.609
49.406
43.343
50.203
50.422
Mp3
32.563
32.484
29.203
32.641
34.047
Programe
49.703
51.064
47.969
48.859
51.797
Win
40.609
40.547
38.641
40.422
42.863

  File Copy Test实际上是模拟系统中各种文件类型的复制速度,其中Ins是代表模拟程序安装Install过程、Iso就是模拟创建读取ISO文件、Mp3是模拟拷贝MP3文件、Programe代表模拟Programs程序运行测试、而最后的Win代表模拟Windows系统运行测试。其中的Duration Test就是耗费时间测试,耗费的时间当然是越短越好了。在测试中,情况跟PCMark的情况十分相似,可以看到开启了SATA2功能后的7K80优势十分明显,以绝对的优势领先,而在默认的SATA模式下,关闭了NCQ功能似乎对7K80的表现更加有利一点,其性能与SATA2模式下关闭NCQ功能的性能相接近。

File Copy Test version 0.5.3 Speed Test ( MB/s )
HDD Mode
7K80 SATA
With NCQ
7K80 SATA
Without NCQ
7K80 SATA2
With NCQ
7K80 SATA2
Without NCQ
7K250 SATA
Without NCQ
Ins
31.239
31.614
34.484
30.847
30.241
Iso
33.206
33.343
38.007
33.813
32.671
Mp3
31.398
31.474
35.012
31.323
30.092
Programe
28.633
27.879
29.668
29.128
27.476
Win
26.967
27.008
28.346
27.092
25.551

  而在Speed Test速度测试的情况更加是一面倒,再次看到开启了SATA2功能后的7K80优势十分明显,继续以较大的优势领先,而在默认的SATA模式下,关闭了NCQ功能对7K80的表现继续有帮助,其性能与SATA2模式下关闭NCQ功能的性能相接近。

五、总结

  相信要研究通透以上枯燥无味的数据是要花一定的时间的,下面我们就来给这个原生SATAII硬盘来一个总结。

  性能小结:可以肯定的是,Hitachi日立凭借Infineon英飞凌的磁盘控制芯片在SATA2 3.0Gbit/s的领域上抢得了先机,而其性能通过打开相关功能之后也得到了充分的发挥。我们更关心的是3.0Gbit/s接口速率相比我们的前一代SATA产品的1.5Gbit/s有多大的提升,有点遗憾,无论从理论分析还是实际测试数据的表现来看,外部接口速率的提高对于桌面单硬盘应用方案来说提升的性能幅度甚微,不过SATAII标准中是NCQ功能在本次测试中有了发挥水平的舞台,SATA2+NCQ的组合在绝大多数场合中都占有明显的优势。另外值得注意的是,SATA(1)+NCQ的优势在本次测试中不但没有好的表现,甚至在该界面(SATA)下关闭了NCQ功能后可以使得磁盘有更好的测试成绩。也就是说,从目前的情况来看,NCQ与SATA2才是提升磁盘性能的最佳组合。

  回应到开头我们提出的硬盘发展的情况,我们对新的SATA2在桌面上的表现不太乐观,至少没法给我们惊喜。由于硬盘的机械机构会对磁盘的性能提升有很大的影响,其中对效能的影响最大的还是主转轴马达的转速以及读写磁头的效率。就现有7200转的产品来说,目前主要比较的就是单碟容量以及存取的速度了,仅从目前的现状来看,要提高性能,恐怕还是指望于采用100G或更大的单碟硬盘、采用8M或16M的缓存、以及我们此次评测中使用的3.0Gbit/s配合NCQ技术的方案。可以预见,这些方案都没法给我们“恨铁不成钢”的桌面硬盘带来什么质的飞跃,但是市场的发展还是不会停息,随着硬盘单价的逐渐下滑,这些采用新技术的硬盘与我们的距离也越来越接近,不管性能如何,我们都只能默默接受。在未来的这段时间,我们太平洋评测室将会为大家带来更多的SATA2硬盘测试。

  导购分析:对于这个SATA2硬盘是否值得购买的问题,首先我们应该指出,目前能够支持原生SATA2硬盘的芯片组还比较欠缺,暂时只能由AMD平台的nForce4芯片组、nForce4 Intel版本以及Intel下一代的新南桥ICH7的到来。而nForce4平台的驱动程序暂时也并不是太完善,在测试中,我们采用并不支持NCQ技术的7K250硬盘,在其驱动面板中Enable Command Queuing选项同样可以选取,但选取后的性能并没有什么区别,驱动对磁盘的识别似乎并不是十分完善,目前也暂时没有什么软件可以完整识别硬盘SATA2的功能。

  在国内市场上,目前(截止日期:2005年04月06日)SATA2硬盘其实都没有现货,日立的Deskstar 7K80也只在我国台湾地区销售了约一个月,应该很快就会出现在国内的市场上,具体价格还得由国内市场来决定。而单碟容量更大的T7K250以及7K500系列采用的磁盘控制芯片的主要规格估计会与7K80系列的大致相同,主要就是单碟容量的区别,因此这两个系列的产品也将会在近期内上市。而另外的几家大厂也将会利用其他的控制芯片如agere、SiliconImage、Mavell等,而相关的产品也将会陆续地上市。鉴于这样的情况,消费者只能选择观望了。


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