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Comparatif : 6 HDD SATA 3 Gbits /s 250 Go
StockageDisques durs
Publié le Mercredi 17 Mai 2006 par Marc Prieur

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Page 1 - Introduction

Depuis notre dernier comparatif, tous les constructeurs ont eu le temps de lancer une (voir deux) générations de disques durs, il était donc temps de se pencher de nouveau sur l’un des éléments les plus lents de nos PC, à savoir le disque dur. Pour ce comparatif, nous avons orienté notre choix sur 6 disques Serial ATA 3 Gbits /s 250 Go /s fonctionnant à 7200 tpm.

SATA II ?

Certains ce seront étonnés du titre de cet article, puisqu’il n’est pas fait mention de SATA II mais de SATA 3 Gbits /s. Ceci est tout à fait normal puisque la norme SATA II n’existe pas vraiment.

En effet, après avoir finalisé les spécifications de la norme Serial ATA 1.0 fin 2001, plusieurs industriels ce sont regroupés au sein du Serial ATA II Working Group, qui s’est depuis vu renommer en Serial ATA International Organization, ou SATA-IO. Le but de ce groupe de travail était de créer un « superset » pour le Serial ATA 1.0, c´est-à-dire d’en étendre les spécifications.

Ceci s’est fait au travers de divers ajouts qui ne sont pas dépendants les un des autres, dont les deux plus importants sont le Native Command Queuing et le débit de 3.0 Gbits /s. Un disque Serial ATA peut très bien disposer du NCQ défini par le groupe de travail SATA II sans disposer d’une interface à 3.0 Gbits /s, alors qu’un autre peut être doté de cette interface mais ne pas supporter le NCQ.

SATA II ?

Mais avant d’aller de l’avant, il convient de revenir sur ce le principe de ces deux spécifications. Le principe du Native Command Queuing est relativement simple, puisqu’il s’agit en fait de permettre au disque d’exécuter les commandes de lecture / écriture qui lui sont transmises dans le désordre afin de pouvoir optimiser les déplacement de la tête de lecture.

On gagne ainsi en vitesse, mais aussi en consommation voir en nuisance sonore, mais il faut que les applications ne travaillent pas de manière synchrone et ne doivent pas attendre le précédent résultat avant d’envoyer la prochaine commande : ce n’est bien entendu pas toujours possible. Une autre possibilité tirant partie du NCQ est bien entendu le multitâche, dans le cas ou vous utiliseriez simultanément deux applications assez lourdes du point de vue disque.

Pour imager la chose on pourrait prendre l’exemple de l’ascenseur : si deux personnes montent en même temps au rez de chaussée, que la première appuie sur le bouton 12è étage et que la seconde appuie sur le bouton 2è étage, il serait globalement contre productif d’aller en au 12è pour revenir au 2è. Il faut noter que le principe du NCQ était déjà présent dans la norme ATA depuis 1997 au travers du TCQ (Tagged Command Queuing). Plus lourd, ce protocole pouvait toutefois entraîner des pertes de performances important en cas de charge faible (pas ou peu de réorganisation des commandes à faire) et n’a été intégré que sur un nombre minimal de contrôleur. Hitachi le supporte sur ces disques 7K250 par exemple, tout comme Western sur ses Raptor WD740GD, alors que côté chipset on pouvait compter sur NVIDIA, mais pas sur Intel.

Le SATA 3.0 Gbits /s définit pour sa part une nouvelle vitesse de transmission des données pour l’interface Serial ATA. Initialement, le SATA allait à 1.5 Gbits /s, ce qui correspondait réellement à 150 méga-octets par seconde de données étant donnée que 20% des informations sont dédiées à la correction d’erreur. On passe donc dorénavant à 300 Mo /s, mais il ne faut pas perdre de vue qu’il s’agit ici de la vitesse de l’interface. Cela n’a aucun rapport direct avec la vitesse du disque à proprement parler, tout au plus la vitesse d’accès au cache de ce dernier sera impactée.

Page 2 - Les disques, le test

Les disques

Pour ce comparatif nous avons pu réunir 6 disques de 250 Go utilisant une interface Serial ATA 3.0 Gbits /s : l’Hitachi T7K250, le Maxtor DiamondMax 10, le Samsung SpinPoint P120, le Seagate Barracuda 7200.9 et les Western Digital Caviar WD2500JS et WD2500KS (respectivement WD Caviar SE et SE16). Vous remarquerez la présence de deux disques Western, le premier étant doté de 8 Mo de cache, contre 16 Mo pour le second. Cette dernière taille est commune avec celle présente au sein du Maxtor DiamondMax 10. A l’exception des Western, tous supportent le NCQ.

On notera que si les disques Hitachi, Samsung et Seagate sont dotés de deux plateaux contenant chacun 125 Go d’informations (soit 62.5 Go / face), chez Maxtor on trouve trois plateaux dont un n’est utilisé que sur une face (soit 100 Go / plateau, 50 Go /face). Chez Western c’est encore pire puisqu’il est officiellement question de trois plateaux utilisés pleinement, soit 83 Go par plateau et 43 Go / face. Ces densités ont un impact direct sur le taux de transfert séquentiel des disques.

Les constructeurs ont décidés de faire appels à des contrôleurs divers et variés : Infineon pour Hitachi, Agere chez Maxtor et Seagate, Marvell chez Samsung et Western.

Des alimentations différentes

Parmi les 6 disques testés, seuls les modèles Hitachi et Western disposaient d’une alimentation Molex classique, en sus bien entendu de l’alimentation Serial ATA. L’avantage de ce type de connectique est qu’il est présent en nombre sur les alimentations même anciennes : si vous ne disposez pas de connecteur d’alimentation SATA il vous faudra alors passer par un adaptateur.

Attention toutefois, passer par ce type d’ancien connecteur n’est pas sans conséquence puisque seul le nouveau connecteur Serial ATA permet de bénéficier de l’un des apports de cette norme qui est le hot plug, qui permet de connecter ou de déconnecter un disque à chaud.

Protocole de test

Pour ce test, nous avons mesuré diverses choses. Tout d’abord, nous nous sommes intéressé aux performances « synthétiques » des disques : débit du cache, débit séquentiel, temps d’accès moyen. Viennent ensuite des tests un peu plus applicatifs, à savoir un indice de performance applicatif basé sur PCMark05, une simulation de charge de type serveur de fichier via IOMeter et enfin de l’écriture, la lecture, la copie proche (sur la même partition) et la copie lointaine (sur une partition qui débute à 50% du disque) d’un ensemble de fichier.

Ces fichiers sont composés de la sorte : 2 gros fichiers pour un total de 4.4 Go, plus 2620 fichiers pour un total de 2 Go et enfin 16046 fichiers pour un total de 733 Mo. La source ou la cible lors de la lecture ou de l’écriture sur le disque est un RAID de deux disques Raptor 74 Go qui est capable d’assurer un débit de 110 Mo /s de manière à ne pas être limité de ce côté. Ce type d’information est bien entendu intéressant puisque si le débit séquentiel donne une idée des performances lors de la copie de gros fichiers, les choses seront différentes avec des petits fichiers.

Toutes les mesures ont de base été faites avec la gestion acoustique des disques désactivée, mais nous avons également effectués quelques mesures avec cette option activée dans un second temps (sauf chez Seagate puisque la fonction n’est pas supportée).

Autre paramètre entraînant plusieurs mesures : le chipset. En effet nous avons effectué les tests autres que synthétiques sur Intel i975X et NVIDIA nForce 4.

Sur i975X, nous avons effectué les mesures avec l’activation ou non du mode AHCI. Par défaut, le contrôleur Intel est configuré en mode IDE classique, et les avantages du SATA tels que le NCQ ou le hot plug ne sont pas gérés. Il faut le configurer en AHCI (Advanced Host Controller Interface) afin de bénéficier de ces technologies. Sur nForce 4, nous avons testé sans installer les drivers NVIDIA IDE, et en les installant. Ce sont ces drivers qui permettent entre autre de disposer du NCQ sur les nForce.

En sus des 6 disques du test, nous avons intégré à titre d’étalon la dernière bête de course Serial ATA de Western Digital, à savoir Raptor 150 Go dans sa version WD1500ADFD.

Page 3 - Performances synthétiques

Performances synthétiques

Les mesure de débit du cache, effectuée à l’aide de h2benchw et de son « Core Test », laisse apparaître que les 300 Mo /s théorique de l’interface sont loin d’être utilisés, puisque l’on varie entre 148 et 201.3 Mo /s selon les constructeurs. C’est Hitachi qui affiche ici les plus belles performances alors que les disques Samsung et Western sont en léger retrait. Pour ce qui est du Raptor il faut préciser qu’au contraire des autres disques il se contente du Serial ATA 1.5 Gbits /s.

On commence à s’attaquer aux débits séquentiels via ce graphique montrant l’évolution du débit au fil de l’avancement, du 1er au 233è Giga-octet. Samsung tire son épingle du jeu sur l’intégralité du disque, suivit de Maxtor puis de Seagate. On note toutefois une différence de débit entre les deux modèles qui laisse penser que les plateaux ne sont pas identiques contrairement à ce que Western annonce : le WD2500JS (SE, 8 Mo de cache) serait-il doté de plateaux de 100 Go ? Pour finir on remarque que le disque Hitachi, si il arrive en 4è position en début de disque, est bon dernier en fin de disque.

Ce graphique reprend les valeurs précédentes sous forme de débits maximal, moyen et minimales, les remarques sont identiques. Nous avons toutefois intégré à titre de comparaison donc les performances du Raptor 150 Go. Plus que le débit maximal on apprécie son début qui chute moins au fur et à mesure que l’on s’approche de la fin du disque.

Enfin le temps d’accès est le meilleur chez Hitachi, suivi de Seagate et Western. On retrouve en queue de peloton Maxtor et Samsung. Toutefois toutes ses performances synthétiques ne valent rien si elles ne sont pas validées par des performances plus applicatives.

Page 4 - Perfs - Indice applicatif

Performances - Indice applicatif

Nous commençons donc avec un indice de performance composé à partir des chiffres obtenus pour les profils « XP Startup », « Application Loading » et « General Usage » de PC Mark 2005.

La première chose que l’on remarque, c’est que tous les disques profitent du passage en AHCI ou de l’installation du driver NVIDIA, ces deux paramètres permettant d’activer le NCQ ... même les disques Western, qui ne supportent pas cette fonctionnalité ! Sur plate-forme Intel, les gains les plus importants liés à l’AHCI sont relevés sur les disques Samsung, Maxtor et Seagate, alors que chez NVIDIA ce sont surtout le Raptor 150 Go et le Samsung qui profitent le plus de l’installation du driver. Chez Maxtor et Hitachi, les gains sont dans ce dernier cas tout juste notables ...

Si l’on se concentre sur les performances des disques à proprement parlé on note que le Western SE16 domine, suivi de l’Hitachi. Seagate arrive en dernière place, devancé par Samsung.

Page 5 - Perfs - Copie de fichier

Performances – Copie de fichier

Nous passons maintenant à la copie de fichier. Sont relevés les débits en lecture, écriture, mais aussi en copie des disques sur un ensemble composé de la sorte : 2 gros fichiers pour un total de 4.4 Go, plus 2620 fichiers pour un total de 2 Go et enfin 16046 fichiers pour un total de 733 Mo. La source ou la cible lors de la lecture ou de l’écriture sur le disque est un RAID de deux disques Raptor 74 Go qui est capable d’assurer un débit de 110 Mo /s de manière à ne pas être limité de ce côté.

Ce type d’information est bien entendu intéressant puisque si le débit séquentiel donne une idée des performances lors de la copie de gros fichiers, les choses seront différentes avec des petits fichiers. La copie est effectuée de deux manière : d’une part au sein d’une même partition en début de disque, et d’autre part depuis cette partition vers une seconde qui débute à la moitié du disque.

Première surprise, pour des raisons inconnues l’activation de l’AHCI ou l’installation du driver Nvidia fait notablement baisser certaines performances en lecture : c’est le cas du Raptor 150 Go en AHCI ainsi que des disques Seagate et Maxtor avec le driver NVIDIA. On notera que ces deux disques utilisent un contrôleur Agere. Seules les disques Western SE/SE16 profitent réellement d’un changement, en l’occurrence l’installation du driver NVIDIA. En dehors de ces cas on notera que ce sont les disques Maxtor et Samsung qui offrent ici les meilleurs débits alors que Western et Seagate sont les moins bons.

En écriture par contre les gains en AHCI/Driver NVIDIA sont importants, sauf chez Seagate et sur le disque Hitachi sur plate-forme NVIDIA. On notera les excellentes performances du disque Samsung, et à contrario les mauvaises performances du modèle Maxtor pourtant très bon en lecture. Heureusement les gains obtenus par l’AHCI et le driver NVIDIA sur ce disque compensent un peu cet état de fait.

Que ce soit en copie proche ou en copie lointaine, un disque est ici très surprenant lorsqu’il est utilisé avec un contrôleur AHCI : il s’agit bien entendu du modèle Samsung qui s’avère plus rapide qu’un Raptor et plus de 30% devant son plus proche concurrent à 7200 tpm. Nous avons effectués plusieurs fois les tests pour nous assurer de ces résultats mais avons eu à chaque fois des résultats semblables. L’autre surprise c’est la baisse des performances enregistrée sur le disque Maxtor avec le driver NVIDIA.

On notera également qu’un meilleur temps d’accès ne garanti en rien de meilleures performances lors de copies éloignées, puisque le disque Hitachi perd plus en performance par rapport à une copie proche que les autres disques. En dehors de l’ovni Samsung et du Raptor, c’est le Western SE16 qui est ici le plus rapide.

Page 6 - Perfs – IOmeter par plate-forme

Performances – IOmeter par plate-forme

IOMeter est utilisé pour simuler la charge dans un environnement multi utilisateur, en l’occurrence en utilisant une charge de type serveur de fichier constituée à 80% de lecture et 20% d’écriture le tout de manière 100% aléatoires sur le disque. Dans ce type le NCQ peut être particulièrement utile. Nous avons testé IOMeter avec un nombre de commandes concurrentes allant de 1 à 128 : évidemment avec une seule commande le NCQ n’apporte rien. On notera que l’avantage d’un Raptor sur la concurrence est ici d’un tout autre ordre, ce type de disque étant particulièrement adapté pour ces utilisations.

Le volume de données étant assez important nous avons décidé de les représenter dans un premier temps par plate-forme, puis en page suivante par disque, en activant ou non l’AAM sur plate-forme Intel.

Chez Intel et sans AHCI, les disques Western sont en tête quelque soit le nombre d’accès simultanés. Seagate est assez proche mais perds du terrain au delà de 16 accès, alors que les disques Hitachi et Samsung sont somme toute relativement proches. Les performances du disque Maxtor sont par contre nettement en retrait malgré un écart qui tend à diminuer en parallèle de l’augmentation de la charge.

L’activation de l’AHCI change la donne puisque le disque Maxtor voit ses performances revenir sur le peloton dès 2 accès concurrents pour arriver en première position, Raptor exclu bien entendu. Maxtor peut dire merci au NCQ ! Si Seagate profite également assez bien du NCQ, ce n’est pas vraiment le cas d’Hitachi. Cela ne change rien aux performances des disques Western SE/S16 étant donné qu’il ne supporte tout simplement pas cette fonction, ce qui ne les empêche pas d’avoir des performances de haut niveau.

Sans driver NVIDIA, les performances enregistrées sur plate-forme NVIDIA sont relativement similaires à celles obtenues chez Intel.

Avec le driver NVIDIA c’est tout autre chose puisque le NCQ ne semble vraiment fonctionner qu’au-delà de 8 accès concurrents. C’est vraiment beaucoup et de fait cela n’arrive que rarement dans une utilisation mono utilisateur. Le disque Maxtor en est fortement impacté même si ça ne l’empêche pas d’être en tête avec 128 accès – il est d’ailleurs 5% plus performant que sur plate-forme Intel.

Page 7 - Perfs – IOmeter par disque & AAM

Performances – IOmeter par disque & AAM

Voici maintenant les performances obtenues par disques. Nous avons rajouté en sus les performances obtenues avec l’AAM (Automatic Acoustic Management) activé sur plate-forme Intel.

Chez Hitachi le NCQ n’apporte pas grand-chose, que ce soit sur plate-forme NVIDIA ou Intel. On notera qu’avec ce type d’accès l’AAM fait lourdement chuter les performances, mais que l’écart tend à se réduire avec la hausse du nombre d’accès simultanés.

Ce que l’on remarque tout d’abord avec le disque Maxtor c’est que si les gains offerts par le NCQ sont visibles dès le début sur plate-forme Intel ils n’apparaissent qu’au delà de 8 accès concurrents sur nForce. Le rattrapage est immédiat et le nForce est même plus rapide mais étant donné qu’en pratique ce type de disque sera plutôt utilisé pour un PC personnel soit un nombre d’accès concurrents limité c’est plus que dommage. On visualise ici très bien l’avantage du NCQ pour contrecarrer l’effet négatif de l’AAM : dès 4 accès simultanés le NCQ le compense complètement.

Comme sur le disque Samsung ce n’est qu’a partir de 16 accès concurrents que l’intérêt du NCQ se fait sentir, par contre à partir de cette valeur les performances sont notablement au dessus de celles obtenues sur plate-forme Intel. On notera que l’activation de l’AAM entraîne ici des baisses moins importantes que chez Hitachi ou Maxtor.

Le disque Seagate ne permet pas d’activer l’AAM, ce qui est fort dommageable. Encore une fois il faut attendre plus de 8 accès pour que le NCQ du nForce se décide à apporter un gain.

Sur les deux disques Western le NCQ n’est pas présent ce qui explique les performances similaires obtenues entre NVIDIA et Intel, avec ou sans AHCI / Driver. Une nouvelles fois on remarque que même sans NCQ l’écart lié à l’AAM tend à diminuer avec la hausse du nombre d’accès concurrents.

Voici enfin les performances du Raptor 150 Go, qui sont d’un tout autre ordre, sauf pour le comportement du NCQ chez NVIDIA.

Page 8 - Perfs – Indice applicatif & fichiers avec AAM

Performances – Indice applicatif & copie de fichiers avec AAM

Si les performances sous IOmeter, de part la nature 100% aléatoire dès accès sur le disque, sont fortement affectées par l’activation de l’AAM il convient toutefois de voir ce que donne les mêmes performances dans des cas moins extrêmes.

Comme vous pouvez le voir la baisse n’est presque pas visible sur le disque Hitachi, et n’est pas énorme sur les modèles Maxtor et Samsung. Elle est par contre beaucoup plus notable chez Western Digital. Le Seagate 7200.10 ne permet pas à l’utilisateur de modifier son niveau acoustique alors que sur le Raptor le réglage ne change strictement rien.

On pouvait s’y attendre, que ce soit en lecture ou en écriture les performances ne varient que très peu avant ou sans gestion acoustique, les têtes n’ayant pas beaucoup à se déplacer.

En copie par contre, sur certains disques la baisse est notable, notamment sur les Western et dans une moindre mesure le Samsung. L’impact est par contre négligeable chez Maxtor et Hitachi. Parfois on enregistre même une petite hausse mais il est plus probable qu’elle soit due à la marge d’erreur de ce test qu’à un vrai gain.

Page 9 - Bruit - Avec et sans AAM

Nuisance sonore avec et sans AAM

Nous avons vu dans les pages précédentes que les disques qui souffraient le plus de l’activation de l’AAM étaient les Western SE et SE16, alors que chez Hitachi l’impact était peu important sauf sous IOmeter ou c’est Samsung qui était le moins impacté. Qu’en est-il tout simplement du temps d’accès ?

Comme vous pouvez le voir, c’est Maxtor qui souffre le plus de l’activation de l’Automatic Acoustic Management avec un malus supérieur de 6.3ms. Suivent Western et Hitachi à environ 5ms alors que chez Samsung on n’est qu’à 1.8ms. Ceci explique notamment les bons résultats avec AAM activé du disque Samsung sous IOmeter. On notera par contre que malgré son temps d’accès de 20.9ms avec AAM, le DiamondMax 10 n’est pas le plus impacté par l’activation de l’AAM : en pratique les performances sont influencées par le cache, le NCQ ou d’autres optimisations intégrées au firmware qui peuvent plus ou moins masquer ce temps d’accès.

Un test de disque dur et de leur fonction AAM serait incomplet sans une mesure de la nuisance sonore des disques, mesurée ici à 5 cm.

En rotation simple, le moins bruyant des disques est le Seagate, suivi des Hitachi et Samsung : en toute logique ce sont donc les 3 disques dotés de 2 plateaux qui sont les plus discrets. Un cran au dessus on trouve Western et surtout Maxtor. Le Raptor est une bonne surprise puisque peu bruyant en rotation malgré ses 10 000 tpm.

Lorsque l’on fait des accès disques intensifs le disque Seagate sort de sa discrétion et offre ici un niveau de nuisance élevé, chose d’autant plus dommageable qu’il ne dispose d’aucune option de gestion acoustique. Il en va de même pour le Raptor qui est toutefois plus excusé étant donné ses performances. Le Seagate est suivi de Maxtor, puis de Western et enfin d’Hitachi. Dans ce monde de grattage intensif Samsung fait office d’extra terrestre avec un seek somme toute discret. Certes, il offre le moins bon temps d’accès du lot, mais est dans ce domaine a égalité avec Maxtor qui est autrement plus bruyant.

La gestion acoustique des disques permet de diminuer un peu ce que les fans de PC silencieux comme moi appèleront littéralement un capharnaüm sonore (sauf chez Samsung). La différence n’est pas énorme chez Samsung mais cette fois Maxtor prend la seconde place : il faut dire que son temps d’accès passe alors à 20.9ms ! Toutefois son bruit en rotation étant assez élevé on lui préférera un disque plus discret dans ce domaine quitte à l’être moins lors des accès.

Page 10 - Conclusion

Conclusion

Le choix d’un disque ne se fera pas que sur les performances. Au-delà des ces dernières ou des nuisances sonores, le prix, très fluctuant et dont nous ne tiendrons pas compte, orientera votre décision. La garantie est également un facteur important et on notera que seul Seagate en propose une de cinq années, contre trois pour les autres. C’est toutefois là l’unique point qui pourrait vous amener à préférer le disque Seagate par rapport aux autres modèles de ce comparatif. Ainsi, la garantie de notre disque Seagate expirait selon leur support le 8 février 2011.

Dans le cadre d’un PC dit « silencieux », il n’y a pas vraiment d’autres alternatives que le Samsung SpinPoint P120. Discret en rotation, il se caractérise surtout par une nuisance sonore bien plus faible que les autres lors des accès et saura donc se faire oublier même en activité. Bien entendu en contrepartie il n’est pas le premier en terme de performances, sauf lors d’écriture et surtout de copie de fichier intra-disque en mode AHCI où il affiche des chiffres étonnants.

Côté performances, en dehors du Raptor qui est hors concours, notre préférence va à un disque qui n’est pas doté du NCQ mais qui compense cette absence via des performances qui sont déjà de très bon niveau sans cette fonction comme le montrent notamment les chiffres sous IOmeter : nous voulons parler du Western Digital Caviar SE 16 250 Go (WD2500KS).

Le disque Hitachi est un bon disque, mais il ne tire pas son épingle du jeu dans un domaine particulier qui nous ferait le préférer par rapport à un autre modèle pour qui aurait un besoin précis : c’est par contre un bon compromis. Contrairement aux disques Western le NCQ est présent chez Hitachi mais son efficacité est très limitée. C’est tout le contraire chez Maxtor puisque c’est sur le Diamond Max 10 250 Go que le NCQ apporte le plus de gains de performances ... mais ce mode ne fait que compenser des performances qui sont à la traîne dans certains cas. Alors que le disque Seagate a pour unique avantage sa garantie, pour le disque Maxtor on se contentera donc de signaler qu’il offre en 233,8 Go d’espace disque après formatage, là ou les autres se contentent de 232,9 ...

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