Výkon pevného disku

Výkon pevného disku se nejčastěji hodnotí podle rychlosti přenosu dat z rotujících médií (ploten) prostřednictvím čtecí/zapisovací hlavy do hostitelského počítače. Tento údaj se běžně označuje jako datová propustnost a obvykle se měří v gigabajtech (nebo gigabitech) za sekundu.

Výkon pevného disku

Výkon pevného disku (HDD - Hard Disk Drive) se obvykle definuje několika klíčovými parametry

  • Rychlost otáček (RPM - Rotations Per Minute): Tento ukazatel udává, jak rychle se plotny uvnitř disku otáčí. Čím vyšší je rychlost, tím rychleji může disk číst a zapisovat data. Běžné rychlosti pro osobní počítače se pohybují od 5400 do 7200 otáček za minutu (rpm), zatímco výkonné servery mohou pracovat  s pevnými disky  s 10 000 a 15 000 otáčkami za minutu (rpm).

  • Velikost cache: Cache je malé množství velmi rychlé paměti na disku, které se používá k ukládání často přistupovaných dat pro rychlejší přístup. Čím je cache větší, tím rychleji může disk fungovat, alespoň tedy pro některé typy operací.

  • Průměrný čas vyhledání (Seek Time): Toto je průměrný čas, který disk potřebuje k nalezení konkrétních dat. Nižší čas vyhledání je lepší.

  • Rozhraní: Rozhraní disku určuje, jak je disk připojen k základní desce počítače. Nejběžnější rozhraní jsou SATA (Serial ATA) a SAS (Serial Attached SCSI). SATA disky jsou obecně levnější a běžně se používají v domácích a kancelářských počítačích, zatímco SAS disky nabízí vyšší výkon a jsou často používány v serverech a výkonných pracovních stanicích. Novější rozhraní NVMe (Non-Volatile Memory Express), které se používá převážně u SSD disků, nabízí ještě vyšší rychlosti díky přímému připojení k PCIe sběrnici počítače.
  • Přenosová rychlost: To je rychlost, kterou může disk číst a zapisovat data. Existují dva typy přenosových rychlostí: sekvenční (pro velké, souvislé bloky dat) a náhodná (pro malé, rozptýlené bloky dat).

  • Konstrukční řešení: Ačkoliv se obvykle nejedná o klíčový parametr, může mít typ konstrukce HDD vliv na jeho provozní vlastnosti. Například disk s vyšší datovou hustotou (GB/palec2) může číst a zapisovat data rychleji, protože hlava disku musí přejít menší vzdálenost k dosažení stejného množství dat. Také počet datových ploten a hlav může ovlivnit výkon, vždy však záleží na specifické konstrukci a technologiích použitých v disku. Obecně platí, že více ploten  umožňuje větší kapacitu (při stejné denzitě záznamu), často ale za cenu vyšší spotřeby energie a hlučnosti.
Zajímovost! V případě selhání pevného disku může mít u závad interní mechanicky jeho konstrukční nezanedbatelný vliv na charakter řešení a postup práce. Probíhá-li záchrana dat z disku s komplikovanou mechanickou konstrukcí, (v případě HW závady) bude obvykle celá procedura vyžadovat vice času a bude bohužel i z důvodu d vyšší dílové náročnosti nákladnější.

Nejběžnější disková rozhraní

  1. SATA III: SATA III, což je nejnovější revize rozhraní SATA, má teoretickou maximální propustnost 6 Gbit/s, což je přibližně 600 MB/s. Skutečná dosažená rychlost může být o něco nižší kvůli režii komunikace a dalším faktorům, obvykle se pohybuje kolem 500-550 MB/s.

  2. SAS: SAS rozhraní má několik revizí s různými rychlostmi. Například, SAS-2 podporuje rychlosti až 6 Gbit/s (podobně jako SATA III), zatímco SAS-3 podporuje rychlosti až 12 Gbit/s. Skutečně dosažené rychlosti závisí na konkrétním zařízení a konfiguraci, ale obecně by měly být blízké maximálním teoretickým rychlostem.

  3. NVMe: NVMe disky se připojují přímo k PCIe sběrnici počítače a mohou využívat mnohem vyšší rychlosti. Teoretická maximální rychlost závisí na verzi a konfiguraci PCIe sběrnice. Například, PCIe 3.0 x4 (čtyři datové dráhy) má maximální propustnost 32 Gbit/s, což je přibližně 4 GB/s, a PCIe 4.0 x4 může dosáhnout až 64 Gbit/s, což je přibližně 8 GB/s. Opět platí, že skutečné rychlosti mohou být o něco nižší kvůli režii a dalším faktorům.

Všechny tyto rychlosti se vztahují na sekvenční čtení a zápis, což jsou nejlepší možné scénáře. Pro náhodné čtení a zápis, které je častější v mnoha běžných aplikacích, budou skutečné rychlosti obvykle mnohem nižší.

Cache u pevných disků HDD

Cache u pevných disků (HDD) funguje jako malá, ale velmi rychlá oblast pro ukládání dat, které se často čtou nebo zapisují. Když počítač žádá o data, která jsou již v cache, disk může tato data poskytnout mnohem rychleji, než kdyby je musel hledat na plotnách disku. Podobně, když počítač požaduje zápis dat, mohou být tato data nejprve zapsána do cache a pak později na plotny, což může zlepšit výkon.

Nicméně, zatímco větší cache může potenciálně zlepšit výkon, to neznamená nutně, že disk s větší cache bude vždy rychlejší než disk s menší cache. Výkon disku je ovlivněn mnoha faktory, včetně rychlosti otáček, rychlosti rozhraní, a tak dále. Kromě toho efektivita cache záleží na charakteru práce. Například, pokud se často čtou nebo zapisují stejná data, cache může velmi pomoci. Ale pokud se data neustále mění, cache nemusí mít tak velký efekt.

Cache HDD a RAM jsou oba typy cache paměti, ale používají se k různým účelům. Cache na HDD je speciálně pro usnadnění čtení a zápisu na daný disk. RAM (Random Access Memory), na druhé straně, je forma cache pro procesor. Když procesor potřebuje data, je rychlejší získat je z RAM než z pevného disku nebo SSD. Data, která procesor často používá, jsou často udržována v RAM pro rychlý přístup.

Ačkoli obě formy cache slouží k urychlení přístupu k datům, jsou používány v různých částech počítačového systému a optimalizovány pro různé úkoly.