Generationswechsel: Festplatten mit 4K-Sektoren sind im Kommen

Immer mehr Festplatten schreiben Daten in Blockgrößen von 4 KB statt wie bisher 512 Bytes, um so die Netto-Speicherkapazität zu erhöhen. Wir haben die neue EARS-Serie von WD für Sie getestet und zeigen eventuelle Auswirkungen auf die Performance.

Samsung hat ein paar Festplatten im Programm, die eine Sektorengröße von mehr als den üblichen 512 Bytes verwenden, so z.B. die Spinpoint M7E und die tragbare S1 Mini. Allerdings hat Western Digital mit der EARS-Serie eine neue Produktlinie auf den Markt gebracht, mithilfe derer eine Sektorengröße von 4 KB eine größere Verbreitung erfahren soll. Der Hauptgrund für diesen Schritt ist die Steigerung der Netto-Speicherkapazität, da durch die höhere Sektorengröße weniger ECC-Informationen vorliegen müssen. Wir haben einen Blick auf die Western Digital Caviar Green 1 TB (WD10EARS) und die neue Technologie geworfen.

Advanced Format

Hierbei handelt es sich um einen spezifischen Begriff von Western Digital. Das Unternehmen bezeichnet seine neuesten 4K-Produkte als Advanced Format-Laufwerke bei denen die Größe der Sektoren von 512 Bytes auf 4 KB erweitert wurden. Der Hauptgrund ist die Steigerung der Kapazität, wobei die Umsetzung alles andere als gewöhnlich ist.

Festplatten – Die Grundlagen

Festplatten bestehen aus einer oder mehreren sich drehenden Scheiben mit einer magnetischen Oberfläche (Platter). Ähnlich der Nadel eines Schallplattenspielers kümmern sich sogenannte Heads um das Lesen bzw. Schreiben auf der Oberfläche, wobei diese Heads auf beiden Seiten eines Platters zur Verfügung stehen. Die Oberfläche jedes Platters ist in konzentrischen Spuren organisiert. Jede Spur besteht aus diversen Sektoren (darum geht es im heutigen Artikel) und jeder Sektor enthält eine bestimmte Anzahl an Bits. Ob ein Bit den Wert 0 oder 1 hat, wird durch sein magnetisches Verhalten bestimmt. Alle neuen Festplatten basieren auf der sogenannten „Perpendicular Magnetic Recording“ Technologie (PMR), bei der die magnetische Anordnung vertikal verläuft und nicht mehr horizontal wie dies bei Laufwerken älterer Generation noch der Fall war. Durch die Senkrechtaufzeichnung der PMR-Technologie wird auch eine deutlich höhere Datendichte ermöglicht, die wiederum in Gbits pro in² (Quadratzoll) ausgedrückt wird.

Methoden zur Steigerung der Kapazität

Normalerweise lässt sich Speicherkapazität durch die Steigerung der Speicherdichte erhöhen. Während Gbit pro Quadratzoll die technisch korrekte Beschreibung der Speicherdichte ist, ist es ebenfalls üblich von Kapazitäten pro Platter zu reden. 3,5-Zoll-Festplatten bieten eine Speicherkapazität von 500 GB pro Platter basierend auf den traditionellen 512 Byte-Sektoren. 2,5-Zoll-Notebook-Festplatten liegen noch immer bei 320 GB pro Platter – höhere Kapazitäten folgen demnächst. Zu diesem Zeitpunkt wird klar, dass eine größere Anzahl an Plattern auch zu einer höheren Gesamtkapazität führt. Allerdings steigt dadurch neben den Kosten auch die Anzahl sich bewegender Komponenten.

Große Sektoren bedeuten weniger Overhead

Eine höhere Sektorengröße führt zu einer höheren Netto-Kapazität, weil dadurch die Menge der ECC-Daten und somit der Abstand zwischen den Sektoren geringer wird. Laut WD führt der Schritt von 512 Bytes auf 4 KB zu einem Anstieg der Netto-Kapazität zwischen 7% und 11%. Die ECC-Effizienz dürfte ebenfalls zunehmen, da ein langer ECC-Code weniger Berechnungen erfordert als zahlreiche kleine Stückchen. Allerdings gibt es ein paar Dinge, über die sich Anwender im Klaren sein sollten.

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29 Kommentare
    Dein Kommentar
  • tobei
    Was sehr interessant wäre, ist wie man sich bei einem Raid zu verhalten hat.
    -1
  • tobei
    Was sehr interessant wäre, ist wie man sich bei einem Raid zu verhalten hat.
    -3
  • Anonymous
    Mir ist immer noch nicht klar, wie eine größere Platter Anzahl die Anzahl der beweglichen Teile erhöht. Sowohl die Platten als die Schreib-Leseköpfe sind doch fest verbunden und bewegen sich immer zusammen. Bei den Platten die ja mit konstanter Geschwindigkeit rotieren sollte es von der Energie einen sehr geringen Unterschied machen, eigentlich nur beim Beschleunigen, vielleicht ein bißchen durch Reibung aber ich glaube nicht, dass das viel sein wird.
    1
  • nova66
    NA ist ja eine echt glücklich gewählte Abkürzung. Dachte auf dem ersten Blick das ständ für Not Available...
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  • lrlr
    >Die Performance-Falle
    >Wenn Daten mit einer Größe von 512 Byte über zwei physische 4 KB-Blöcke

    logische sektore von MEHR ALS 512 Byte ...! muss das heißen..

    die WD tabelle ist auch super
    und "NA" heißt normalerweise "not available"
    -1
  • nova66
    ja, meinte auch die WD Tabelle ^^
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  • mareike
    Schöner Test vor allem da ich mir die Platte vor 2 Wochen angeschaft habe. ;)

    Da tun sich für mich gleich ein paar Fragen auf eventuell an den Autor.

    1.
    im Test steht was von einer U/min von 5400.

    In Produktbeschreibungen zb bei Geizhals aber das
    ...5400rpm-7200rpm (IntelliPower) • 64MB Cache • 8.9ms • Besonderheiten: Advanced ...

    Frage was stimmt nun ?

    2.
    ..Wenn Daten mit einer Größe von 512 Byte über zwei physische 4 KB-Blöcke..

    wie können Daten mit der grösse von 512byte über zwei physische 4 kb blöcke gehen, wenn doch in jeden 4 kb block 8 512er blöcke passen ?

    3.
    zu der frage mit dem für den anwender nicht vorhandenen vorteils durch die schlankere verwaltung. wo ist der vorteil hin ? nutzt WD die platter nicht voll aus im vergl. zu herkömmlichen hds ? kann mir nicht vorstellen das WD für die 4kb modele andere platter verwendet (kleinere)?

    4.wie sieht die performance aus wenn man die platten in physisch passenden 4kb blöcken formatiert (zb für nutzer mit grossen dateien zb audio , video)??

    Ich bin mit der platte bisher zufrieden. Investiere nur noch in hardware die auch in sachen silent, und energieverbrauch akzeptabel ist.
    fürs system hab ich eine ssd, und für die daten / anwendungen past diese platte ideal
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  • Anonymous
    In meinem persönlichen Vergleich der 1.5 TB EARS zur vorhandenen 1.5 TB Samsung F2 ist mir vorallem mal aufgefallen, daß die EARS Platte nicht schneller ist (positive Ausnahme: Blockgrößen unter 4KB werden im ATTO wesentlich beschleunigt, NTFS formatiert mit 4k Blockgröße), nicht ein MB zusätzliche Kapazität für den Käufer bleibt, und sie weder bei Temperatur noch Lautstärke echte Vorteile bietet.
    Würde übrigens empfehlen das Dateisystem beim Formatieren auch an die 4K Blockgröße anzupassen, dann so kann das Problem, daß kleine Dateien über die physikalische Blockgrenze laufen erst gar nicht entstehen, und NTFS hat auch keine Probleme damit. Zusätzlich sollte man dann die ganzen Benchmarks noch einmal machen, weil vorallem Zugriffe und I/Os so bessere Werte liefern sollten. Ist doch eh klar, daß sich der Zugriff auf die hinteren "simulierten" 512er Blöcke verzögert, wenn zuerst der ganze 4k Block ausgelesen werden muss.
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  • noskill
    @lsfdavo23

    Eben, eine Festplatte beschleunigt auch ständig und läuft nicht die ganze Zeit mit einer konstanten Drehzahl -> Energieverbrauch steigt mit zunehmenden Trägheitsmoment durch steigende Platterzahl.
    Ausserdem sind die Leseköpfe bewegliche Teile und je mehr Platter, desto mehr Leseköpfe.
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  • Scour
    Die Green-Serie dreht nach wie vor mit 5400U/Min, das mit den 7200U/Min ist Quatsch, da wird nicht hoch/runtergereglt
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  • titan1981
    Ich habe genau die getestete Platte in meinem Rechner, wollte sie allerdings in meinen Mediarecorder einbauen leider wird sie nicht erkannt aufgrund dieser Änderung mit den 4k sektoren. Muss ich mir wohl noch irgendwoher ne ältete 1TB FPalatte holen.
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  • lrlr
    gibts jetzt irgendeinen vorteil?
    wenn sie jetzt anstellen von 1TB z.b. 20% mehr also 1,2TB hätte, OK aber so ??
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  • Firunwulf
    Immerhin hat man statt der ~ 976 GB Nettokapazität jetzt das komplette Terrabyte zur Verfügung. Ist doch auch mal was.
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  • Firunwulf
    Im ersten Moment wollte ich die Platte sofort kaufen, 110.000 MB/s Durchsatz ist ein Spitzenwert. Scheint sich aber nur um einen Fehler in der ersten Grafik zu handeln wenn man sich so den Rest des Tests anschaut ;)
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  • noskill
    @Firunwulf

    Was hat die Blockgröße mit der 2^n Rechnung bei Datenspeichern zu tun?

    http://de.wikipedia.org/wiki/Byte

    Eine mit 1TB angegebene Festplatte hat auch 1000GB bzw. 931,3GiB oder 0,909TiB.
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  • suit
    noskill@Firunwulf Was hat die Blockgröße mit der 2^n Rechnung bei Datenspeichern zu tun?http://de.wikipedia.org/wiki/ByteEine mit 1TB angegebene Festplatte hat auch 1000GB bzw. 931,3GiB oder 0,909TiB.


    Da hast du uneingeschränkt recht - danke auch für die korrekte Nutzung der IEC-Präfixe in diesem Kontext :)
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  • schroeder
    Abwarten, wie die in einem raid laufen..
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  • aarfy
    tobeiWas sehr interessant wäre, ist wie man sich bei einem Raid zu verhalten hat.

    liegt doch auf der Hand: je nach Anzahl der Platten im Raid und verwendetem Raid Modus muss ein vielfaches der 4kb als Blockgröße gewählt werden. Was allerdings nicht zu empfehlen ist da das aufgrund der größeren einzulesenden Datenmengen deutliche Einbrüche bei der Performance mit sich bringen dürfte. Kurzum diese Laufwerke sind nicht empfehlenswert wenn man einen Raid einrichten möchte, ausser man verwendet Daten mit einer sehr großen Dichte z.B. Filme o.Ä. so das diese gut in z.B. 16Kb Blöcken eingelesen werden können. Je fragmentierter die Daten sind desto mehr bricht die Performance ein.

    Beispiel: ein Dateifragment von 7 Kb wird ungünstigerweise auf ein mit 512Bytes Formatiertes Raid 0 mit zwei Platten geschrieben - dabei werden die Daten vom BS so fragmentiert das jeder 512bytes Block in einem anderen Sektor liegt - jetzt muss die Platte jeweils für 512 Bytes an Daten 8KB auslesen (jeweils 4KB von jeder Platte) - was die Geschwindigkeit DEUTLICH veringert.
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  • mareike
    @ autor/übersetzer

    den test hier rein zu "klatschen" ob selbst gemacht oder nur übersetzt und dann den tread hier nicht zu betreuen empfinde ich als mangelhaft!
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  • ka0t
    Es sollte eine etwas eindeutigere Bezeichnung der Platten mit der neuen Blockgrösse geben, finde ich. Ich hoffe, das überall das 4 KB- Blockgrößenzeugs in der Artikelbeschreibung zu finden ist / als Warnung oder Kaufargument je nach einzusetzendem OS ^^
    Ein Jumpergefrickel beim Klonen einer sterbenden HDD auf ne neue WD oder sonstigen Spaß will ich mir definitiv ersparen- es soll bei Privatkunden stabil laufen und nicht ein paar bytchen schneller, die der Office- User eh nicht mehrkt.
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