Nell'ambito delle analisi prestazionali degli hard disk ultimamente si è venuta ad affiancare, oltre ai soliti test WinBench per le analisi a basso livello, un test per stabilire le prestazioni "reali" di un hard disk in condizioni simulate di utilizzo ordinario. Senza togliere nulla ai test Winbench, che offrono risultati senza dubbio indispensabili ai fini della corretta comprensione delle caratteristiche di un hard disk, i limiti di alcuni risultati da essi forniti sono venuti alla luce. Un esempio su tutti: misurazione del transfer rate. Con WinBench è facile ottenere ottimi risultati di transfer rate massimo (con i dispositivi più recenti fino a 40.000 Kb./sec.!), ma essi corrispondono alla realtà di tutti i giorni, ovvero si può affermare che il disco legge davvero quella quantità di dati nell'unità di tempo con un utilizzo comune? La risposta è no.

I motivi sono molteplici: i test con WinBench sono effettuati simulando una lettura sequenziale di dati, quindi i risultati ottenuti sono del tutto teorici, poichè un hard disk utilizzato comunemente non avrà mai una distribuzione di dati sui piatti tali da ricreare una situazione anche solo simile a quella dei test. Contando inoltre la naturale frammentazione dei dati sul disco la lettura di un file può comportare, nella realtà quotidiana,  continui "salti" da un punto all'altro del disco, con conseguente coinvolgimento del tempo di accesso ai dati (nella lettura sequenziale la testina legge in continuazione senza "saltare" tracce o zone del disco).

Facile dunque immaginare un drastico ridimensionamento delle prestazioni reali in seguito a queste considerazioni. Il problema è comunque di difficile soluzione: come fare a fornire un quadro che sia quantomeno avvicinabile al comportamento reale? A questo punto introduciamo lo I/OMeter test di Intel, che si prepone come obiettivo proprio quello di aiutarci a capire quali siano le vere prestazioni di un hard disk e non solo.

Con il termine I/OMeter si intende letteralmente la misurazione degli input/output che il sistema riesce a gestire. Questo test, sviluppato da Intel, permette di simulare in maniera abbastanza realistica il comportamento di un hard disk (ma non solo, si possono quantificare anche le prestazioni dei controllers o di una rete) e le relartive prestazioni negli ambiti di lavoro più disparati, permettendo di configurare diversi carichi di lavoro e di situazioni.

Abbastanza complesso da impostare ed interpretare, questo test prevede impostazioni create su misura. Nel nostro caso, al fine di stabilire una corretta medodologia di test, abbiamo deciso di sviluppare 3 modelli di accesso possibili, che permettano di simulare la modalità di lavoro di un sistema.

Modello File Server

Per sistema File Server si intende una postazione di lavoro in cui vengono svolte le operazioni più comuni con programmi residenti sulla macchina stessa; una grandissima parte dei PC in uso possono essere considerati di questo tipo.
In base a quello che è lo standard per questo tipo di test, si è deciso di suddividere le operazioni in "blocchi" di accessi. Un esempio per meglio spiegarsi: la prima riga della tabella indica una percentuale del 10% con pacchetti di 0.5 KB, i quali verranno nell'80% dei casi letti e nel 20% scritti, che saranno disposti sul disco in maniera casuale al 100%, cioè non con una disposizione sequenziale.

Il test quindi provvederà ad accedere a questa percentuale di dati nel modo sopra descritto. La divisione del 100% dei dati in sottogruppi in diverse percentuali è resa necessaria dalla estrema variabilità di tipologie di programmi residenti su un File Server, che utilizzano pacchetti di dati di dimensioni differenti. La maggior parte delle applicazioni utilizza pacchetti da 4KB, per cui ne viene dato un peso del 60% sul totale dei dati.

La casualità della disposizione dei dati è stata impostata al 100% in quanto anche frammentazioni di dati minime richiedono lo spostamento della meccanica da un settore all'altro; i dati presenti su un hard disk risultano sempre frammentati, anche in seguito a deframmentazione il disco tenderà a frammentarsi al primo utilizzo.

In seguito ad una deframmentazione inoltre non è detto che alla disposizione sequenziale dei dati corrisponda una disposizione sequenziale di dati che il sistema deve leggere: i dati possono essere sequenziali (seppur per poco), ma è molto probabile che i pacchetti che il sistema deve leggere non lo siano e si trovino in zone del piatto non adiacenti.

Modello Workstation

Per sistemi di tipo Workstation si intendono quelle macchine che utilizzano programmi abbastanza impegnativi per le risorse del sistema, come ad esempio software per l'editing audio/video, modellazione 3D eccetera. La media dei programmi più diffusi sembra fare uso di pacchetti da 8 KB, quindi per la totalità del modello Workstation si è deciso di utilizzare questo pacchetto nel 100% dei casi, sempre tenendo a 80/20 il rapporto lettura/scrittura ed una casualità della disposizione dei dati su disco del 100%.

Modello Database

Un sistema dedicato al database svolge fondamentalmente funzioni di immagazzinamento e lettura dati, spesso con pacchetti di dati abbastanza piccoli  e costanti per quasi tutti i software. Abbiamo deciso di confermare lo standard, utilizzando pacchetti di 8 KB con percentuale di scrittura superiore agli altri modelli, essendo questi sistemi più soggetti di altri all'immagazzinamento frequente di dati, quindi più coinvolti saranno i processi di scrittura.

Numero di I/O richiesti

Resta da stabilire il livello di carico per ogni modello; abbiamo introdotto 5 carichi possibili, ovvero quante operazioni il sistema richiede in contemporanea. Operazioni come il notepad di Windows, per esempio, richiedono circa 5 I/O; la deframmentazione può superare le 100 richieste di I/O. Da qui la necessità di stabilire dei livelli di carico, per vedere il comportamento dei dischi da situazioni di uso "tranquillo" a quelle sotto stress.

Nella tabella seguente sono riportati i carichi che abbiamo utilizzato (e utilizzeremo in futuro) nel test:

I carichi utilizzati sono di "peso" crescente, andando dal Base (situazione che nell'utilizzo comune non si verifica quasi mai) all'Elevato, con 256 operazioni di Input/Output contemporanee, al fine di osservare il comportamento dell'hard disk e dei relativi valori di riferimento standard, come il transfer rate e i tempi di accesso, nelle determinate situazioni.

Avremo dunque 15 situazioni differenti, 5 carichi per ogni modello di sistema.

Ogni situazione fornirà a sua volta 5 risultati che riguardanti le prestazioni osservate:

• I/O per secondo: questo parametro indica la media delle richieste completate in un secondo, dove una richiesta è un pacchetto letto o scritto, ad esempio di 8K nel modello Database.
• MBps: direttamente legato al precedente parametro, questo valore indica la quantità espressa in MB/sec. di dati letti o scritti in un secondo, una sorta di transfer rate istantaneo, questa volta effettivo
• I/O average response time: espresso in millisecondi, questo valore indica il tempo necessario a completare al richiesta da parte del sistema, espressa in millisecondi.
• CPU Utilization: percentuale di occupazione processore, in questo caso quella necessaria al completamento della richiesta da parte del sistema.
• CPU Effectiveness: parametro ottenuto dividendo il numero di I/O per la percentuale di utilizzazione del processore, fornisce un buon termine di paragone con altri supporti.

Al fine di valutare in modo oggettivo le prestazioni degli hard disks, quali tempo di accesso, velocità in lettura e scrittura ecc., si è scelto di utilizzare sempre, per questa e per le future prove, una postazione presente nel nostro laboratorio configurata come segue:

• Processore Pentium III 700E
• 128 MB ram PC133
• motherboard Chaintech CT 6OJV2 socket 370
• Hard disk di boot IBM Deskstar DJNA 371350 13 GB.
• Chipset Intel 815E
• Sistema Operativo Windows 2000 Professional
• Controller SCSI Adaptec 29160, Ultra Wide 160

Per quanto riguarda il test degli hard disks si è scelto di utilizzare i benchmark Ziff Davis Winbench 99 ed I/Ometer di Intel (Beta Version 1999.10.20).

L'hard disk SCSI è stato collegato al controller Adaptec 29160 sul canale LVD.

Passiamo ad un esempio pratico. Saranno comparate le prestazioni di due hard disk tutto sommato abbastanza simili come prestazioni secondo i test WinBench, ovvero il Quantum Atlas SCSI 36 GB 10.000rpm e l'IBM DTLA 307030 30GB, per adesso il più veloce hard disk EIDE testato.

These results were obtained using Iometer version 1999.10.20 beta, Copyright 1999 by Intel Corporation. Intel does not endorse any Iometer results.
Risultati ottenuti utilizzando Iometer version 1999.10.20 beta, Copyright 1999 by Intel Corporation. Intel non sottoscrive in nessun modo i risultati ottenuti.

E' sufficiente anche una superficiale visione delle tabelle relative alle prestazioni fatte registrare dall'IBM DTLA e dal Qauntum Atlas 10K II (tabella sottostante) per capire quale "abisso" prestazionale separi i due dischi. Nel modello File Server, ad esempio, con un carico elevato, utilizzando la stessa macchina di test, l'IBM ha portato a temine 135 operazioni I/O complete; il Quantum 262. Siamo nell'ordine quasi del 100% di operazioni in più nell'unità di tempo, che si traduce di fatto in una velocità quasi doppia nel portare a termine processi coinvolti nel normale utilizzo di programmi. Per carichi di lavoro inferiori la differenza non è così elevata ma rimane comunque mediamente circa l'80% superiore a favore del dispositivo SCSI.

These results were obtained using Iometer version 1999.10.20 beta, Copyright 1999 by Intel Corporation. Intel does not endorse any Iometer results.
Risultati ottenuti utilizzando Iometer version 1999.10.20 beta, Copyright 1999 by Intel Corporation. Intel non sottoscrive in nessun modo i risultati ottenuti.

L'ordine di grandezza della differenza di prestazioni si può notare praticamente in tutti i risultati, tranne che per la percentuale di occupazione del processore, comunque a livelli bassissimi in entrambi i casi. Il valore di average response time assume quindi il ruolo di protagonista, poichè la maggiore velocità con cui il disco accede ai dati è direttamente proporzionale alle prestazioni effettive, in quanto in lettura non sequenziale la meccanica deve continuamente spostarsi da una zona all'altra del disco; la qualità e la velocità del dispositivo SCSI quindi non possono che essere fattori altamente determinanti al fine prestazionale complessivo.

E' interessante notare quanto venga ridimensionato il valore di transfer rate; a fronte di un risultato di oltre 41.000 KB/sec. fatto registrare in lettura sequenziale dall'hard disk Quantum Atlas 10K II, in situazioni ordinarie con il 20% delle operazioni effettuate in scrittura e l'80% in lettura la quantità di dati trasferiti in MB scende drasticamente al massimo a poco meno di 3, contro un 1,5 dell'IBM   DTLA.

I risultati dei nostri test hanno permesso di trarre delle conclusioni abbastanza chiare riguardo alle differenze fra hard disks EIDE e SCSI. Innanzitutto la differenza di prestazioni, che si è rivelata abissale utilizzando il test I/Ometer, differenza che non sarebbe emersa giudicando i dischi alla base dei soli risultati ottenuti con WinBench. Il dispositivo Quantum Atlas 10K II ha dimostrato di valere il prezzo che costa, pienamente giustificato dalle prestazioni offerte e per nulla comparabili ai dispositivi EIDE.

Vero è che l'utilizzo di dischi SCSI di questo livello è giustificabile in ambito esclusivamente professionale, magari su server o workstation, in ragione delle prestazioni, lasciando ai comunque ottimi dispositivi EIDE il settore home, anche in ragione dell'attuale vantaggioso rapporto qualità/prezzo.

Lontani ancora dunque dall'avvicinamento delle prestazioni fra le due interfacce, nonostante gli enormi progressi dei supporti EIDE, che comunque rappresentano un'ottima soluzione per chi non necessita di prestazioni ai massimi livelli.