De harde schijf anno 2011

Door Joep op zondag 3 juli 2011 04:24 - Reacties (12)
Categorie: -, Views: 3.666

De ontwikkeling van de harde schijf is sinds een jaar ogenschijnlijk vastgelopen, terwijl de solid state disk bezig is met een opmars. Dit komt voornamelijk door het bereikte plafond van PMR en het ontbreken van ondersteuning van GPT in OS-en/SATA-controllers en EFI. 4K sectoren zijn waarschijnlijk bedacht omdat PMR niet veel meer verbeterd kan worden, maar bieden geen soelaas. 2,5” HDD’s die de partitiedrempel van 2,2TB nog niet bereikt hebben, krijgen de volle aandacht en komen qua opslagruimte en prijs steeds dichterbij 3,5” HDD’s. Ook qua snelheid, want in de 3,5” form factor worden 7200 rpm modellen steeds meer verdrongen door 5400 rpm modellen.

Voor uitleg van bovenstaande termen e.d. die ik in deze blog-post niet ga geven, verwijs ik naar het interessante diepte-artikel op HWI dat me geÔnspireerd heeft dit te schrijven.

Deze ontwikkeling, of beter gezegd het gebrek aan ontwikkeling, zie ik met lede ogen aan. Ik wil helemaal geen RAID draaien, maar voor meer tweakers begint dit een optie/noodzaak te worden, aangezien 4/5TB HDD’s nu wel erg lang op zich laten wachten en FLAC/1080P/breedband/glasvezel/games van een paar DVD’s gemeengoed zijn geworden. Het DIY-NAS topic wordt steeds drukker en er is nu zelfs een storage showoff topic waar kerels pronken met hun over-the-top RAID setup.

Nu vraag ik mij het volgende af. Het lijkt slechts een kwestie van tijd voordat SSD’s zo goedkoop worden dat ze harde schijven verdringen, ook qua opslagruimte. Er bestaan bijvoorbeeld al 2TB 3,5” SSD’s en aangezien de ontwikkeling van SSD’s sneller verloopt, zal de HDD gewoon worden ingehaald, nu al in snelheid, maar uiteindelijk ook in opslagruimte en vervolgens prijs. Volgens een recente poll (link?) dachten de meeste tweakers dat het omslagpunt in 2017 (of was het 10 jaar later?) zou liggen als ik me niet vergis.

Tenzij...

HDD-fabrikanten terugkeren naar een archaÔsche form factor. Ik heb het over de drive bay waar de meeste tweakers nog amper gebruik van maken. Waar vaak alleen nog maar een verdwaalde fancontroller of optische drive in gepropt word. Ik heb het natuurlijk over de 5,25” drive bay. Of beter gezegd, de 5,75” form factor, want de foutieve benaming 5,25” slaat op de diameter van optische media, waarmee de form factor wordt aangeduid.

Misschien (lees: waarschijnlijk) vraag je je af: “Waarom, in gods naam teruggaan naar die lompe form factor?” Een beetje hardware-kenner kan de Quantum Bigfoot nog voor de geest halen. Lomp, luid en traag t.o.v. 3,5” schijven uit die tijd. Quantum was geen grote speler op de markt van harde schijven en werd eruit geconcureerd. Waarom zou bijvoorbeeld Seagate investeren in nieuwe apparatuur om een grotere form factor te produceren?

Nou, bedenk je het volgende eens...

De 2,5” HDD’s zijn de eerste die eruit worden geconcureerd door de SSD. 2,5” HDD’s zijn nu eenmaal de snelste niet, kosten 2 maal zoveel per GB als hun grotere broertjes en worden voornamelijk gebruikt in apparaten waar opslagruimte minder belangrijk is dan snelheid en geluidsproductie. Harde schijven lijken in de toekomst alleen bestaansrecht te hebben als opslagmedia voor desktops of in andere statische systemen. In desktops is er de ruimte, meer geluidsisolatie, koeling en worden harde schijven niet blootgesteld aan plotselinge beweging. Daarnaast kan de 5,75” drive bay, die tegenwoordig nog amper gebruikt wordt (want wie brandt er nog dvd's/brd's?), mooi nieuw leven ingeblazen worden om grotere HDD’s te herbergen.

Er kan dus beter de vraag gesteld worden: “Waarom vasthouden aan een form factor als schaalvergroting voorlopig nog in het voordeel van de harde schijf is?” Het is niet zo dat de 3,5” form factor bedacht is om de HDD te herbergen. De FDD heeft die eer. Waarom is er dan al die jaren vastgehouden aan een grootte die vroeger beter uitkwam dan tegenwoordig? Daarnaast is er in de huidige desktopbehuizingen net niet genoeg plaats om twee 3,5” HDD’s plat naast elkaar te monteren, terwijl 5,75” drive bay’s veel efficienter met de ruimte zouden kunnen omgaan. Bedenk daarnaast dat Intel en AMD een paar jaar geleden van 200 naar 300 mm wafers zijn overgestapt, vanwege, jawel, de prijsvoordelen van schaalvergroting.

Daarom wil ik nu dieper ingaan op de schaalvergroting die in mijn ogen noodzakelijk is om de harde schijf van de vergetelheid te redden.

De harde schijf die op dit moment de meeste tweakers aanspreekt is de Samsung EcoGreen F4EG of een soortgelijke harde schijf. Overigens zag ik liever dat Samsung een Spinpoint F4 met 2TB als eerste uitbracht en die vervolgens even goedkoop maakte als de eco-variant, maargoed, je kunt niet alles hebben. Deze harde schijf maakt amper geluid, heeft de beste prijs/GB verhouding, is zuinig en niet te duur absoluut gezien. Men is natuurlijk minder snel geneigd om een harde schijf te kopen die ondanks een betere prijs/GB verhouding, boven de 120 euro uitkomt. Dit komt tot op zekere hoogte door de voordelen van RAID, maar ook omdat het op een gegeven moment genoeg is. Dit geldt nog sterker voor SSD’s.

Laten we de belangrijkste specificaties van de HD204UI op een rijtje zetten:
  • 3,5”
  • 2TB
  • § 60,-
  • § 0,03 per GB
  • SATA-300
  • 5.400 rpm
  • 3 platters
  • 26.1 mm hoog
Het aantal platters is laag, aangezien 4/5 mogelijk is voor de 3,5” form factor en 2 voor de 2,5” form factor. De datadichtheid van de platters is daarnaast alweer verouderd. Er zijn nu al 3,5” platters op de markt met daarop 1TB en 2,5” platters met daarop 500GB. Waarom we nog geen 4/5TB HDD’s zien, heb ik in de inleiding al uitgelegd. Toch zijn ze met de huidige technologie te produceren. Lame. Maargoed, over een tijdje zijn we het kip-ei-verhaal voorbij en zullen deze HDD’s te kopen zijn. Tot die tijd moeten we genoegen nemen met 3TB HDD's die naar verhouding veel duurder zijn dan de harde schijf hierboven.

Nu komen we bij het leuke gedeelte van deze blog, we gaan speculeren en schatten. Stel dat er een 5,75” HDD gemaakt zou worden met hedendaagse technieken, hoeveel TB zou deze HDD dan kunnen opslaan en hoeveel beter zou deze presteren?

De opslagcapaciteit van een harde schijf hangt af van de diameter van de platter, de diameter van de rotor, de platterdikte, dus het aantal platters en de datadichtheid. In het geval van de HD204UI is de diameter van de platter 3,5 * 25,4 (inch) – 5mm = ongeveer 84 mm. Waarom die 5 mm eraf? Omdat de drive bay 88,9 mm breed is, maar de metalen behuizing van de harde schijf ook plaats in beslag neemt. De rotordiameter is op het oog zo’n 20 mm. Een grotere rotor betekent minder opslagruimte rond de as van de platter. De platterdikte is van de HD204UI is niet optimaal. Deze is namelijk (26,1 – 5) / 3 = 7 mm per platter. 12,5 en 9,5 mm dikke 2,5” HDD’s zijn wat platterdikte betreft veel efficiŽnter. Deze kunnen namelijk respectievelijk 3 of 2 platters bevatten, wat neer komt op 12,5 – 9,5 = 3 mm per platter. De meest ideale 3,5” HDD zou dus (26,1 – 3,5) / 3 = zeg zo’n 7 platters van 1 TB elk kunnen bevatten. Dit zou moeten kunnen als ze bij Seagate en Samsung wat meer aandacht zouden geven aan de platterdikte i.p.v. de datadichtheid, die waarschijnlijk veel duurder is om verder te ontwikkelen. 4K sectoren waren simpel, goedkoop en snel te ontwikkelen (aanname) en nu lijkt mij platterdikte, niet datadichtheid, het volgende verbeterpunt, maargoed, de knappe koppen bij Seagate/Samsung zullen het wel beter weten dan ik (ook een aanname).

Een 5,75” drivebay is 41.3 mm hoog en zou dus (41.3 – 3.5) / 3 = zeg zo’n 12 platters kunnen herbergen. Deze platters zouden daarnaast een grotere diameter hebben en we nemen aan een even grote rotor. Het platteroppervlakte neemt dan toe van π (84 / 2)2 - π (20 / 2)2 = 5227.6 mm2 naar π ((5,75 * 25,4 – 5) / 2)2 - π (20 / 2)2 = 15311.4 mm2. Een 5,75” platter zou dus bijna 3 keer zoveel data kunnen bevatten dan een 3,5” platter. 12 * (15311.4 / 5227.6) = ruim 35TB. De ideale 3,5” HDD kan dus met huidige technologie theoretisch 7TB bevatten en de ideale 5,75” HDD 35TB. Dat is dus een factor 5 verschil.

De kosten voor een 5,75” HDD zullen uiteraard ook groter uitpakken. Hoeveel is onduidelijk, omdat ik niet weet waar het meeste geld in gaat zitten wat betreft HDD-onderdelen. Ik vermoed de platters, maar aangezien we gebruik maken van al bestaande platterdichtheden, gok ik een factor 2,5 die vooral door hogere grondstofkosten veroorzaakt wordt.

Rest nog de volgende vraag: “Hoeveel sneller?” We laten de rotatiesnelheid en hoeveelheid cache buiten beschouwing. De minimale doorvoersnelheid zal niet verbeteren vanwege de even grote rotor. De maximale doorvoersnelheid wel, met een factor (5,75 * 25,4 – 5) / (3,5 * 25,4 – 5) = 1,68. Ik weet niet hoe snel 1TB/platter HDD’s zijn, maar ik gok dat Sata II nog zal voldoen (140 x 1,68 = 235MB/s). Vanwege de grotere omtrek van de platters, zou bij een rotatiesnelheid hoger dan 5400 rpm, Sata III nodig zijn om de doorvoersnelheid niet te beperken.

Concluderend:
De schaalvoordelen van 5,75” harde schijven zijn wat mij betreft duidelijk. Stel je voor, 4 van deze schijven in RAID5 ^^ 100TB opslagruimte voor de geschatte prijs van 750 euro! :9~ (In your dreams :Z) De SSD maakt z’n opmars en de tijd lijkt me rijp om juist nu in te zetten op 5,75” HDD’s. Jammergenoeg zal dit waarschijnlijk niet gebeuren (te groot en lomp terwijl elektronica steeds kleiner wordt, teveel moeten investeren in nieuwe apparatuur en/of in een toch al verloren strijd tegen de SSD), dus rust zacht harde schijf. Het was leuk je gekend te hebben...

P.S. Het is laat :O