Analyysi: millainen vaikutus on siirtymisellä 4 KB sektoreihin?

Hitaasti, mutta varmasti 4 kilotavun kokoiset sektorit ovat syrjäyttämässä ”vanhanmalliset” 512 tavun kokoiset sektorit kovalevyjen pienimpänä tallennusyksikkönä. Kaikki kiintolevyvalmistajat aikovat siirtyä uuteen kokoluokkaan tammikuuhun 2011 mennessä. Uusien tietokoneiden ostajien ei tarvitse huolehtia muutoksesta, mutta siirtymässä on muutamia sudenkuoppia, jotka on syytä ottaa huomioon.

Ensimmäiset 4KB kokoisia sektoreita käyttävät asemat tulivat markkinoille noin vuosi sitten kohtalaisen hiljaisesti. Isompiin sektoreihin siirtymisestä on hyötyä kiintolevyvalmistajille, mutta muutos on yleensä täysin näkymätön loppukäyttäjän kannalta. Ainakin silloin, kun käytössä on uudehko käyttöjärjestelmä, kuten Windows Vista SP1-päivityksellä varustettuna tai Windows 7. Vanhemmat Windows-versiot saattavat kärsiä suorituskyvyn laskusta 4KB sektoreita käyttävien asemien kanssa.

Tästä syystä päätimme tutkia millainen olisi pahin mahdollinen tilanne käyttäjän kannalta. Tässä artikkelissa analysoidaan uutta tekniikkaa ja lopussa annamme muutamia suosituksia uuden tyyppisten kiintolevyjen käytöstä. Artikkelin tiedot pätevät siis kaikkiin uusiin kiintolevyihin alkaen tammikuusta 2011.



512 tavusta 4 kilotavuun

Sektori on kiintolevyn pienin tallennusyksikkö ja se on aina ollut 512 tavun kokoinen. Se oli järkevä yksikkö niihin aikoihin, kun kiintolevyjen kokonaiskapasiteetti mitattiin megatavuissa tai korkeintaan muutamissa gigatavuissa, sillä sektorin koko on pienin mahdollinen määrä tilaa, minkä levylle tallennettava tiedosto kuluttaa, vaikka tallennettava tiedosto olisikin tätä pienempi. Tästä johtuen oli kannattavaa pitää sektorin koko pienenä, jotta tallennustilaa haaskaantuisi mahdollisimman vähän.

Nykyoloissa 512 tavun koko on kuitenkin muuttunut rajoitteeksi. Nykyään keskimääräinen tiedostokoko on huomattavasti enemmän kuin 512 tavua, mikä kääntää koko tallennustilan haaskauksen ajatuksen toisinpäin. Tämä johtuu siitä, että jokaiselle 512 tavun tietomäärälle lasketaan virheenkorjauskoodi, Error Correcting Code (ECC) ja kuten kuvitella saattaa, myös virheenkorjauskoodi vaatii tallennustilaa. Sanomattakin on siis selvää, että yksi 4096 tavun sektori vaatii vähemmän ECC-tietoa kuin kahdeksan kappaletta 512 tavun sektoreita, ainakin jos ECC-algoritmit pysyvät muuttumattomina. Lopputuloksena koko levyn varsinainen tallennuskapasiteetti nousee, kun ECC-koodien viemä ylijäämätila saadaan tehokkaammin käyttöön.

Kapasiteetin kasvattaminen 4KB sektoreilla
Kiintolevyvalmistajat pitävät siis muutosta erittäin houkuttelevana tapana kasvattaa tallennuskapasiteettia. Muutoksen hyvä puoli on myös se, että se on myös arkkitehtuurin kannalta erittäin järkevä ratkaisu, koska myös muissa tärkeissä kohteissa (kuten x86-alustan muistissa ja monissa tiedostojärjestelmän osissa) käytetään 4KB kokoisia osia. Tämän lisäksi sektoreiden koon kasvattaminen on kohtalaisen pieni muutos, eikä se vaadi laitteistojen kannalta suuria muutoksia (koska se liittyy pelkästään tallennustiheyden käyttöön). Vielä viimeiseksi, niin kutsuttu Advanced Format –tekniikka mahdollistaa tehokkaammat ECC-algoritmit, mikä on tärkeää tallennuskapasiteetin kasvaessa jatkuvasti.

Otimme testiin kaksi 2,5” SATA-levyä ja vertailimme suorituskykyä 512 tavun ja 4 kilotavun sektoreiden välillä sekä tutkimme millainen olisi pahin mahdollinen tilanne vanhempien käyttöjärjestelmien käyttäjän kannalta. Nämä tulokset pätevät mihin tahansa 4KB sektoreita käyttävään asemaan, eikä pelkästään nyt testattuun.