Der ideale Datenspeicher besitzt eine große Kapazität, ist sofort betriebsbereit, sehr schnell und braucht kaum Strom. Festplatten können riesige Datenmengen speichern und diese auch schnell zur Verfügung stellen. Allerdings brauchen sie beim Start einige Sekunden für ihren eigenen Boot-Vorgang.
Auch bei der Leistungsbilanz sieht es nicht gut aus: Der Antriebsmotor für die Datenscheiben nimmt gerade beim Hochlaufen eine Menge Strom zu sich. Und im laufenden Betrieb sind es beispielsweise rund 10 Prozent des gesamten Energiebedarfs eines Notebooks.
Mit Hybrid-Festplatten sollen beide Nachteile „entschärft“ werden. Die Integration von 256 MByte Flash-Speicher auf der Festplatte ergibt das Hybrid-Modell. Der im Laufwerk eingebaute Flash-Speicher soll verhindern, dass bei häufig benötigten Dateien ständig Zugriffe auf die rotierenden Scheiben erfolgen. Die positive Folge: Mehr Performance und weniger Energiebedarf; die Magnetscheiben und Schreib-/Leseköpfe ruhen öfter.
Im TecChannel-Testlabor vergleichen wir Samsungs Hybrid-Festplatte SpinPoint MH80S HM16HJI gegen die SpinPoint M80S HM160JI, die bis auf den fehlenden Flash-Speicher identisch ist. Damit können wir im Praxistest mit dem Notebook Lenovo 3000 N200 direkte Aussagen über den Vorteil der Hybrid-Technologie treffen. Das Hybrid-Drive überrascht mit unerwarteten Ergebnissen.
Hybrid: schneller, sparsamer & robuster
Festplatten besitzen einen Cache aus DRAM mit typischen Größen von 2, 8 oder 16 MByte. Damit puffern und reorganisieren die Laufwerke die Daten, um dann in optimierter Sequenz die Schreib-/Leseköpfe anzusteuern. Bereits im Cache befindende Daten müssen bei erneutem Zugriff so auch nicht vom Medium gelesen werden, die Performance erhöht sich.
Hybrid-Festplatten besitzen neben dem DRAM-Puffer zusätzlich einen „parallelen“ Flash-Speicher. Der wesentlich größere Flash-Speicher hält gezielt Daten von Applikationen und dem Betriebssystem vorrätig. Boot-Vorgänge und das Laden von Programmen sollen schneller ablaufen. Laut Samsung reduziert sich die Boot-Zeit um bis zu 30 Prozent – abhängig vom verfügbaren Hauptspeicher sowie Prozessor.
Hybrid-Drives „erwachen“ auch schneller aus dem Schlafmodus, weil die Daten bei bestimmten Betriebssystem- und Applikationsaktivitäten sofort im Flash-Speicher bereitstehen, die Magnetscheiben müssen nicht bei jedem Zugriff aus dem Ruhezustand hochfahren. Durch diesen Effekt sparen die Hybrid-Festplatten Energie. Laut Samsung läuft der Motor des Hybrid-Laufwerks im Vergleich zu einem herkömmlichen Modell 46 Prozent weniger.
Laut Microsoft sind allerdings mindestens 120 bis 256 MByte Flash-Speicher bei Hybrid-Festlatten notwendig, um signifikante Vorteile in der Performance und beim Energiesparen zu erreichen. Erste Hybrid-Festplatten, wie die von TecChannel getestete Samsung SpinPoint HM160HJI, besitzen 256 MByte Flash-Speicher.
Ein weiterer Vorteil von Hybrid-Festplatten ist deren im durchschnittlichen Betrieb höhere Schockresistenz. Beim Lesen der Daten aus dem Flash-Speicher bleiben die Schreib-/Leseköpfe länger in der Parkposition. Samsung zufolge erhöht sich die Robustheit der Hybrid-Festplatte bei typischen Workloads um zirka 50 Prozent.
Erforderlich: Windows Vista mit Ready Drive
Um den Flash-Speicher der Hybrid-Festplatten zu nutzen, ist Microsofts Windows Vista als Betriebssystem Voraussetzung. Die Funktion „Ready Drive“ von Vista zeichnet für die Unterstützung der Hybrid-Laufwerke verantwortlich.
Ein Dataflow Management Layer von Vista entscheidet, welche Daten für den Flash-Speicher der Hybrid-Festplatte relevant sind. Entsprechend kommuniziert das Betriebssystem über das neue NV Cache Command Set des ATA8-ACS-Standards mit der Festplatte. Die Festplattenelektronik leitet diese Daten dann über den im Laufwerk integrierten Flash-Memory-Controller auf den nichtflüchtigen (NV: non volatile) Flash-Speicher. Per „OEM-Pinning“ kann über die Registry bestimmten Applikationsdateien auch Flash-Speicher zugewiesen werden. Beispielsweise sind bei einer Flash-Speichergröße von 256 MByte für OEM Pinned Data 79 MByte reservierbar.
Ready Drive organisiert Schreibzugriffe auf den Flash nach bestimmten Algorithmen, um die „Abnutzung“ der Flash-Speicherzellen zu minimieren. Diese Aufgabe übernimmt bei Hybrid-Festplatten in der Regel der integrierte Flash-Controller selbst.
Die Vista-Technologie Ready Drive unterstützt bei Hybrid-Festplatten eine maximale Flash-Speichergröße von 2 GByte. Die Laufwerke sollten allerdings mindesten 50 MByte integriert haben, sonst nutzt Windows Vista den NV-Cache nicht. Reduziert sich die Flash-Speichergröße auf weniger als 50 MByte – durch deaktivierte defekte Speicherzellen – so steuert Vista Hybrid-Festplatten wie normale Laufwerke an.
Achtung: Hybrid Power Mode aktivieren
Windows Vista erkennt Hybrid-Festplatten bei der Installation automatisch und benötigt keine speziellen Treiber. Um die Energiespareffekte durch die Hybrid-Festplatte zu nutzen, müssen bei den Energieschemata bestimmte Optionen aktiviert sein. In den erweiterten Energieeinstellungen ist bei der Festplatte die Option „Windows Hybrid Hard Disk Power Savings Mode“ zu aktivieren.
Laut Microsoft reduziert sich durch den „Windows Hybrid Hard Disk Power Savings Mode“ der Energiebedarf eines Notebooks um fünf Prozent – typischerweise benötigen Festplatten zirka acht bis zehn Prozent des Gesamtenergiebedarfs.
Achtung: Die Option „Hybriden Standbymodus zulassen“ (bei englischer Version: „Allow hybrid sleep“) in den erweiterten Energieeinstellungen ist unabhängig von Hybrid-Festplatten. Bei diesem Modus speichert Vista – wenn der Stand-by-Modus aktiviert wird – den Betriebssystemzustand in den Arbeitsspeicher und parallel auf Festplatte. Beim Einschalten des PCs/Notebooks werden die Betriebssystemumgebung und die aktiven Applikationen aus dem Arbeitsspeicher wiederhergestellt. War während der Stand-by-Phase der Strom weg, so lädt Vista seinen Zustand von der Festplatte.
Benchmark-Vorbetrachtung
Die von TecChannel gestestete Hybrid-Festplatte Samsung SpinPoint MH80S Modell HM16HJI im 2,5-Zoll-Format bietet 160 GByte Kapazität. Das Laufwerk mit SATA-Schnittstelle arbeitet mit 5400 U/min und verfügt über einen 8 MByte großen Datenpuffer. Den integrierten Flash-Speicher dimensionierte Samsung auf 256 MByte.
Als baugleiches Modell ohne Flash-Speicher gibt es von Samsung die SpinPoint M80S HM160JI. Die Festplatte besitzt ebenfalls 8 MByte Daten-Cache und verfügt über identische Magnetscheiben. Die sequenziellen Datentransferraten sowie die Zugriffszeiten der SpinPoint MH80S und M80S sind identisch.
Alle Tests der Samsung Hybrid-Festplatte führen wir praxisrelevant in dem Notebook Lenovo 3000 N200. Der mobile Rechner arbeitet mit einem Core 2 Duo T7100 mit 1,80 GHz Taktfrequenz und verfügt über 1 GByte Arbeitsspeicher. Einfaches Tauschen der Hybrid-Festplatte SpinPoint MH80S mit der SpinPoint M80S zeigt direkt die Unterschiede der Laufwerke in Bezug auf die Performance, Startzeiten und Akkubetriebsdauer des Notebooks.
Als Betriebssystem setzen wir Windows Vista Ultimate ein. Neben den Datentransferraten im Schreib-, Lese- und Kopierbetrieb der Laufwerke ermitteln wir die Ladezeiten des Betriebssystems sowie die Systemperformance des Notebooks mit beiden Samsung-Drives. Außerdem messen wir die Akkulaufzeiten des Lenovo 3000 N200 im Einsatz mit der Hybrid-Festplatte sowie dem „herkömmlichen“ Modell.
Als Benchmarks für die praxisnahen Lese-, Schreib- und Kopierraten der Festplatten dient tecMark. Die Systemleistung wird mit Bapco SYSmark2007 Preview ermittelt. Die maximale Akkulaufzeit ermitteln wir mit dem speziell für TecChannel angefertigten Messgerät TecSimulator. Das Messgerät simuliert die Tastatureingaben eines Anwenders.
Neben der maximalen Laufzeit verifizieren wir auch das Durchhaltevermögen des Geräts bei der Konfiguration auf volle Leistung und hoher CPU-, Grafik- und Festplattenauslastung.
Praxiswerte: Lesen
Im Diagramm wird die Datentransferrate von Samsungs Hybrid-Festplatte im Vergleich zum Modell ohne Flash-Speicher beim Lesen von Dateien unter Windows Vista Ultimate dargestellt. Die Werte wurden mit tecMark ermittelt und zeigen die Leserate in MByte/s.
Praxiswerte: Schreiben
Im Diagramm wird die Datentransferrate von Samsungs Hybrid-Festplatte im Vergleich zum Modell ohne Flash-Speicher beim Schreiben von Dateien unter Windows Vista Ultimate dargestellt. Die Werte wurden mit tecMark ermittelt und zeigen die Schreibrate in MByte/s.
Praxiswerte: Kopieren
Im Diagramm wird die Datentransferrate von Samsungs Hybrid-Festplatte im Vergleich zum Modell ohne Flash-Speicher beim Kopieren von Dateien unter Windows Vista Ultimate dargestellt. Die Werte wurden mit tecMark ermittelt und zeigen die maximale Kopierrate in MByte/s.
Vista: Startzeit
Wie lang Windows Vista Ultimate für den kompletten Startvorgang benötigt, zeigt das folgende Diagramm. Im Notebook Lenovo 3000 N200 arbeitet für den Vergleich wechselweise Samsungs SpinPoint HM16HJI (Hybrid) und HM160JI.
Vista: Zeit Herunterfahren
Wie lang Windows Vista Ultimate für das komplette Herunterfahren benötigt, zeigt das folgende Diagramm. Im Notebook Lenovo 3000 N200 arbeitet für den Vergleich wechselweise Samsungs SpinPoint HM16HJI (Hybrid) und HM160JI.
Vista: Speicherzeit für Ruhezustand
Beim Versetzen des Notebooks in den Ruhezustand (Hibernate) speichert Windows Vista den aktuellen Status der Arbeitsumgebung auf das Laufwerk und schaltet das System dann aus. Wir messen die Zeit, die das Lenovo 3000 N200 mit der Samsung SpinPoint HM16HJI (Hybrid) und HM160JI für den Hibernate-Mode benötigt.
Windows: Ladezeit aus Ruhezustand
Beim Starten von Windows Vista Ultimate aus dem Ruhezustand (Hibernate) lädt das Betriebssystem den vorher abgespeicherten Status der Arbeitsumgebung vom Laufwerk. Wir messen die Zeit, die das Lenovo 3000 N200 mit der Samsung SpinPoint HM16HJI (Hybrid) und HM160JI für den Hibernate-Start benötigt.
Applikationen: Ladezeit von 3ds Max
Hybrid-Festplatten sollen das Starten von Anwendungen deutlich beschleunigen können. Am Beispiel von Autodesk 3ds Max 8, einer professionelle Software für 3D-Modeling, Animation und Rendering, überprüfen wir die Ladezeit der Anwendung mit der Samsung SpinPoint HM16HJI (Hybrid) und HM160JI.
Zuerst messen wir die Startzeit von 3ds Max 8, wenn Windows Vista neu gestartet wird und die Applikation vorher noch nicht geladen war:
Beim wiederholten Laden von 3ds Max 8 – ohne Neustart des Betriebssystems – zeigen sich folgende Unterschiede:
Systemleistung: SYSmark2007
Mit dem Benchmark-Paket SYSmark2007 Preview bietet BAPCo eine aktualisierte Version zur Ermittlung der Systemleistung. Wie bei der Vorgängerversion SYSmark 2004 SE kommen 17 Anwendungen zum Einsatz, deren Zusammensetzung hat sich allerdings geändert. Der neue Benchmark enthält vier Workload-Szenarios: E-Learning, Office Productivity, Video Creation und 3D-Modeling.
Für das Notebook Lenovo 3000 N200 ermitteln wir die Systemleistung wechselweise mit Samsungs SpinPoint HM16HJI (Hybrid) und HM160JI.
Maximale Akkulaufzeit
Unterwegs wird das Notebook oft zum Schreiben und für andere Büroarbeiten verwendet. Dabei nutzt man die zur Verfügung stehenden Powermanagement-Funktionen zum Verlängern der Akkulaufzeit. Die maximale Laufzeit der Notebooks ermitteln wir mit dem speziell für TecChannel angefertigten Messgerät tecSimulator. Das Messgerät simuliert die Tastatureingaben eines Anwenders. Die CPU-Belastung ist bei diesem Test sehr gering.
Bei Windows Vista sind für die Samsung SpinPoint HM16HJI (Hybrid) und HM160JI identische Energiesparfunktionen aktiviert. Bei der Hybrid-Festplatte wird zusätzlich das zur Verfügung stehende Feature „Windows Hybrid Hard Disk Power Savings Mode“ genutzt.
Akkulaufzeit unter Volllast
Wie lang hält das Notebook mit einer Akkuladung durch, wenn es bei voller Taktfrequenz maximal belastet wird? Dieser Frage gehen wir mit dem Belastungstest aus unserer Benchmark-Suite tecMark nach. Das Programm fordert Prozessor, Grafikchip und vor allem die Festplatte gleichzeitig.
Fazit
Die von TecChannel getestete erste Hybrid-Festplatte Samsung SpinPoint HM16HJI hinterlässt einen durchweg positiven Eindruck. Neben der merklich gesteigerten Systemperformance von acht Prozent beschleunigt das Hybrid-Modell auch das Starten von Applikationen. Die maximale Akkulaufzeit profitiert ebenfalls von der Hybrid-Technologie.
Natürlich sind die Vorteile der Hybrid-Festplatte oft weniger eklatant als bei einer puren Flash-Festplatte. So funktioniert das Booten von Vista mit einem Flash-Laufwerk beispielsweise tatsächlich doppelt so schnell, die Hybrid-Festplatte schafft dies immerhin 15 Prozent schneller. Dafür hält sich der Aufpreis von zirka 20 Euro für das Hybrid-Modell gegenüber einer „normalen“ 2,5-Zoll-Festplatte in Grenzen. Auch in der Kapazität sind keinerlei Abstriche zu machen.
Die von Intel deklarierten Vorteile der konkurrierenden Flash-Technologie Turbo Memory verpufften in der Praxis. Viele Notebook-Hersteller verzichten deshalb auf Intels Turbo Memory. Die Hybrid-Festplatten finden mit ihrer Verfügbarkeit dagegen zunehmend den Weg in Notebooks, wie beispielsweise bei Samsung und neu auch bei Dell.
So erwarten die Marktforscher von IDC, dass bis zum Jahr 2010 bereits 42 Prozent aller ausgelieferten Festplatten bei Notebooks Hybrid-Modelle sein werden. Ab Juni 2008 sind Hybrid-Festplatten zudem Voraussetzung für Microsofts Vista Premium Logo. (cvi)