Nouvel article : Test des disques durs de 14 à 16 To : non seulement plus gros, mais meilleurs

La capacité des disques durs continue d’augmenter, mais le taux de croissance n’a cessé de diminuer ces dernières années. Ainsi, pour lancer le premier disque de 4 To après la mise en vente des disques durs de 2 To, l'industrie n'a mis que deux ans, il a fallu trois ans pour atteindre la barre des 8 To et il a fallu encore trois ans pour doubler la capacité d'un disque de 3,5 To. Le disque dur de XNUMX pouces n'a réussi qu'une seule fois en cinq ans.

La dernière percée a été réalisée grâce à toute une liste de solutions innovantes. Aujourd'hui, même des conservateurs comme Toshiba, qui refusaient jusqu'à récemment l'hélium, sont obligés de produire des disques durs dans des boîtiers scellés, et le nombre de plaques sur une broche est passé à neuf pièces - même si autrefois, et pendant longtemps, cinq plaques étaient considérée comme une limite raisonnable. Dans des niches spécifiques, ce qu'on appelle la technologie est utilisée. enregistrement de tuiles (SMR, Shingled Magnetic Recording), dans lequel les pistes sectorielles du plateau se chevauchent partiellement. Et enfin, afin de déplacer la limite de capacité des disques durs de 14 à 16 To sans recourir au SMR, les constructeurs ont dû mettre en œuvre l'une des technologies prometteuses, dont nous reproduisons chaque année une liste progressivement réduite. articles finaux, — lecture d'une piste par plusieurs têtes simultanément (TDMR, Two-Dimensional Magnetic Recording). De nouveaux progrès nécessiteront tôt ou tard des changements plus importants dans les principes fondamentaux du fonctionnement du disque dur, comme le chauffage du plateau à l'aide d'un laser ou de micro-ondes (HAMR/MAMR, Heat/Microwave-Assisted Magnetic Recording) au moment où il passe devant la tête d'enregistrement.

Cependant, il est facile de voir que toutes les techniques décrites visent principalement à augmenter la densité d'écriture et à augmenter le volume sur une seule broche, bien que beaucoup d'entre elles aient un effet secondaire bénéfique sous la forme d'une vitesse accrue de lecture et d'écriture de données linéaires. Selon ce paramètre, les disques durs modernes ont dépassé la limite de 250 Mo/s et sont déjà comparables aux premiers disques SSD grand public. Mais la vitesse d'accès aux secteurs aléatoires des disques magnétiques ne progresse guère, et en termes de volume, le nombre d'opérations par seconde ne fait que diminuer. Dans le même temps, des exigences accrues en matière de tolérance aux pannes se font sentir, car plus il y a de données stockées sur une broche, plus il est important de ne pas les perdre et plus il faut de temps pour les restaurer.

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Mais les créateurs de dispositifs de stockage magnétiques ont également trouvé une réponse à ce défi. Nous avons pris trois disques durs allant de 14 To à 16 To pour voir comment une technologie vieille de 64 ans s'adapte à 2019, et nous avons remarqué quelques tendances. Les exemples phares de disques durs modernes de 3,5 pouces, produits pour les serveurs rack et les systèmes de stockage, ont quelque chose en commun avec les disques SSD - des principes d'adressage sectoriel à l'intégration directe de puces flash dans la pile de mémoire locale. Et les modèles grand public, à leur tour, sont devenus plus proches dans leurs caractéristiques de leurs homologues de serveur, et même la description « disque dur de bureau » n'en dit plus beaucoup sur la vitesse et la fiabilité de l'appareil. Mais le but de cette revue ne se limite pas à des mots généraux. Nous avons l'intention de découvrir comment les nouvelles tendances en matière de conception de disques durs se traduisent en chiffres de performances concrets.

#Caractéristiques techniques des participants au test

Avant de commencer à analyser les résultats des tests, il convient d'étudier attentivement les caractéristiques des appareils avec lesquels nous allons avoir affaire. Cette fois, ils ne sont pas aussi nombreux que cela se produit habituellement dans nos tests de groupe, mais nous avons rempli les principales conditions, sans lesquelles une comparaison des disques durs ne peut prétendre être complète. L'examen a porté sur des produits des trois fabricants - Seagate, Toshiba et Western Digital, et ils appartiennent à différentes catégories : grand public et serveur. Les principales caractéristiques qui les unissent sont un volume de 14 ou 16 To, un boîtier étanche rempli d'hélium et une vitesse de broche de 7200 10 tr/min. Et à titre de comparaison avec les poids lourds, les tests portent sur trois appareils plus petits que nous connaissons déjà (12 et XNUMX To), conçus pour être utilisés dans des serveurs, des NAS domestiques ou de bureau.

Constructeur Seagate Toshiba Western digital
série BarraCuda Pro Exos X10 IronWolf MG08 S300 Ultrastar DC HC530
Numéro de modèle ST14000DM001 ST10000NM0016 ST12000VN0008 MG08ACA16TE HDWT31AUZSVA WUH721414ALE6L4
Facteur de forme 3,5 dans. 3,5 dans. 3,5 dans. 3,5 dans. 3,5 dans. 3,5 dans.
Interface SATA 6 Go/s SATA 6 Go/s SATA 6 Go/s SATA 6 Go/s SATA 6 Go/s SATA 6 Go/s
Capacité, Go +14 (000)XNUMX XNUMX +10 (000)XNUMX XNUMX +12 (000)XNUMX XNUMX +16 (000)XNUMX XNUMX +10 (000)XNUMX XNUMX +14 (000)XNUMX XNUMX
Configuration
Vitesse de rotation de la broche, tr/min +7 (200)XNUMX XNUMX +7 (200)XNUMX XNUMX +7 (200)XNUMX XNUMX +7 (200)XNUMX XNUMX +7 (200)XNUMX XNUMX +7 (200)XNUMX XNUMX
Densité d'enregistrement des données utiles, Go/plateau +1 (750)XNUMX XNUMX +1 (429)XNUMX XNUMX +1 (500)XNUMX XNUMX +1 (778)XNUMX XNUMX +1 (429)XNUMX XNUMX +1 (750)XNUMX XNUMX
Nombre de plaques/têtes 8/16 7/14 8/16 9/18 7/14 8/16
Taille du secteur, octets 4096 (émulation de 512 octets) 4096 (émulation de 512 octets) 4096 (émulation de 512 octets) 4096 (émulation de 512 octets) 4096 (émulation de 512 octets) 4096 (émulation de 512 octets)
Volume tampon, Mo 256 256 256 512 256 512
Performance
Max. vitesse de lecture séquentielle soutenue, Mo/s 250 249 210 Sd 248 267
Max. vitesse d'écriture séquentielle durable, Mo/s 250 249 210 Sd 248 267
Temps de recherche moyen : lecture/écriture, ms Sd Sd Sd Sd Sd 7,5/ND
tolérance aux pannes
Charge nominale, To/g 300 Sd 180 550 180 550
Erreurs de lecture fatales, nombre d'occurrences par volume de données (bits) 1/10 ^ 15 1/10 ^ 15 1/10 ^ 15 10/10 ^ 16 10/10 ^ 14 1/10 ^ 15
MTBF (temps moyen entre pannes), h Sd +2 (500)000 +1 (000)000 +2 (500)000 +1 (000)000 +2 (500)000
AFR (probabilité de défaillance par an), % Sd 0,35 Sd Sd Sd 0,35
Nombre de cycles de stationnement de la tête +300 (000)XNUMX XNUMX +600 (000)XNUMX XNUMX +600 (000)XNUMX XNUMX +600 (000)XNUMX XNUMX +600 (000)XNUMX XNUMX +600 (000)XNUMX XNUMX
Caractéristiques physiques
Consommation d'énergie : veille/lecture-écriture, W 4,9/6,9 4,5/8,4 5,0/7,8 Sd 7,15/9,48 5,5/6,0
Niveau sonore : inactivité/recherche, B Sd Sd 1,8/2,8 2,0/ND 3,4/ND 2,0/3,6
Température maximale, °C : disque allumé/disque éteint 60/70 60/ND 70/70 55/70 70/70 60/70
Résistance aux chocs : disque activé/disque désactivé Sd 40 g (2 ms) / 250 g (2 ms) 70 g (2 ms) / 250 g (2 ms) 70 g (2 ms) / 250 g (2 ms) 70 g (2 ms) / 250 g (2 ms) 70 g (2 ms) / 300 g (2 ms)
Dimensions hors tout : L × H × P, mm 147 × 101,9 × 26,1 147 × 101,9 × 26,1 147 × 101,9 × 26,1 147 × 101,9 × 26,1 147 × 101,9 × 26,1 147 × 101,6 × 26,1
Masse, g 690 650 690 720 770 690
Période de garantie, années 5 5 3 5 3 5
Prix ​​de détail (États-Unis, hors taxes), $ À partir de 549 (newegg.com) À partir de 289 (newegg.com) À partir de 351 (newegg.com) Sd À partir de 301 (newegg.com) À partir de 439 (amazon.com)
Prix ​​de détail (Russie), frotter. À partir de 34 348 (market.yandex.ru) À partir de 17 498 (market.yandex.ru) À partir de 26 320 (market.yandex.ru) Sd À partir de 19 784 (market.yandex.ru) À partir de 27 495 (market.yandex.ru)

Le premier modèle de notre modeste collection de disques durs de taille impudique - BarraCuda Pro 14 To - est un disque pour PC de bureau et DAS, mais pas simple, mais « professionnel ». D'une part, cela signifie que le BarraCuda Pro est soumis aux limitations typiques des disques durs de bureau. Par exemple, il n'est pas destiné à être combiné dans des matrices RAID, car pour cela, il est souhaitable d'avoir TLER (Time-Limited Error Recovery) - un paramètre du micrologiciel qui empêche le disque dur de sortir de la matrice en raison de tentatives prolongées du microcontrôleur. pour lire le secteur problématique. De plus, le châssis BarraCuda Pro n'est pas bien adapté pour travailler dans une étagère ou un NAS comportant plusieurs paniers, car il ne compense pas les vibrations de rotation.

Mais d'un autre côté, contrairement à la plupart des autres disques durs de bureau, les disques durs de cette marque disposent d'une ressource de charge annuelle accrue - jusqu'à 300 To de réécriture, sont prêts à fonctionner 24h/7 et 1,75j/250 et sont accompagnés d'une garantie de cinq ans. Vous n'aurez probablement pas non plus à vous plaindre des performances (du moins dans les tâches avec un accès aux données majoritairement linéaire) : grâce à huit plateaux de 3,5 To, l'appareil atteint un débit stable de XNUMX Mo/s. De plus, le fabricant promet que la vitesse d'accès aléatoire du BarraCuda Pro devrait être supérieure à celle des disques ordinaires pour ordinateurs de bureau, et que la consommation d'énergie, au contraire, est inférieure à celle de la plupart des modèles de XNUMX pouces. Cependant, nous vérifierons toujours toutes les déclarations de Seagate.

Afin de conquérir un niveau de densité de données aussi élevé dans le cadre d'un enregistrement perpendiculaire standard sans utiliser la technologie de niche SMR (Shingled Magnetic Recording), Seagate a dû mettre en œuvre l'une des méthodes prometteuses dont nous écrivons année après année dans notre articles finaux, - soi-disant enregistrement bidimensionnel (enregistrement magnétique bidimensionnel). Mais contrairement à son nom, TDMR n'a rien à voir avec la procédure d'enregistrement de données en tant que telle et est conçu pour augmenter le rapport signal sur bruit dans des conditions de forte densité de pistes sur un plateau magnétique grâce à la lecture simultanée d'une piste. par deux têtes de lecture : ces dernières sont espacées de telle sorte que le champ capte les pistes adjacentes, et qu'il devient plus facile de compenser les interférences. À l'avenir, les disques durs avec TDMR ajouteront encore plus de têtes et, parallèlement à la fiabilité de la lecture des données, leur vitesse pourrait augmenter, mais cela reste une question d'avenir.

Les disques BarraCuda Pro diffèrent à bien des égards des appareils associés des séries plus jeunes sans le préfixe Pro - à commencer par le fait que tous les fabricants de disques durs ont des modèles de bureau standard bloqués à 6 à 8 To. Le disque BarraCuda Pro peut plutôt être décrit comme un descendant de la branche serveur Seagate, dépourvue de fonctions liées au travail en baie. Mais en conséquence, le prix de l'appareil a grimpé au niveau des modèles d'entreprise, voire plus : en Russie, un modèle de 14 téraoctets ne peut pas être trouvé moins cher que 34 348 roubles, et sur les sites de vente au détail aux États-Unis - 549 $. Même les modèles Seagate Nearline du même volume coûtent moins cher - à partir de 375 $ ou 28 936 roubles.

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Le prochain sujet de test, l'Ultrastar DC HC14 de 530 To, est un disque Nearline qui représentait le meilleur que les ingénieurs de Western Digital pouvaient faire jusqu'à l'arrivée du nouveau modèle de 16 To. Et dans la pratique de 3DNews, il est devenu le premier disque dur de la marque Ultrastar sans les lettres habituelles HGST dans le nom : la société a transféré tous les modèles de serveurs sous sa propre marque après la dissolution complète des actifs de HGST dans la société unie. Dans ses principales caractéristiques, cet appareil est similaire au BarraCuda Pro du même volume : à l'intérieur du boîtier scellé de l'Ultrastar DC HC530 se trouvent également huit plaques magnétiques d'une capacité utile de 1750 Go, et la technologie TDMR permet la lecture des données à partir de sources densément espacées. des pistes. Mais en termes d'autres paramètres et de variété de fonctions supplémentaires typiques des disques durs d'entreprise, l'Ultrastar DC HC530 ne peut pas être mis au même niveau que les modèles de bureau, même si BarraCuda Pro n'est pas un représentant typique de sa catégorie.

Ainsi, la densité d'écriture utile sur les plateaux BarraCuda Pro et Ultrastar DC HC530 est la même, tout comme la vitesse de broche, mais le produit WD garantit une vitesse de lecture et d'écriture linéaire soutenue plus élevée des données - jusqu'à 267 Mo/s (ce n'est pas le cas). on ne sait pas d'où vient la différence, mais des tests montreront si elle existe réellement). Les latences lors de l'accès aléatoire sont réduites grâce à un nouvel actionneur à deux étages de troisième génération et à un grand tampon de 512 Mo, et surtout, au Media Cache - des zones de réserve pour l'écriture rapide des blocs dispersés sur la surface des plateaux. Cette dernière fonctionnalité rend les disques Nearline modernes similaires aux disques SSD, qui ont également un rapport variable entre les secteurs physiques et les blocs logiques. Et à partir des modèles Ultrastar DC HC10 de 330 téraoctets, WD utilise également une petite quantité de mémoire flash pour mettre en cache les opérations d'écriture. Notez qu'en plus de performances (potentiellement) extrêmement élevées par rapport aux normes des lecteurs magnétiques, le produit WD se distingue par une consommation d'énergie modérée - en fait, c'est l'appareil avec la consommation d'énergie la plus faible parmi tous les participants au test, à en juger par ses paramètres de passeport. .

Les disques de cette classe sont construits dans l'attente d'un fonctionnement continu dans un rack de serveur : montage sur broche double face, compensation des vibrations de rotation - ces caractéristiques de conception et d'autres de l'Ultrastar DC HC530 ont permis d'augmenter la charge de conception du disque à 550 To/an, et le MTBF est typique pour les modèles Nearline : 2,5 millions d'heures. En cas d'échec peu probable lors de la mise à jour du firmware, une puce de rechange est soudée sur la carte contrôleur. Le disque est proposé dans des modifications avec un accès natif au balisage de 4 Ko ou à l'émulation de secteurs de 512 octets, avec une interface SATA ou SAS. Dans ce dernier cas, l’option de cryptage des données de bout en bout est également disponible.

Les prix de détail du WD Ultrastar DC HC530 dans une configuration avec un port SATA et une émulation du balisage existant de 512 octets correspondent aux caractéristiques et technologies avancées de cet appareil : à partir de 27 495 RUB. dans les magasins en ligne russes et 439 $ sur Amazon.

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Il n'a pas été facile de rassembler une collection de disques durs de 14 To pour des tests comparatifs, et nous n'avons jamais pu obtenir un appareil approprié auprès d'un troisième fabricant - Toshiba. Mais à la place, nous avons obtenu un modèle de la prochaine génération, 16 To. Désormais, les trois fabricants de disques durs proposent des disques de capacité similaire, mais le produit de la série MG08 de Toshiba a été le tout premier d'entre eux. Le record de la société japonaise repose sur des plateaux ayant à peu près, sinon exactement, la même densité physique que les disques durs BarraCuda Pro et Ultrastar de 14 To, mais c'est la première fois que Toshiba parvient à emballer neuf crêpes dans un boîtier standard de 3,5 pouces. Pas sans la technologie TDMR, devenue une condition essentielle pour conquérir de nouvelles frontières de capacité. Le débit linéaire en lecture/écriture du Toshiba MG08 devrait être au niveau du WD Ultrastar DC HC530, mais, curieusement, le fabricant ne divulgue aucun détail sur les performances de l'appareil.

Mais on sait que Toshiba a également pris des mesures pour augmenter la fiabilité et en même temps réduire la latence des opérations d'écriture : la puce mémoire flash embarquée dans le MG08 en cas de panne de courant permet de sauvegarder les données envoyées par le contrôleur hôte. pour l'écriture, mais à en juger par les résultats des tests, sert également de mémoire cache de deuxième niveau après le tampon DRAM. Cependant, cette technologie (Persistent Write Cache) n'apparaît que dans les spécifications des disques avec émulation de disposition de 512 octets, ce qui constitue une source de danger supplémentaire lors d'une panne de courant (et vole dans une certaine mesure les performances) en raison de la nécessité d'effectuer une lecture. -opération de modification-écriture à chaque enregistrement de blocs logiques qui ne coïncident pas avec les limites des secteurs physiques. Mais la série MG08 comprend également des modèles avec accès natif aux secteurs de 4 Ko. Que cela signifie que ces derniers sont totalement dépourvus de mémoire flash, ou que la fonction de sauvegarde vient d'en être supprimée, on ne le sait pas. Mais indépendamment du PWC, du Toshiba MG08 et des autres disques de cette société, ils utilisent des algorithmes Dynamic Cache qui, selon le fabricant, répartissent de manière optimale l'espace tampon entre les opérations de lecture et d'écriture. Nous ne disposons pas non plus d'informations détaillées à leur sujet.

D'autres sources de tolérance aux pannes accrue dans la conception Toshiba MG08 sont les supports de broche des deux côtés et les capteurs de vibrations de rotation. Ces disques sont conçus pour enregistrer 550 To de données par an, ont un temps moyen entre pannes de 2,5 millions d'heures, standard pour les appareils d'entreprise, et une période de garantie de cinq ans. Plusieurs configurations de disques différentes sont disponibles sur commande, avec une interface SATA ou SAS et un cryptage de bout en bout en option. Cependant, nous ne pouvons pas vous donner de guide des prix : le disque de 16 téraoctets de Toshiba a été introduit en janvier, mais il reste une bête rare dans les ventes au détail.

Toshiba MG08 16 To

Maintenant que nous avons rencontré les trois principaux participants au test, regardons les disques durs plus petits avec lesquels nous devons comparer les nouveaux modèles de 14 à 16 téraoctets. L'un d'eux, Exos X10 d'une capacité de 10 To, est un disque Nearline contenant sept plaques magnétiques dans un boîtier étanche. Et bien que, puisque la capacité utilisable du plateau est passée de 1429 à 1750 Go ou plus, la vitesse d'accès séquentiel des disques durs devrait également augmenter, dans ce paramètre l'Exos X10 n'est pratiquement pas inférieur au même BarraCuda Pro de 14 To selon les spécifications des deux disques. Quelque chose ne colle clairement pas dans les spécifications des disques durs Seagate, mais nous avons l'occasion de tout découvrir en pratique.

Afin d'augmenter la vitesse des opérations d'accès aléatoire, la série Exos dispose d'un mécanisme de mise en cache d'écriture AWC (Advanced Write Caching) développé, qui réduit le temps de réponse. Sous AWC, les écritures sont regroupées dans un tampon DRAM comme elles le sont sur n'importe quel autre disque dur, mais le tampon conserve une copie des données après leur vidage sur le plateau, et le contenu du tampon miroir peut être immédiatement lu par l'hôte. manette. DANS Disques durs du serveur Seagate Le facteur de forme AWC de 2,5 pouces comprend l'étape suivante la plus rapide : des zones réservées sur la surface des plaques, où les données de la DRAM sont écrites dans un ordre séquentiel (Media Cache), ainsi qu'une petite quantité de mémoire non volatile pour récupérer les données. du tampon en cas de panne de courant. Mais l’Exos X10 n’a pas de mémoire flash, et peut-être Media Cache avec.

Comparés aux disques durs grand public pour ordinateurs de bureau et NAS, les disques de la série Exos se distinguent par un MTBF élevé (2,5 millions d'heures) et une charge de conception (550 To/an), la capacité de fonctionner dans un rack de serveur sans restrictions sur le nombre de paniers, et une durée de vie de cinq ans.service de garantie. Le disque dur portant le numéro de modèle ST10000NM0016, que nous avons reçu pour test, appartient également aux modifications Hyperscale, qui ont une consommation d'énergie inférieure à celle des autres membres de la famille Exos, mais ne sont disponibles qu'avec une interface SATA et une émulation de secteurs de 512 octets. . Dans les configurations avec connecteur SAS, les modèles Exos disposent également d'options avec accès natif aux secteurs de 4 Ko, ainsi que d'un chiffrement complet du disque de bout en bout.

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Le disque dur Seagate IronWolf a récemment été présenté dans notre avis de nouveaux représentants de cette marque ainsi qu'un SSD Seagate pour le stockage réseau. Le modèle IronWolf de 12 téraoctets semble être équipé de plateaux avec la même densité de disposition physique que l'Exos X10, seulement ici il y en a un de plus. Cependant, Seagate estime les performances de son idée dans les opérations de lecture et d'écriture séquentielles bien inférieures - seulement 210 Mo/s. Et il n’existe aucune technologie sophistiquée visant à compenser la latence de réponse élevée inhérente aux entraînements magnétiques.

Mais tous les disques durs IronWolf, à commencer par une capacité de 4 To, ont emprunté un certain nombre de fonctionnalités matérielles à la série Exos qui contribuent à accroître la tolérance aux pannes. Le bloc de plateau magnétique de chaque disque dur est équilibré sur deux plans et des capteurs de vibrations rotationnelles garantissent un fonctionnement stable dans les systèmes de stockage montés en rack ou les NAS autonomes comportant jusqu'à huit cages de disques. IronWolf est conçu pour des conditions de fonctionnement modérées avec une charge nominale de 180 To/an et un MTBF de 1 million d'heures. En conséquence, la période de garantie d'IronWolf n'est pas aussi longue que celle des modèles plus sérieux du catalogue Seagate - trois ans.

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Sous la marque S300, la société japonaise Toshiba a lancé une série de disques pour systèmes de vidéosurveillance - ces disques durs sont également dédiés à leurs propres vue d'ensemble sur les pages de 3DNews. En étendant le protocole de transfert de données ATA Streaming Command Set, les anciens modèles Toshiba S300 garantissent l'enregistrement vidéo simultané à partir de 64 caméras de surveillance, mais à la base, ce sont des disques typiques pour NAS et DAS avec la capacité de fonctionner 24h/7 et 1j/300 et un MTBF décent : tout comme IronWolf, c'est XNUMX million d'heures et la période de garantie est la même de trois ans. Grâce aux avantages de conception du châssis SXNUMX - montage sur broche double face et compensation active des vibrations de rotation - il est possible d'installer plus de huit de ces appareils dans une étagère en rack ou un NAS autonome.

Le modèle S300, choisi pour comparaison avec les nouveaux produits d'une capacité de 14 à 16 To, est construit sur le châssis matériel des disques de serveur MD06ACA-V et contient sept plaques magnétiques, et les spécifications de l'appareil indiquent une vitesse de lecture/écriture aléatoire de 248 Mo/s, typique des disques durs modernes de grande capacité. Mais parmi les techniques utilisées dans les disques durs des serveurs Toshiba pour réduire la latence, le S300 ne dispose que de la fonction Dynamic Cache.

Contrairement à tous les autres participants au test, le S300, même avec un empilement dense de sept plaques, se passe d'hélium et est logé dans un boîtier ventilé standard. Il semble que c'est pour cette raison que le modèle de 10 téraoctets a la valeur de consommation d'énergie la plus élevée dans le tableau récapitulatif des spécifications des participants au test, et ce paramètre, bien qu'en soi n'est important que pour les administrateurs du centre de données, détermine directement la température du Disque dur. Nous vérifierons nous-mêmes la consommation électrique réelle du S300, mais pour l'instant nous prendrons note de ce point.

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Source: 3dnews.ru

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