Wyniki pomiarów prądu w gałęziach 5V i 12V dysków HDD i SSD.
Obecnie dostępne są miniaturowe platformy ze złączem SATA pozwalające na budowanie wielu ciekawych urządzeń wyposażonych w pojemne i szybkie dyski twarde. Sprawdziliśmy jaki prąd pobierają dyski HDD i SSD, informacje mogą się Wam przydać przy budowie domowego NAS-a lub innego urządzenia wyposażonego w złącze SATA. Rodzaj wybranego dysku wpłynie zarówno na zużycie energii przez urządzenie, ale także na rodzaj wymaganego zasilacza lub czas pracy bateryjnej (np. podczas zaniku napięcia lub pracy jako urządzenie przenośne). Niezależenie czy chcesz wymienić dysk w laptopie, czy wykorzystać dysk twardy w swojej konstrukcji warto dobrze wybrać jego rodzaj.
W skrócie wyniki można obejrzeć na filmie poniżej lub poczytać więcej w dalszej części artykułu.
Przyjęte zasady pomiarów.
Do pomiaru prądu w gałęziach 5V i 12V zostały wykorzystane multimetry ustawione na pomiar prądu stałego na maksymalnym zakresie. Akceptując mniejszą rozdzielczość i dokładność uzyskujemy małą rezystancję wewnętrzną amperomierza, dzięki czemu w niewielkim stopniu zakłócamy pracę dysku twardego (spadek napięcia). Napięcia na szynach 5V i 12V wynosiły odpowiednio 5.13V oraz 12.15V.
Pobór prądu został zmierzony dla:
-stanu nieaktywności (idle)
-stanu zapisu sekwencyjnego (seq write)
-stanu odczytu sekwencyjnego (seq read)
-stanu przeszukiwania / czas dostępu (seeking)
Pomiary były wykonywane przy wykorzystaniu maksymalnych możliwości dysku (np. sprawdzenie maksymalnej prędkości zapisu/odczytu), pobór mocy przy "spokojniejszej" pracy może być niższy.
Sprawdzimy czy moc pobierana przez dysk zależy od operacji jakie wykonuje. Wartości prądów zostały zaokrąglone do dwóch miejsc po przecinku, wartości pobieranej mocy do jednego miejsca po przecinku.
Dodatkowo sprawdziliśmy kształt przebiegu prądu w gałęziach zasilających przy pomocy oscyloskopu mierzącego spadek napięcia na rezystorze 0.1?, który został włączony w badaną gałąź. Dla wszystkich pomiarów czułość kanału została ustawiona na 50mV/div.
Do testu zostały wybrane współczesne i starsze modele dysków, 2.5" i 3.5", dedykowane dla rozwiązań NAS/RAID a także popularne dyski "laptopowe".
Do testu w miarę możliwości zostały wybrane dyski jednego producenta / linie produktowe dysków. Dyski zostały dostarczone przez osoby zainteresowane wykonaniem takiego pomiaru, nie mamy nieograniczonych zasobów, także modele dysków są w pewnym stopniu przypadkowe...
HDD 3.5" dedykowane do pracy w RAID klasa NL SATA.
| rodzaj dysku | test | wynik testu | prąd gałęzi 12V | prąd gałęzi 5V | moc | uwagi | WD RE4 2TB | idle | - | 0.58A | 0.35A | 8.8W | prąd podczas startu ~1.8A | WD RE4 2TB | seq write | 125MB/s | 0.55A | 0.80A | 10.8W | WD RE4 2TB | seq read | 126MB/s | 0.55A | 0.75A | 10.5W | WD RE4 2TB | seeking | 12ms | 0.76A | 0.42A | 11.4W | WD RE 1TB | idle | - | 0.37A | 0.17A | 5.4W | prąd podczas startu ~1.8A | WD RE 1TB | seq write | 128MB/s | 0.37A | 0.72A | 8.2W | WD RE 1TB | seq read | 120MB/s | 0.36A | 0.65A | 7.7W | WD RE 1TB | seeking | 12ms | 0.56A | 0.32A | 8.4W | Seagate ES.2 1TB | idle | - | 0.51A | 0.31A | 7.8W | dość stary model | Seagate ES.2 1TB | seq write | 99MB/s | 0.51A | 0.75A | 10W | Seagate ES.2 1TB | seq read | 97MB/s | 0.51A | 0.68A | 9.7W | Seagate ES.2 1TB | seeking | 13ms | 0.51A | 0.4A | 8.2W |
W przypadku HDD NL SATA, pobór prądu waha się w okolicach 10W i może być zależny od wykonywanych operacji (przy bezczynności może osiągnąć 5W). Wyższa pojemność to większy pobór prądu. Dość duży pobór prądu podczas startu urządzenia, w macierzy opartej o wiele dysków trzeba przewidzieć większe zapotrzebowanie na prąd przy starcie oraz intensywnej pracy.
HDD dedykowane do pracy w domowych NAS.
| rodzaj dysku | test | wynik testu | prąd gałęzi 12V | prąd gałęzi 5V | moc | uwagi | WD RED 1TB 3.5" | idle | - | 0.17A | 0.25A | 3.4W | łagodny start | WD RED 1TB 3.5" | seq write | 95MB/s | 0.16A | 0.46A | 4.3W | WD RED 1TB 3.5" | seq read | 96MB/s | 0.16A | 0.46A | 4.3W | WD RED 1TB 3.5" | seeking | 22ms | 0.26A | 0.28A | 4.6W | WD RED 750G 2.5" | idle | - | 0A | 0.3A | 1.5W | brak poboru prądu w gałęzi 12V | WD RED 750G 2.5" | seq write | 95MB/s | 0A | 0.6A | 3.1W | WD RED 750G 2.5" | seq read | 106MB/s | 0A | 0.5A | 2.6W | WD RED 750G 2.5" | seeking | 17ms | 0A | 0.4A | 2.1W |
Widać optymalizację dla niskiego poboru prądu, dyski w wersji 2.5" zwykle nie wymagają zasilania 12V oraz pobierają mniejszy prąd.
Zobaczmy jak wygląda kształt prądu pobieranego podczas zapisu przez dysk 3.5" WD RED 1TB.
Szyna 5V:
Widać zmiany poboru prądu w zależności od wykonywanych operacji, prąd w szczycie osiąga 0.8A, prąd minimalny około 100mA. Widać wpływ pracy dysku na pobór prądu w gałęzi 12V:
Operacje odczytu wywołują podobne zmiany poboru prądu (gałąź 5V):
Dyski 2.5" "laptopowe".
| rodzaj dysku | test | wynik testu | prąd gałęzi 12V | prąd gałęzi 5V | moc | uwagi | HGST 0.5T Travelstar Z7K500 | idle | - | 0A | 0.17A | 0.9W | 7200obr/min | HGST 0.5T | seq write | 135MB/s | 0A | 0.6A | 3.1W | HGST 0.5T | seq read | 122MB/s | 0A | 0.58A | 3W | HGST 0.5T | seeking | 16ms | 0A | 0.5A | 2.6W | WD SCORPIO 320G | idle | - | 0A | 0.25A | 1.3W | WD SCORPIO 320G | seq write | 61MB/s | 0A | 0.57A | 2.9W | WD SCORPIO 320G | seq read | 54MB/s | 0A | 0.4A | 2.1W | WD SCORPIO 320G | seeking | 18ms | 0A | 0.38A | 2W | Seagate momentus 500GB | idle | - | 0A | 0.1A | 0.5W | Seagate momentus 500GB | seq write | 53MB/s | 0A | 0.45A | 2.3W | Seagate momentus 500GB | seq read | 101MB/s | 0A | 0.45A | 2.3W | Seagate momentus 500GB | seeking | 18ms | 0A | 0.4A | 2.1W |
Dyski 2.5" "laptopowe" wykazują się niskim poborem mocy oraz brakiem poboru prądu w gałęzi 12V.
Kształt poboru prądu podczas zapisu:
oraz odczytu:
jest charakterystyczny dla dysków magnetycznych.
Pobór prądu można zmniejszyć wydając dyskowi komendę zatrzymania. Przejście dysku do stanu pracy ze stanu zatrzymania wymaga czasu.
Pobór mocy w stanie zatrzymania:
| rodzaj dysku | pobór prądu 12V | pobór prądu 5V | moc | WD RED 1TB 3.5" | 0A | 0.17 | 0.9W | WD RED 750GB 2.5" | 0A | 0.09A | 0.5W | HGST 500GB 2.5" | 0A | 0.06A | 0.3W | WD SCORPIO 320GB 2.5" | 0A | 0.08A | 0.4W |
Dyski SSD 2.5".
| rodzaj dysku | test | wynik testu | prąd gałęzi 12V | prąd gałęzi 5V | moc | uwagi | Kingston 64GB SSD | idle | - | 0A | 0.25A | 1.3W | starszy model większy prąd | Kingston 64GB SSD | seq write | 92MB/s | 0A | 0.6A | 3.1W | Kingston 64GB SSD | seq read | 165MB/s | 0A | 0.5A | 2.6W | Kingston 64GB SSD | seeking | 0.2ms | 0A | 0.3A | 1.5W | Kingston 128GB SSD | idle | - | 0A | 0.07A | 0.4W | Kingston 128GB SSD | seq write | 104MB/s | 0A | 0.5A | 2.6W | Kingston 128GB SSD | seq read | 168MB/s | 0A | 0.4A | 2.1W | Kingston 128GB SSD | seeking | 0.2ms | 0A | 0.3A | 1.5W | GoodRAM 240GB SSD | idle | - | 0A | 0.01A | 0.1W | GoodRAM 240GB SSD | seq write | 198MB/s | 0A | 0.58A | 3W | GoodRAM 240GB SSD | seq read | 394MB/s | 0A | 0.47A | 2.4W | GoodRAM 240GB SSD | seeking | 0.08ms | 0A | 0.2A | 1W |
W przypadku dysków SSD widoczną przewagą jest niski pobór prądu w czasie bezczynności (a także krótki czas dostępu i duża prędkość zapisu i odczytu).
Widoczny jest postęp technologii SSD, wzrasta pojemność, obniża się zużycie energii, zwiększa się przepustowość oraz maleje czas dostępu.
Kształt prądu w linii 5V podczas zapisu dla dysku GoodRAM:
Kształt prądu podczas odczytu:
Cykle zmian natężenia prądu są szybsze niż w przypadku dysków magnetycznych.
Podczas stanu oczekiwania, widać cykliczne zwiększenia poboru prądu (praca wewnętrznego kontrolera dysku, a może wewnętrzna przetwornica impulsowa?):
Czy natrafiliście na ciekawe doświadczenia podczas doboru dysków twardych, może zaprezentujecie wyniki własnych pomiarów ?
Część II - dokładniejsze pomiary, oraz porównanie poboru mocy przez SSD i HDD przy niższych prędkościach zapisu niż maksymalne.
Fajne? Ranking DIY
