Western Digital (WD): Zwei neue Techniken für HDDs mit 1,2 GB/s

Während Festplatten immer mehr Terabyte speichern können, stagniert die Leistung nahezu oder nimmt pro Terabyte sogar ab. Das will Western Digital (WD) bald ändern. Durch die Kombination von „High Bandwidth Drive“ und „Dual Pivot“ soll sich der Durchsatz von 300 MB/s auf 1,2 GB/s vervierfachen.

High Bandwidth Drive Technology (HBDT)

Die erste neue Technik nennt WD High Bandwidth Drive Technology (HBDT). Das Prinzip klingt zunächst einfach: Statt wie bisher nur auf eine Datenspur (Track) der Magnetscheiben zuzugreifen, sollen künftig zwei davon gleichzeitig gelesen und geschrieben werden. Dadurch wird der Durchsatz verdoppelt, wie der Hersteller mit einem Vorserienmodell demonstriert hat. Während die herkömmliche HDD etwa 274 MB/s erreicht, sind es bei dem HBDT-Modell 554 MB/s, womit bereits am Limit der SATA-Schnittstelle gekratzt wird.

Für die Zukunft wird erwogen, sogar bis zu acht Tracks simultan zu nutzen, wodurch die Leistung noch höher ausfallen würde.

Im Unternehmensblog und in Videos wird die im Rahmen des Investor Day vorgestellte Technik genauer beschrieben. Der Schlüssel dahinter ist der sogenannte Triple-Stage-Actuator, mit dem die Lese/Schreib-Köpfe der Festplatten präziser als zuvor über den rotierenden Magnetscheiben platziert werden können. Bildlich gesprochen stellen die drei Aktoren nun einen Arm mit Schulter (Actuator), Ellenbogen (Milli-Actuator) und Handgelenk dar. Letzteres ist der besonders fein arbeitende Micro-Actuator, der auch den weiteren Weg der ePMR-Festplatten ebnen soll.

Die Spuren können damit präziser und schneller angesteuert werden, erklärt WD. Dies ermögliche nun „die gleichzeitige, genaue Positionierung der Köpfe über mehrere Spuren“ hinweg. Allerdings müssen diese „paarweise“ direkt nebeneinander liegen. Der Durchsatz skaliere mit der Anzahl der aktiven Köpfe und Spuren. Während sich die sequenziellen Transferraten bei zwei Spuren verdoppeln, seien die Zugewinne bei wahlfreien Zugriffen sehr variabel, was allein daran liegt, dass Daten eben nicht immer auf nebeneinander liegenden Spuren platziert sind. Im schlechtesten Fall gebe es dann bei kleinen Dateien gar keine Leistungssteigerung und im besten Fall das bis zu 1,7-Fache bei größeren Dateien.

Dual Pivot Technology (DPT)

Mit Dual Pivot (übersetzt doppelter Drehpunkt) greift WD den Ansatz der Dual-Actuator-Technik auf, die zuerst Seagate und später auch WD zwischenzeitlich eingeführt hatten. Es kommen also zwei „Arme“ mit Köpfen zum Einsatz, wodurch die Leistung erhöht werden kann. Doch da diese bisher übereinander gestapelt waren, musste aus Platzgründen auf Magnetscheiben verzichtet werden. Daher nahm die Speicherkapazität ab. Dies sei der Hauptgrund dafür, dass diese Technik bisher erfolglos geblieben sei. Es habe sich wirtschaftlich schlicht nicht rentiert, argumentiert WD.

Beim neuen Ansatz Dual Pivot sitzen die beiden Aktoren nicht übereinander, sondern gegenüberliegend auf gleicher Ebene neben den Scheiben. Die zusätzlichen Kosten für den zweiten Aktor bleiben zwar bestehen, doch können wieder mehr Scheiben eingesetzt werden, da vertikal genügend Platz vorhanden ist. Wenn die Köpfe an einem Aktor nur die Oberseite der Scheiben ansteuern, während der andere die Unterseite übernimmt, ließe sich zudem der Abstand zwischen den Scheiben weiter verringern, um noch mehr von diesen unterzubringen. Das wird als Beispiel angeführt, könnte aber den beschriebenen Weg zu 14 Plattern in einem 3,5″-Gehäuse ebnen, den WD einschlagen will.

Die unabhängig voneinander agierenden Aktoren sorgen für höheren Durchsatz und mehr IOPS.

Kombiniert für vierfachen Durchsatz

Die eingangs erwähnte Steigerung der Datentransferrate von bisher maximal 300 MB/s auf 1.200 MB/s oder 1,2 GB/s soll durch eine Kombination aus HBDT mit zwei Spuren und der Dual-Pivot-Technik erreicht werden. Damit soll sichergestellt werden, dass kommende HDDs der 100-TB-Klasse beim Durchsatz pro Terabyte das gleiche Niveau wie derzeitige 26-TB-HDDs erreichen.

Für die ferne Zukunft ist Achtspur-HBDT mit Dual Pivot angedacht, was 4,8 GB/s ermöglichen würde, so die Prognose von WD. Dann könnten solche HDDs sogar mit mancher SSD beim Durchsatz mithalten. Die erheblich geringeren Zugriffszeiten beim NAND-Flash-Speicher wären damit aber nicht zu erreichen.