Logo Море(!) аналитической информации!
IT-консалтинг Software Engineering Программирование СУБД Безопасность Internet Сети Операционные системы Hardware
Обучение от Mail.Ru Group.
Онлайн-университет
для программистов с
гарантией трудоустройства.
Набор открыт!
2006 г.

Вторая скорость SerialATA

Евгений Патий
"Экспресс-электроника"
Индустрия систем хранения данных продолжает плавно мигрировать от параллельных интерфейсов к последовательным. Производители жестких дисков исправно рапортуют об уменьшении доли классических накопителей с интерфейсами Parallel ATA (или же UltraATA) - и это понятно, ведь сейчас огромное количество наборов системной логики поддерживают либо последовательный и параллельный интерфейсы, либо только последовательный, названный в свое время SerialATA.

В самом начале жизненного пути стандарта SerialATA подразумевалось как минимум три поколения этого интерфейса, основные различия между которыми лежали не только в области скоростных характеристик. И сегодня уже можно утверждать, что фаза "SerialATA I" успешно подходит к своему логическому завершению, а следующая ступень развития, SerialATA II, только набирает обороты. Термин "SerialATA II", или "SATA II", возник в первую очередь как "прозвище" для обозначения интерфейса SerialATA, достигшего пропускной способности 3 Гбит/с. В этом кроется причина настоящей неразберихи, возникшей среди пользователей. Во-первых, официально SerialATA II не является обозначением для интерфейса SerialATA, обеспечивающего пропускную способность 3 Гбит/c. Данная величина лишь одна из многих способностей, задекларированных комитетом стандарта SATA II, но поскольку именно она наиболее заметна, то стала синонимом для SerialATA II. На самом же деле SATA II - более глубокое усовершенствование SATA и требует детального рассмотрения.

Группа разработчиков SATA II сегодня переименована в SATA-IO (SATA International Organization) - как раз с целью уменьшения путаницы. Как известно, интерфейс SerialATA был создан и позиционировался в качестве замены параллельному ATA-интерфейсу, распространенному на рынке офисных и домашних компьютеров. Диски и контроллеры SerialATA в настоящее время доступны во множестве новых систем, но основные усилия разработчиков и маркетологов направлены на внедрение следующей версии последовательного интерфейса, которая откроет стандарту дверь в мир систем корпоративного уровня.

В чем самые существенные различия между SerialATA и SerialATA II? SerialATA II выглядит более приспособленным для корпоративного применения в силу трех нововведений: мультипликаторов портов, селекторов портов и NCQ (Native Command Queuing, упорядоченная очередь команд). Рассмотрим их подробнее.

Мультипликаторы портов

Классическое подключение дисков по схеме master-slave в случае с SerialATA II уже неактуально. Спецификация от рабочей группы разработчиков SerialATA II предусматривает подключение к контроллеру SerialATA до 15 жестких дисков при помощи мультипликатора портов. Хотя это намного меньше, чем число соответствующих дисков, которые можно подключить к контроллерам Fibre Channel или Serial Attached SCSI. Но в любом случае такая возможность - дополнительный козырь для вывода технологии SerialATA II на корпоративный рынок.

Селекторы портов

Селекторы портов позволяют подключать два хоста к одному жесткому диску. Это свойство полезно, так как допускает создание "избыточного" соединения с жестким диском. В случае если с одним из хостов произошел сбой, второй ("запасной") перехватывает доступ и управление. Такой тип избыточности играет важную роль - ведь SATA II нацелен на применение в корпоративных системах.

Native Command Queuing

Технология NCQ призвана увеличить производительность и эффективность жестких дисков SATA II. В обычной ситуации команды чтения и записи поступают с контроллера на диск последовательно, что практически всегда вызывает необходимость чтения и записи в самых разнообразных участках диска. Если команды выполняются строго по мере их поступления, получается большая механическая нагрузка на диск: головке чтения/записи приходится непрерывно перемещаться для доступа к нужным секторам, а шпинделю двигателя - практически постоянно вращаться. Диски SerialATA II используют механизм оптимизации очереди команд, который перестраивает последние таким образом, чтобы минимизировать движения головки и по возможности сократить время вращения шпинделя.

Каждое из этих дополнений к стандарту SerialATA II делает интерфейс намного более приспособленным к работе в корпоративных центрах данных. Однако улучшения, наблюдающиеся в SerialATA II, вовсе не означают, что крупные компании забудут о Fibre Channel и SCSI и моментально обратят свои взгляды на подсистемы, базирующиеся на SerialATA II. Как и ранее, высокопроизводительные интерфейсы, в ближайшее время дополненные и Serial Attached SCSI, будут доминировать на корпоративном рынке, а стандарт SATA II позиционируется лишь в виде вспомогательного или аварийного средства. Не стоит питать иллюзий по поводу революции в корпоративном секторе - сами разработчики стандарта подчеркивают, что хотели бы видеть Serial ATA II в компьютерных инфраструктурах крупных компаний, но в то же время прекрасно отдают себе отчет о гораздо большей привлекательности рынка домашних и офисных систем. Приведем следующий пример. Часто, по прошествии некоторого времени, данные теряют свою актуальность. Чем дольше такой период, тем реже эти данные требуются - например, если файл создан вчера, гораздо вероятнее, что сегодня потребуется именно он, нежели файл, созданный полгода назад. Таким образом, "пожилые" данные гораздо разумнее размещать не на дорогих высокопроизводительных дисках, а на гораздо более дешевых накопителях SerialATA (в данном случае, SATA II), а затем и на архивных магнитных лентах. Разработчики стандарта SATA II акцентируют внимание именно на этом обстоятельстве, отводя дискам SATA второстепенную роль.

Новые SATA II-накопители выглядят гораздо более надежными, нежели их предшественники, и рассчитаны на работу в режиме 24/7 с большим средним временем наработки на отказ. Они не столь "прочны", как диски SCSI или Fibre Channel, которые не только обладают высокой надежностью, но и работают в условиях сильной загрузки. Диски SATA II обязаны быть достаточно надежными для исполнения "второй роли", при условии не слишком экстремального применения. В этом причина меньшей стоимости дисков SerialATA II по сравнению с дорогими накопителями Fibre Channel и SCSI. На рынке имеется несколько продуктов, относительно которых производители заявили о пропускной способности 3 Гбит/с. Это, например, жесткие диски от Samsung, Hitachi и Western Digital. Вообще же ситуация такова, что еще не все производители представили полный спектр накопителей, "доросших" до уровня 3 Гбит/с, поэтому мы постараемся сравнить общие свойства доступных на рынке дисков.

Western Digital WD1600JS

Старейший игрок рынка жестких дисков, компания Western Digital, сегодня чувствует себя весьма уверенно, имея достаточное количество крупных клиентов, и старается теснить конкурентов, где только возможно. Особенно удачно ей это удается в сегменте накопителей для настольных компьютеров - там WD уже "дышит в затылок" лидеру (Seagate) по количеству накопителей, поступающих в каналы продаж.

Western Digital WD1600JS

  • Емкость 160 Гбайт
  • Скорость вращения шпинделя 7200 об/мин
  • Буфер 8 Мбайт
  • Среднее время поиска 8,9 мс

Винчестер WD1600JS (единственная модель в обзоре без поддержки Native Command Queuing) объемом 160 Гбайт демонстрирует среднее время поиска 8,9 мс и развивает 7200 об/мин на валу двигателя - данная величина, похоже, надолго закрепилась на рынке домашних и офисных накопителей, превзойти которую в этом сегменте удалось той же Western Digital. Как и остальные участники обзора, WD1600JS оснащен дисковым буфером объемом 8 Мбайт. Забегая вперед, отметим, что основные характеристики всех трех дисков очень схожи, поэтому не стоит ожидать превышения "средней температуры по больнице" кем-то из участников более чем на "полкорпуса".

Hitachi T7K250

Жесткий диск от Hitachi, представитель семейства Deskstar, выпускается в вариантах емкостью 250 и 160 Гбайт - в нашем случае рассмотрен менее емкий диск. По заявлениям Hitachi, T7K250 развивает 7200 об/мин на шпинделе и может быть оснащен двумя типами интерфейса - класическим UltraATA 133 и новым SerialATA 3 Гбит/с.

Hitachi Deskstar T7K250

  • Емкость 250 Гбайт
  • Скорость вращения шпинделя 7200 об/мин
  • Буфер 8 Мбайт
  • Среднее время поиска 8,5 мс

Накопитель демонстрирует среднее время поиска на уровне 8,5 мс и обладает встроенным буфером объемом 8 Мбайт - это предписывают сегодняшние "правила хорошего тона" дискостроения. В Deskstar T7K250 реализована технология Native Command Queuing. В этой серии жестких дисков Hitachi продемонстрировала переход на пластины большей емкости, вплоть до 125 Гбайт взамен предыдущих 80 Гбайт, и реализовала алгоритм очередности раскручивания дисков (staggered spin-up). Новые диски Deskstar имеют внутреннее кодовое имя Vancouver 4 (на это указывают и два первых символа номера версии firmware - V4xxxxxx) и продолжают линейку "Ванкуверов" предыдущих поколений - Deskstar 7K250 (Vancouver 3), Deskstar 180GXP (Vancouver 2) и Deskstar 120GXP (Vancouver). Четвертый "Ванкувер" несколько отличается от своих предшественников - новая серия состоит из двух (по емкости) моделей (250 и 160 Гбайт) и обе они имеют по две пластины (4 и 3 головки соответственно).

Нужно отметить, что SATA-диски серии Deskstar T7K250 поставляются, как правило, с предустановленной скоростью передачи данных по интерфейсу 1,50 Гбит/с, а не 3 Гбит/с. Это сделано с целью исключения проблем возможной несовместимости более высокоскоростного интерфейса с несовременными контроллерами. Для пользователей, предпочитающих диск со скоростью интерфейса 3 Гбит/с, предусмотрена утилита Hitachi Feature Tool, с помощью которой можно переключить скоростной режим.

Samsung HD160JJ

Новые винчестеры Samsung предлагаются в модификациях емкостью 80 Гбайт (модель HD080HJ), 120 Гбайт (модель HD120IJ) и 160 Гбайт (модель HD160JJ). Оборудованы буфером традиционной емкостью 8 Мбайт и имеют скорость вращения шпинделя 7200 об/мин. Среднее время поиска составляет 8,9 мс, минимальное время наработки на отказ достигает 600 тыс. часов.

Samsung SpinPoint HD160JJ

  • Емкость 160 Гбайт
  • Скорость вращения шпинделя 7200 об/мин
  • Буфер 8 Мбайт
  • Среднее время поиска 8,9 мс

В винчестерах реализована NCQ, кроме того, накопители поддерживают фирменные технологии NoiseGuard и SilentSeek, предназначенные для снижения уровня производимого при работе шума (3,1 Б в режиме произвольного чтения/записи). Накопители способны выдерживать нагрузки до 350g в течение 2 мс в отключенном состоянии и до 63g в течение 2 мс - в рабочем.

Таблица 1. Характеристики накопителей

Тестовая платформа

Для определения возможностей трех накопителей мы использовали стенд следующей конфигурации:
  • процессор AMD Athlon 3500+;
  • системная плата Gigabyte GA-K8NXP-SLI;
  • память Corsair XMS4400 (2x512 Мбайт);
  • видео NVIDIA 6600GT SLI Edition (одна карта, 128 Мбайт памяти).

Стенд работает под управлением ОС MS Windows XP Professional SP2. Установлены драйверы nForce4 Chipset Driver 6.39 и nVidia ForceWare 71.89. Диски "соревнуются" в следующих тестовых программах:

  • SYSMark 2004
  • Business Winstone 2004
  • Multimedia Content Creation Winstone 2004

Диаграмма 1. SYSMark 2004

Диаграмма 2. Winstone 2004

Результаты

Как видим, в тесте SYSMark 2004 абсолютный чемпион - накопитель от Western Digital, причем конкурентам не помогла и технология Native Command Queuing. Такое ощущение, что WD либо правильно оценила возможности NCQ, либо просто довела до совершенства микропрограммное обеспечение своего винчестера.

Аналогичная картина и в мультимедиатесте Multimedia Content Creation Winstone 2004, который предполагает перекачивание больших объемов данных. Диск WD демонстрирует минимальное преимущество, и интересно, что в ряде случаев применение NCQ негативно сказывается на результате. В бизнес-тесте Business Winstone 2004 победителем оказался диск Samsung.

Вывод

Если следить за разработками в сфере накопителей на жестких дисках, то заметно, что за последние несколько лет не было существенных технологических прорывов. Скорость вращения застыла на 7200 об/мин, поэтому прирост производительности за последние два года оказался очень скромным. Сегодня экономически выгодная модернизация устаревшей модели увеличит емкость, но вряд ли радикально скажется на производительности.

Итак, даже SATA II предполагает лишь транспортировку данных по шине, начиная с буфера накопителя, а сам накопитель внутри может быть хоть 3-дюймовой дискетой. Необходим качественный скачок вперед - все замерли в ожидании новинок, в которых реализована технология перпендикулярной записи.

Новости мира IT:

Архив новостей

Последние комментарии:

Релиз ядра Linux 4.14  (9)
Среда 22.11, 19:04
Loading

IT-консалтинг Software Engineering Программирование СУБД Безопасность Internet Сети Операционные системы Hardware

Информация для рекламодателей PR-акции, размещение рекламы — adv@citforum.ru,
тел. +7 985 1945361
Пресс-релизы — pr@citforum.ru
Обратная связь
Информация для авторов
Rambler's Top100 TopList liveinternet.ru: показано число просмотров за 24 часа, посетителей за 24 часа и за сегодня This Web server launched on February 24, 1997
Copyright © 1997-2000 CIT, © 2001-2015 CIT Forum
Внимание! Любой из материалов, опубликованных на этом сервере, не может быть воспроизведен в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Подробнее...