Serial ATA и HighPoint RocketRAID 1520

Сегодня можно сказать, что жизнь у "дополнения к AT" - ATA, оказалась слишком длинной.

Интерфейс ATA также известен как IDE (что обозначает встроенный интерфейс накопителей - Integrated Drive Electronics), и он уже шестнадцать лет является стандартом интерфейса жестких дисков. Предшественником интерфейса был ESDI, который если и не был достаточно хорошим, все равно превосходил ужасный ST-506 (также известный как ST-412, после того как этот интерфейс впервые стали использовать 5 Мб и 10 Мб Seagate диски). ATA сегодня прочно укрепился в качестве де-факто стандарта для современных компьютеров.

Причина такого позиционирования кроется в широком распространении интерфейса. В 1986 году, когда ATA был впервые объявлен, 16 МГц 80386 компьютер был только лишь у самых состоятельных людей, а 80286 с 640 кб RAM и жестким диском 20 Мб ST506 стоила около $4000. Учитывая инфляцию, на сегодняшние доллары это составляет больше $6500.

Впрочем, диски в сегодняшних компьютерах работают намного эффективнее - современный интерфейс ATA/133 передает данные в 16 раз быстрее, чем первый стандарт ATA-1. Однако емкость накопителей возросла с тех пор в тысячи раз. Добавим к этому, что стандарт ATA неоднократно "осовременивался" за свою жизнь.

Обратная совместимость интерфейса ATA прекрасно работает. Даже очень старые ATA устройства вполне нормально работают с современными контроллерами. Однако стандарту ATA до сих пор присущи эти ужасные ленточные кабели, при том имеющие существенное ограничение на максимальную длину: ATA кабель не может быть длиннее примерно 45 см, причем длина кабеля сильно сказывается на работу современных быстрых Ultra DMA ATA режимов.

Как видим, недостатки у обычного ATA есть, и последовательный интерфейс Serial ATA пришелся как нельзя кстати. Поскольку новый SATA интерфейс называется "последовательным", то старый интерфейс нам придется называть "параллельным" (Parallel ATA). Различие между ними сразу же видно по имени - SATA отсылает данные последовательно, с одним битом на такт, но на высоких тактовых частотах. PATA отсылает информацию параллельно, 16 бит данных за такт, поэтому для одинаковой скорости передачи частота работы PATA должна составлять 1/16 частоты SATA.

Параллельная передача данных прекрасно функционирует на низких скоростях, но чем быстрее вы хотите заставить ее работать, тем острее становится проблема синхронизации данных в разных проводах и уменьшения взаимных помех. Именно по этой причине Ultra DMA/66 и более быстрым PATA интерфейсам потребовался 80-проводный кабель вместо старого доброго 40-проводного. Дополнительные 40 проводов замкнуты на землю, для уменьшения взаимных помех соседних проводов. SATA использует намного более изящный кабель по сравнению с PATA, и длина кабеля может достигать одного метра.

С точки зрения операционной системы и пользователя, который никогда не заглядывал в свой компьютер, ничего нового в SATA нет. Вам не нужно обновлять операционную систему для использования SATA, диски будут работать точно так же, как и раньше. Однако с точки зрения сборщика компьютеров, преимущества очевидны: SATA поддерживает горячее подключение, в отличие от PATA.

Все звучит замечательно, может пойдем и купим SATA диск? Однако пока что SATA диски еще не выпущены на потребительский рынок. На данный момент PATA и SATA диски находятся примерно на тех же диспозициях, что автомобили с двигателями внутреннего сгорания и автомобили с топливными элементами.

Впрочем, уже сейчас доступны SATA адаптеры, которые надеваются на заднюю часть обычных ATA дисков, таким образом, обеспечивая им SATA совместимость. Так что может нам купить адаптеры, обычные диски и подключить их к SATA контроллеру? Однако, строго говоря, SATA контроллеров пока что не выпущено. Конечно, вы можете купить материнскую плату с разъемами SATA, равно как и отдельные SATA платы, однако они являются контроллерами первого поколения - по существу, это обычные PATA чипы с добавленной микросхемой перекодировки (мостом).

Как предполагалась ранее (в частности, Intel), на данный момент SATA уже должен быть встроен во все современные чипсеты. Но этого не произошло. Первые чипсеты с поддержкой SATA должны выйти в конце года. Так что если вы пожелаете сегодня собрать SATA систему, вам придется использовать PATA контроллер с SATA мостом на нем. Затем изящный SATA кабель будет протянут до еще одного SATA преобразователя, к которому будет присоединен обычный PATA жесткий диск.

Конечно, с точки зрения производительности вы ничего не выиграете - ведь придется преобразовывать данные с одного интерфейса на другой. Однако все будет работать. PATA и SATA - это почти что одно и то же, разница между ними видна только на физическом уровне интерфейса. Скажем, преобразование из ATA в FireWire выполнить намного сложнее. Настало время перейти к "железу".

Контроллер поддерживает RAID 0 (чередование) и RAID 1 (зеркалирование), плюс специальный не-RAID режим JBOD. Поскольку к карте можно подключить только два жестких диска, вряд ли многие пользователи будут включать RAID режимы. RAID 0 чередует данные, в результате чего порции данных попеременно пишутся на разные диски, что дает прирост производительности. Однако если один из дисков выйдет из строя - вы потеряете все свои данные. Вряд ли вы что-либо восстановите с одного диска.

Режим JBOD просто объединяет емкости двух дисков. Вы не получите прироста производительности, и поломка одного диска все еще будет иметь плохие последствия, но вы можете объединять диски разных размеров, и использовать их суммарную емкость. Если же вы создадите RAID 0 с разными дисками, емкость массива будет лишь в два раза больше емкости самого маленького диска.

RAID 1 просто копирует данные - второй диск является точной копией первого. То есть диски должны быть одного и того же размера, при этом полезная емкость будет равна емкости одного диска. Если один из дисков сломается, вы сможете восстановить все свои данные.

Однако большинству людей не нужна избыточность RAID 1. Подобная избыточность необходима серверам и другим приложениям, если администраторы не желают тратить свое время на восстановление информации из резервных копий. Однако машину с RAID массивом все же необходимо резервировать - на случай, если в компьютере разом сгорит все "железо", или компьютер будет похищен, или если сосед сверху зальет ваше помещение, или если случится пожар и т.д. Впрочем, сбои дисков случаются все же слишком редко, чтобы рекомендовать регулярное резервирование большинству пользователей. Если пользователь покупает два диска, то он, скорее всего, установит их как два отдельных устройства, и будет наслаждаться выросшим доступным пространством. Кстати, если у вас сгорит контроллер, вы сможете подключить диски к любому другому контроллеру, будь то RAID или простой, и скопировать все данные.

Контроллеры ATA RAID сегодня встречаются практически повсеместно. Множество материнских плат оснащено четырьмя ATA разъемами, два из которых подключены к контроллеру HighPoint RAID и способны организовывать RAID массив. К ним вы можете подсоединять до четырех жестких дисков, благодаря PATA конфигурации главного/вторичного винчестера - по два диска на кабель. То есть вы можете использовать RAID 0+1, когда пара винчестеров с чередованием копируется на два других винчестера.

RocketRAID 1520 тоже имеет два разъема, но они являются SATA разъемами, то есть вы сможете подключить к одному разъему только один диск.

Рабочая группа Serial ATA настаивает на подобном ограничении - по одному диску на разъем, поскольку одно позволяет избежать различных проблем с конфигурацией главный/вторичный диск и неудобств с терминированием.

Однако подобные проблемы с интерфейсом ATA нельзя назвать наболевшими. Конфигурирование главного/вторичного диска не требует значительных умственных усилий, поскольку PATA поддерживает всего два устройства на кабель, а переставить перемычки сзади диска - дело нехитрое.

У PATA не возникает никаких проблем с терминированием, это проблемы интерфейса SCSI. SCSI позволяет соединять до 15 устройств в цепочку (в зависимости от версии SCSI), и именно там возникают проблемы с терминированием и адресацией, но и там эти проблемы вполне решаемы. Однако рабочая группа Serial ATA посчитала ограничение "один диск на кабель" существенным шагом в продвижении интерфейса. Что ж, оставим это решение на их совести.

Добавим, что для серьезных применений люди будут продолжать использовать SCSI, поскольку серверы собираются людьми, профессионально владеющими знаниями, которым нужны быстрые и более надежные жесткие диски.

Диски SCSI стоят ощутимо дороже своих ATA собратьев равной емкости. И это не только следствие намного более объемного рынка ATA устройств. Диски SCSI имеют более высокую производительность (до сих пор в продаже нет ATA дисков с оборотами больше, чем 7200) и собираются они с большей тщательностью.

Потребительские ATA диски не рассчитаны на непрерывную работу более пяти лет, поскольку их рабочий цикл (отношение времени работы к времени простоя) достаточно низок. ATA дискам не нужна подобная надежность, поскольку не пройдет много времени, пока они не будут заменены чем-либо более новым.

Конечно, вы можете использовать потребительские жесткие диски для серьезных приложений по хранению данных, если вам не нужна высокая производительность. На этом вы сможете сэкономить некоторую сумму денег. Однако в этом случае вам придется каждые пару лет покупать новые диски, отдавая старые (которые скоро должны умереть) под некритичные приложения. Или любимой теще.

Все же принцип "по одному диску на разъем" следует считать преимуществом в силу его простоты - пользователь просто не сможет ничего перепутать. Новички часто ошибаются с конфигурациями главный/вторичный диск с PATA, и даже опытные пользователи иногда забывают, что у 80-проводного PATA главный диск подключается к конечному разъему шлейфа, а вторичный - к среднему. Подобных проблем с SATA не наблюдается вообще, а с узкими шлейфами очень удобно работать, даже по сравнению с 80-проводными круглыми шлейфами.

Однако точку зрения рабочей группы Serial ATA мы не можем назвать корректной - утверждать, что ограничение "один диск на разъем" - бесспорное достижение - это то же самое, что считать установку одного шкафа в квартиру достижением цивилизации, ведь его будет так просто найти.

Плата 1520 сегодня является не единственным SATA решением, дающим пользователю два порта SATA. Купите материнскую плату Asus A7V8X или Abit IT7-MAX2, к примеру, и вы получите возможность подключения Serial ATA (есть версии плат Asus как с разъемами SATA, так и без них). Но в любом случае в вашем распоряжении будет два разъема. Вероятно, вскоре A7V8X будет поставляться с адаптером, обеспечивающим дополнительные два SATA разъема из одного 40-контактного IDE разъема.

На сегодняшний момент SATA разъемы на всех материнских платах работают от второго IDE контроллера. Первый IDE контроллер обеспечивает два стандартных 40-контактных разъема, а второй работает с одним 40-контактным разъемом и с двумя SATA разъемами, или с двумя 40-контактными разъемами и двумя SATA разъемами - тогда вы сможете выбирать, что использовать - SATA или второй 40-контактный разъем.

Недавно HighPoint выпустила RocketRAID 1540, который отличается от 1520 четырьмя доступными разъемами. Так что вскоре мы наверняка увидим SATA решения с большим количеством разъемов.

Предположительно, использование одного диска на кабель должно дать еще одно преимущество - скорость. В первой версии стандарта SATA пропускная способность составляет 150 Мбайт/с. Если на одном кабеле будет находиться один диск, то вся пропускная способность достанется именно этому диску.

Нужна ли ему такая пропускная способность - это еще вопрос. Потребляемая пропускная способность дисков оказывается намного ниже пиковой теоретической. Впрочем, больше - не меньше.

На сегодняшних SATA контроллерах вы вряд ли получите и 150 Мбайт/с. Дело в том, что они основаны на PATA чипах, которые поддерживают только Ultra DMA/133 (пиковая пропускная способность 133 Мбайт/с). RocketRAID 1520 базируется на HighPoint HPT372A, UDMA/133 контроллере. С точки зрения операционной системы карта ничем не отличается от других карт HighPoint PATA HPT372. Но это опять же не проблема.

А основная проблема заключается в том, что даже у самых быстрых ATA дисков сегодня максимальная скорость чтения составляет чуть меньше 50 Мбайт/с, а скорость записи - меньше 30 Мбайт/с. Поместите два таких диска на PATA кабель, и вы ощутимо загрузите пропускную способность UDMA/133. Если же вы так не сделаете, то вы получите высокую пропускную способность только лишь между интерфейсом и крохотных кэшем жесткого диска, который почти никак не влияет на скорость реальных задач.

Производительность жестких дисков растет по мере увеличения емкости. Грядущие диски Maxtor на 250 Гб 7200 об/мин и 320 Гб 5400 об/мин наверняка смогут уже в одиночку нагрузить пропускную способность UDMA/133, так что им вполне пригодится на 12,5% более быстрое SATA соединение.

Но все приведенные факторы на самом деле значат немного, поскольку скорость жесткого диска не очень значительно влияет на производительность рядовых пользовательских задач. Для систем, которые не испытывают нехватку в оперативной памяти, дисковая подсистема вносить 10% вклад в общую производительность. Так что если вы даже удвоите скорость дисков, вы получите лишь 10% прирост производительности, который очень трудно заметить.

Да, это в свою очередь означает, что домашние пользователи, тратящие большие деньги на SCSI контроллеры и диски для повышения общей производительности тратят их просто на ветер.

В комплекте с 1520 идет, конечно же, несколько кабелей. Их длина составляет один метр, так что вы вполне сможете использовать кабели для подключения внешних устройств хранения. Правда, про существование таких устройств нам пока ничего не известно - нет ни внешних SATA "коробок", ни SATA контроллеров с выносными портами. Но наверняка подобные продукты вскоре появятся.

PATA кабели не очень подходят для внешних устройств хранения. Длина у них слишком короткая, да и сами кабели гибкостью не отличаются. К тому же широкие шлейфы очень легко повредить. Круглые PATA кабели несколько прочнее, но у них действует то же самое ограничение по длине, а гибкость отнюдь не идеальна.

Вместе с контроллером поставляются два адаптера, чудно названные "RocketHeads", с помощью которых вы можете подключить PATA диски к SATA кабелям.

Адаптеры подключаются к SATA кабелю для передачи данных и к разъему питания, такому же, который подключается к флоппи-дисководам. Скорее всего, у вашего блока питания нет двух подобных свободных вилок, поэтому в комплекте с RocketRAID 1520 идут тройники. Так что число свободных вилок у вас не уменьшится.

Разъем питания SATA, который присутствует на "родных" SATA дисков, выглядит забавно. У него такой же дизайн, что и у разъема SATA кабеля данных, но сам разъем питания намного шире. У разъема данных семь контактов, а у разъема питания - целых пятнадцать.

Подобная ситуация, вероятно, связана с тем, что SATA использует те же типы контактов для передачи питания, что и для передачи данных, а они вряд ли отличаются сильно низким сопротивлением. Поэтому вряд ли пара таких контактов может выдержать любую из трех линий питания SATA.

Так что мы видим по три контакта для 3,3, 5 и 12 В линий питания, пять контактов заземления и один резервный контакт. К разъему питания идет только пять проводов (три провода питания и две земли), так что питание немного напоминает провод для обычных дисков.

Мы уже давно привыкли к подобной комбинации - кабель данных плюс кабель питания. Все SATA диски будут обладать теми же разъемами, так что вы сможете проделывать различные вещи, типа подключения SATA дисков для ноутбуков к обычным компьютерам.

Включение и отключение выполнять очень легко, поскольку SATA разъем не предусматривает никакой защелки - следует просто аккуратно нажать на вилку для соединения и так же аккуратно вытащить при отсоединении. Возможно, что некоторые SATA разъемы со временем расшатаются.

По своей природе SATA уже поддерживает горячее подключение. Вы можете отсоединить кабель от SATA диска и заменить диск на другой в любой момент времени - все будет прекрасно работать. PATA в подобной ситуации просто умрет.

Однако на деле все обстоит не так хорошо, поскольку Windows будет поддерживать горячее подключение только лишь в "следующей версии", которая выйдет после WinXP. Так что на данный момент с горячим подключением SATA не больно то и поиграешься - придется использовать дополнительные программы, как и в случае с PATA.

Но большинство пользователей не волнует проблема выключения компьютера для замены жесткого диска. Большинство компьютеров оснащены только одним жестким диском, на котором установлена операционная система. Если вы достанете этот диск, то вряд ли что хорошего из этого получится. Если вам нужно устройство хранения с горячим подключением, то следует выбрать какое-нибудь USB устройство (поскольку скорость USB 2.0 вполне достаточна для перекачки информации) или FireWire. Существует еще несколько преимуществ SATA, которые рабочая группа SATA не упомянула в своем FAQ. Одно из них заключается в том, что в отличие от PATA, SATA использует коррекцию ошибок для инструкций, равно как и для данных. Нам сложно привести примеры порчи данных, связанных с ошибками PATA инструкций, но подобная ситуация вполне возможна.

Что более интересно для любителей разгона, SATA контроллеры будут иметь тактовую частоту, не привязанную к частоте PCI. PATA контроллеры работают с использованием частоты PCI, так что разгон PCI (связанный, главным образом, с разгоном FSB процессора на материнских платах, где частота FSB привязана к частоте PCI) приводит к повышению частоты ATA, что не всегда нравится жестким дискам. Намного более высокая тактовая частота SATA генерируется независимо, так что еще один барьер на пути к разгону можно считать преодоленным.

Заключение

SATA на данный момент неплоха, но она не заслуживает того, чтобы обращать на нее слишком большое внимание. Если вам важна будущая совместимость, то приобретение SATA-совместимого "железа" не будет ошибкой, даже если родные SATA диски пока еще не появились в продаже. Новые кабели изящны, они прекрасно подойдут для любителей корпусов с прозрачными стенками. Но сегодня нет причин беспокоиться о переходе на SATA. Переход будет массово происходить в середине 2003 года, и мы, наконец, избавимся от этих ужасных широких шлейфов.

Причем все оборудование будет работать друг с другом. На последнем IDF было сказано, что взаимная совместимость SATA устройств находится на уровне "выше 95 процентов".

Поначалу подобная цифра заставляет несколько понервничать, поскольку мы еще помним те дни, когда о клонах PC говорили "90% IBM совместим". Именно оставшиеся 10% могли стоить вам неделю напряженных трудов по настройке. Но, скорее всего, несовместимое оборудование - это какие-либо экзотические SATA шасси, а не привычные потребительские контроллеры и диски. Рабочая группа SATA пока еще не раскрыла детали о проведенном тестировании на совместимость, но как мы надеемся, большинство производителей исправят проблемы, если они были выявлены.

Пока первые SATA шасси - контроллеры и диски - не появятся на прилавках магазинов, вы можете не утруждать себя поиском SATA устройств - всему свое время.