Накопители

Новые технологии IDE: Ultra ATA/133 и 66 МГц PCI



Несмотря на непрекращающиеся споры между любителями SCSI и IDE, становится ясно, что винчестеры IDE завоевывают рынок и сегодня занимают даже большую его часть, чем раньше. В то время как винчестеры SCSI продолжают доминировать на рынке серверов и рабочих станций, все больше любителей SCSI переходят на IDE. Дело в том, что винчестеры IDE практически сравнялись со SCSI как по части производительности, так и надежности. К тому же интеграция контроллеров IDE RAID на материнскую плату, позволяющих создать высокоскоростной массив RAID-0, стала достойной альтернативой использования одиночных винчестеров SCSI.

По мере расширения рынка IDE, всегда находятся компании, которые пытаются чем-то выделиться среди конкурентов. Наиболее ярким примером решения проблем, о существовании которых до этого никто даже не догадывался, может послужить компания Maxtor. Она недавно выпустила на рынок новые винчестеры Ultra ATA/133 и периферию к ним, которые позволяют увеличить производительность интерфейса дисков на 33%.

Но вряд ли можно сказать, что пропускная способность интерфейса Ultra ATA/100 не удовлетворяет нуждам имеющихся винчестеров. Безусловно, скорости винчестеров постоянно увеличиваются, но пропускная способность интерфейса никогда не становилась узким местом. Даже самые быстрые винчестеры IDE не могут перешагнуть за черту 45 Мбайт/с (скорость чтения данных с пластин), и поэтому проблемным местом становится не интерфейс, а собственно винчестер.

Maxtor разработала новый стандарт Ultra ATA/133 в одиночку, попытавшись изменить судьбу развития этой сферы индустрии. Обычно подобными вещами занимаются консорциумы, состоящие из многих производителей винчестеров и контроллеров. За последнее время это единственный случай, когда одна компания взяла всю инициативу на себя.

В то время как Maxtor пытается продвигать Ultra ATA/133, все остальные производители винчестеров избегают этой технологии и начинают разрабатывать продукты, поддерживающие новый стандарт Serial ATA. Даже сама Maxtor готовится к этому событию, чтобы удержать свою позицию на рынке к концу года, но все же компания позиционирует Ultra ATA/133 как отличное переходное решение между Ultra ATA/100 и Serial ATA.

Итак, мы поставили своей целью сравнить интерфейс ATA/133 с предыдущими интерфейсами ATA и проверить, дает ли он хоть какой-нибудь заметный прирост производительности и стоит ли тратить деньги на новые продукты, поддерживающие стандарт ATA/133. Но кроме этого в обзор войдет одна из разрабатываемых карт 66 МГц PCI компании Promise, благодаря которой мы сможем проверить, влияет ли увеличение скорости PCI на производительность новых винчестеров. Но прежде чем перейти к тестированию, давайте познакомимся поближе с технологиями Ultra ATA/133 и 66-МГц PCI.


64-бит и 66 МГц PCI

По мере развития плат PCI и увеличения передаваемых ими данных, они требуют все больше пропускной способности от устаревшей спецификации 33МГц PCI. Такие устройства как Ultra160/320 SCSI RAID или Gigabit Ethernet могут и вовсе исчерпать все возможности и без того перегруженной шины PCI. На шине возникают задержки, поскольку различные устройства PCI начинают воевать друг с другом за пропускную способность шины. Данная проблема уже многократно решалась различными способами, в результате таким картам предоставлялись быстрые интерфейсы PCI.

Самый распространенный способ увеличения пропускной способности шины – это увеличение скорости разъемов PCI. Это можно сделать двумя способами, которые, кстати говоря, не исключают совместного применения. Один из них состоит в увеличении объема данных, передаваемых карте за один такт (переход от 32 к 64 битам), а второй в увеличении частоты шины (с 33МГц до 66МГц). Оба способа практически удваивают скорость интерфейса. Если же применить их вместе, то теоретически производительность должна возрасти в 4 раза. Вот таблица, отражающая положение вещей с точки зрения теории.


32-бит, 33 МГц PCI = 133 Мбайт/с 64-бит, 33 МГц PCI = 266 Мбайт/с
32-бит, 66 МГц PCI = 266 Мбайт/с 64-бит, 66 МГц PCI = 533 Мбайт/с

Как видите, при использовании новых технологий скорость разъема PCI может стать очень большой. Однако мы не наблюдаем массового перехода на эти технологии по причине сложности реализации 64-битной 66 МГц PCI шины на материнской плате. Во-первых, использование 64-битного слота возможно только при специализированном 64-битном южном мосте, который сможет правильно формировать 64-битные пакеты данных. Intel и AMD уже создали 64-битные чипсеты для материнских плат, но они довольно дорогие. Шина 66 МГц требует очень качественной сборки и специальной разводки, поэтому скоростную шину PCI сложно реализовать. Вот почему 66МГц PCI до сих пор остается на территории серверов. Прирост производительности за счет этой технологии пока что не стоит денег, которые придется за него платить. К тому же карты, работающие на 66МГц PCI – редкое явление в наши дни.

Вот 3 «стандартных» типа разъемов PCI, которые реализованы сегодня. На всем рынке существует шесть разновидностей, но на сервера и рабочие станции обычно устанавливают эти три.


32-бит, 33 МГц PCI (5В)
64-бит, 33 МГц PCI (5В)
64-бит, 66 МГц PCI (3.3В)

Как ни странно, не любая PCI карта сможет работать с такой шиной. Новая 64-битная шина PCI создавались с учетом поддержки старого 32-битного режима. Так что большинство 32-битных карт PCI все же будут работать без всяких проблем (но не получат от такой шины никакого преимущества). Если у вашей 32-битной карты PCI есть две выемки, то она будет работать в любом 64-битном разъеме, указанном выше. Если же на ней только одна выемка, то у вас карта, которая поддерживает либо 5В питание, либо 3,3В. Если выемка ближе к передней части платы, то у вас карта на 3,3В. Если же наоборот, то карта на 5В.

Большинство новых 64-битных карт PCI на 66МГц несовместимы со старыми разъемами PCI на 33МГц. Они могут быть установлены только в новые специальные разъемы. 64-битные карты PCI на 66 МГц – очень большая редкость на сегодняшний день. Они используются только для ОЧЕНЬ требовательных к пропускной способности устройств PCI, так что вам они вряд ли понадобятся, пока вы не займетесь сооружением серверов.

Самой большой проблемой, впрочем, является ситуация, когда на шине используется несколько высокоскоростных PCI устройств, тогда пропускная способность должна быстро исчерпаться. Как Intel, так и AMD разработали протоколы, которые могут резервировать определенные уровни пропускной способности, достаточные для любого PCI устройства.


Пример реализации ATA-133, 66 МГц PCI системы

Организация высокоскоростного интерфейса IDE не представляется сложной, если иметь нужные компоненты. Контроллеры и жесткие диски Ultra ATA/133 уже можно купить практически в любом магазине, причем они не очень дорого стоят. Но вот достать материнскую плату с разъемами PCI на 66МГц будет затруднительно. Для нашего тестирования мы собрали тестовую систему ATA/133 (DMA-6) с использованием следующих устройств.


Promise Ultra133 TX2


Maxtor DiamondMax D740X

Мы взяли материнскую плату Asus A7M266-D с двумя процессорами Athlon. Благодаря новому южному мосту AMD 768 на плате реализованы два 64-битных разъема PCI на 66МГц. Они также допускают использование и 32-битных карт на 33МГц и на 66МГц. Большинство плат для AMD Athlon MP и Intel Pentium 4 Xeon будут поддерживать 64-битную шину PCI, как и большинство чипсетов от Serverworks. Но на данный момент количество материнских плат, поддерживающих такую скорость PCI можно сосчитать по пальцам на одной руке.

Мы также протестировали винчестер Matrox D740X и на старых контроллерах ATA, чтобы проверить, существует ли разница между «вчерашними» контроллерами Ultra ATA/66 и Ultra ATA/100 и «сегодняшним» контроллером Ultra ATA/133. Контроллеры Ultra ATA/66 и 100 были взяты также от Promise (Ultra66 и Ultra100 соответственно) и работали в 32-битном режиме на 33МГц слотах. В виду того, что ATA/133 использует такой же 40-контактный 80-проводной шлейф, мы использовали один и тот же шлейф во всех тестах.

Конфигурация системы


Процессоры AMD Athlon XP 1,67 ГГц (2000+) (128 кб L1, 256 кб L2)
Кулер AMD Socket-A Стандартный Кулер
Память 512 Мб Crucial PC-2100 DDR SDRAM (2 x 256Мб)
Материнская плата Asus A7M266-D (чипсет AMD 760MP)
Видеокарта Visiontek GeForce3 Titanium 64Мб (240/500)
Жесткий Диск IBM Deskstar 60GXP 60GB, ATA/100, 7200 Об/мин, 2Мб (кэш) (основной)
Maxtor DiamondMax D740X 40GB ATA/133 7200 Об/мин, 2Мб (кэш) (тестируемый)
Остальное 3Com 10/100 PCI Ethernet, Plextor 8/4/32A IDE CD-ReWriter
ПО Windows XP с DirectX 8.1, Драйверы для чипсета Intel 3.2

Примечания
  • Память DDR работает с задержкой CAS 2
  • Promise Ultra ATA 66/100 использует встроенные драйверы Windows XP
  • Promise Ultra ATA/133 использует поставляемые драйверы Windows XP
  • Перед тестированием все винчестеры были форматированы в NTFS.
ПО для тестирования:
  • ATTO DiskTools Bench32 2.02
  • ZD Winbench 99 High-End Diskmark
  • ZD Winbench 99 Business Diskmark
  • SiSoft Sandra File System Benchmark

ATTO's DiskTools – синтетический тест Windows.
Он определяет скорость чтения/записи диска при записи и чтении файлов разных размеров
Результат выводится в Мбайт/с.

ATTO DiskTools Скорость записи

(Больше – лучше)

Размер ATA-133
66 МГц PCI
ATA-133
33 МГц PCI
ATA-100
33 МГц PCI
ATA-66
33 МГц PCI
0.5 Кб 2795 2723 2732 2696
1.0 Кб 5587 5520 5520 5417
2.0 Кб 11014 8856 8494 8476
4.0 Кб 21354 13115 12397 10357
8.0 Кб 35562 15456 12912 11983
16.0 Кб 33304 16856 14561 12987
32.0 Кб 24612 17649 14561 13597
64.0 Кб 28240 18061 17618 13881
128.0 Кб 33304 18459 17630 13881
256.0 Кб 33304 18414 17630 13881
512.0 Кб 33352 18459 17630 13881
1024.0 Кб 33192 18447 17456 13881

Если внимательно посмотреть на таблицу, то можете увидеть, что переход на Ultra ATA/133 c Ultra ATA/100 не дает особенных преимуществ. Конечно, есть небольшой прирост, но обыкновенный пользователь этого просто не заметит.
Но переход на 66МГц шину PCI, ATA/133 приводит к заметному приросту производительности, намного большему, чем мы могли предположить. Перед тестом мы считали, что прирост будет около 5%, не более. Это просто поразительно! К концу теста ATA/133 на 66МГц PCI превосходил ATA/133 на шине 33МГц почти вдвое!

ATTO's DiskTools – синтетический тест Windows.
Он определяет скорость чтения/записи диска при записи и чтении файлов разных размеров
Оценки ставятся в Мбайт/с.

ATTO DiskTools Скорость чтения

(Больше – лучше)

Размер ATA-133
66 МГц PCI
ATA-133
33 МГц PCI
ATA-100
33 МГц PCI
ATA-66
33 МГц PCI
0.5 Кб 11888 11325 11085 9796
1.0 Кб 14821 11339 11085 9389
2.0 Кб 29045 18435 15458 12682
4.0 Кб 31198 27868 23485 20287
8.0 Кб 35631 35562 33896 33222
16.0 Кб 41630 38604 37631 35631
32.0 Кб 41630 41527 37631 35631
64.0 Кб 41838 41734 37631 35805
128.0 Кб 41630 41734 40783 35805
256.0 Кб 41838 41734 41523 35805
512.0 Кб 41739 41527 41523 35805
1024.0 Кб 41739 41739 41523 35805

К сожалению, при чтении с диска новый интерфейс уже не имеет такого преимущества, как при записи. В этом тесте 66МГц контроллер лидировал при размерах около 2,0Кб, но при 41,8Мб сравнялся с остальными. Скорее всего, дело в скорости чтения собственно с пластины диска и контроллер здесь не в силах помочь.
Этот тест показал, что в реальных условиях нет абсолютно никакой разницы при использовании контроллеров ATA/100 и ATA/133. Даже Promise Ultra ATA/66 теоретически может предоставить достаточную пропускную способность для этого винчестера, потому что максимальная скорость чтения в среднем составляет 35,8Мб/с.

SiSoft Sandra 2002 – это синтетический тест Windows.
Тестирует процессор, память, жесткий диск и проверяет поддержку дополнительных инструкций процессора.
Больше результат – больше общая производительность.

Тест файловой системы

(Больше - лучше)

ZDBop тестирует работу основных приложений Windows.


Winbench 99 - Business Disk Performance

(Больше – лучше)

Winbench 99 - High-End Disk Performance

(Больше – лучше)

Синтетические тесты Sandra и ZD не позволяют реально оценить ситуацию, но они все же показывают относительные отличия, которые определенно имеют место. На протяжении трех тестов мы видим, что при работе на 33МГц АТА/133 получает небольшое преимущество перед ATA/100, но при переходе на 66МГц разница становится заметнее.


Заключение

За небольшое время использования нового диска и контроллера IDE мы были приятно удивлены приростом производительности при использовании одного диска. Когда Ultra ATA/133 и контроллеры PCI IDE RAID на 66МГц появятся на массовом рынке, производительности систем заметно возрастет.

Ultra ATA/133 большей частью все же кажется чисто маркетинговой технологией, а не новым интерфейсом, призванным дать пользователю невиданную доселе производительность. Переход с Ultra ATA/100 на Ultra ATA/133 не приведет к заметным результатам. Только если вам нравится обладать всеми новинками, которые можно достать, вам понравится такой апгрейд.

Но с другой стороны технология 66-МГц PCI впечатляет. При перемещении карты Promise ATA/133 в 66МГц разъем PCI прирост производительности оказался уже не таким маленьким. Если такое происходит с Promise ATA/133, остается только догадываться, к чему это приведет при использовании страдающих от недостатка пропускной способности устройств, таких как SCSI RAID, high-end звуковых карт или самых быстрых адаптеров Ethernet. Но, к сожалению, в виду редкости материнских плат с 66МГц PCI и совместимых карт, не так много пользователей смогут насладиться этим новшеством.

Демонстрация работы 66МГц PCI показывает, что в шине еще есть место для улучшений. После того, как 66МГц PCI станет общедоступной, равно как и периферия, требующая высокой пропускной способности, «ширины» шины хватит еще лет на десять, а может и больше.

 
 
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥