Старый друг лучше? SerialATA vs ParallelATA

Трудно сказать когда человечество расставалась с прошлым не смеясь (разве что со святой инквизицией расставались не шутя, а с облегчением. Но не об этом речь). Разговор будем вести о двух интерфейсах: PATA и SATA. С интерфейсом PATA, думаю, все знакомы не понаслышке, а вот что за зверь SATA? Наверно не всем приходилось иметь с ним дело.
Вот уже несколько лет разработчики (IBM, Dell, Seagate, Maxtor, APT Technologies и другие) продвигают на рынок настольных систем дисковые накопители с интерфейсом SerialATA (SATA) взамен морально устаревшего интерфейса ParallelATA (PATA). Зачем?

Введение в SATA
Начнем с того, что ответим на вопрос: зачем было изобретать велосипед… то есть новый интерфейс? Первое, что приходит в голову, — невозможность дальнейшего наращивания скорости передачи данных по параллельному интерфейсу. Стандартный 80-жильный кабель, применяемый для протоколов UATA/66/100/133, где сигнальные жилы чередуются с экранирующими, уже не способен эффективно работать на более высоких частотах даже с применением избыточных кодов для защиты от ошибок. Также PATA присуща пара недостатков. Номер раз: наличие 26 пятивольтовых сигнальных линий, для которых требуются отдельные многоножечные микросхемы. Номер два: широкие плоские многожильные IDE-кабели существенно уменьшают циркуляцию воздуха в системном блоке, что может привести к перегреву компонентов компьютера. И напоследок, производство плат с SATA обходится ненамного, но дешевле. Таким образом, SATA выглядит перспективней, чем PATA. Этот интерфейс может работать при более низком напряжении, количество жил шлейфа сокращено до семи. Сигналы передаются по двум парам проводов (одна пара — на прием, другая — на передачу), еще три жилы идут на «землю». На разъеме, расположенном на дисках и материнских платах, три «земляных» контакта выступают чуть дальше сигнальных контактов, чтобы облегчить «горячее» подключение (предусмотрено «горячее» подключение накопителей по SerialATA без специальных адаптеров!). Длина шлейфа может варьироваться до 1 метра. Но самое главное потенциальное преимущество SerialATA над ParallelATA — это большая полоса пропускания.

Стоит отметить, что на один шлейф SATA можно «повесить» всего лишь одно устройство (к параллельным можно подключать два накопителя одновременно). Это можно считать как плюсом, так и минусом. С одной стороны, мы получаем очень большую полосу пропускания, с другой стороны — огорчает именно тот факт, что одно, хотя производители материнских плат оснащают свои продукты как минимум двумя разъемами этого интерфейса.
Еще один момент, заслуживающий внимания: изменениям в архитектуре подверглась только физическая часть интерфейса, а по регистрам и программному обеспечению он будет полностью совместим с нынешним ParallelATA. Отсюда следует, что не возникнет необходимость кардинально менять драйверы. Более того, в некоторых случаях новые драйверы для SerialATA вообще не потребуются (!): архитектура SerialATA прозрачна для BIOS и операционной системы. Кроме того, SerialATA (в отличие от параллельных ATA) обладает средствами исправления ошибок (по ECC), и целостность передаваемых по кабелю данных гарантирована в большей мере.

Характеристики
Что ж, переходим к самим героям праздника. Для сравнения были выбраны два винчестера от одного производителя. Характеристики, заложенные произ­водителем, узнаем с помощью утилиты Everest 2.0
Первый участник — это «рыбка» от Seagate, ST380011A, использующая интерфейс ParallelATA. Заявленная емкость — 80 Гбайт. Винчестер оснащен 2-Мбайт буфером. Диск имеет две пластины, каждую из которых обслуживают по две пишущие головки. Временные характеристики выглядят так: средняя задержка раскрутки составляет 4.16 мс, среднее время поиска — 8.5 мс, время раскрутки равно 10 мс. Внутренняя скорость обмена составляет 683 Мбит/с. Скорость вращения шпинделя — 7200 об/мин.

Второй участник — тоже 80-Гбайт «рыбка» от той же Seagate, но модели ST380013AS, использует интерфейс SerialATA. Точно те же два «блина», по две головки на каждый, но в отличие от ST380011A, оснащен буфером 8 Мбайт. Временные характеристики — те же, что и у конкурента.

Полезные утилиты
На сайте производителя мне попалась одна замечательная утилита, позволяющая делать очень многое: провести комплексный тест на безопасность данных, проанализировать структуру файлов, провести тест на совместимость «железа», посмотреть коды ошибок в случае наличия неисправностей (жаль, что не прилагается никакого хелп-файла с расшифровкой, придется заходить на сайт производителя), а также проанализировать результаты. DiskWizard Suite распространяется совершенно бесплатно, для закачки вам требуется только зарегистрироваться на сайте.

Методика тестирования
Диски жестко закреплялись на металлическом шасси корпуса системного блока и подключались к контроллеру интерфейса UltraATA/100 или SerialATA. «Системный» винчестер подключался “мастером” на первый канал контроллера, испытуемый PATA — “мастером” на второй канал. Испытания проводились под управлением операционной системы Windows XP Pro SP2 с использованием файловой системы NTFS. Тестирование проводилось с помощью программ AIDA32 для определения заводских настроек, WinBench 99, HD Tach, теста ATTO Disk Benchmark.

Тестовый стенд
Процессор Athlon XP 2000+
Материнская плата EPOX 8KRA2I (KT600)
Оперативная память Kingston PC3200 256 MB
Видеокарта ATi Radeon 9000PRO
Системный HDD Seagate ST380011A
Тестируемые HDD Seagate ST380011A;
Seagate ST380013AS
Блок питания InWin 300 Вт

Разбор полетов
Из чего складывается скорость чтения/записи данных? Первое, что стоит отметить, — полоса пропускания, второе — задержки, третье — размер буфера данных. Все эти характеристики весьма существенны. Единственное, объем буфера зачастую очень коварен. Бывает, что модель с буфером 8 Мбайт, обладающая схожими характеристиками, оказывается медленней своего собрата с 2-Мбайт буфером.
Скорость линейного чтения от интерфейса не зависит, поэтому не будем обращать на нее особого внимания и сразу перейдем к другим тестам.
HD Tach. Как видим, у SerialATA-винчестера заметно выше скорость записи. Виной тому, скорее всего, по большей части пропускная способность шины; все же даже теоретические 50 Мбайт/с (оказывающиеся на практике куда меньшим значением) дают о себе знать. Еще один нюанс, который в этом тесте дал преимущество жесткому диску с более прогрессивным интерфейсом, — это время поиска данных, почти на 2 мс меньше, чем у ParallelATA.
Пакет WinBench 99 представляет собой целый набор разносторонних приложений. Но нам интересна только часть, затрагивающая подсистему хранения данных: AVS/Express 3.4, FrontPage 4, MicroStation SE, Adobe Photoshop 4, Adobe Premier 4.2, SoundForge 4, Visual C++ 5, которые объединены в один тестовый пакет. C результатами все логично — рост объема буфера и скорости обмена с ним не может не привести к росту результатов, особенно в тесте Business WinMark, где наблюдается двукратный рост с хвостиком.

Еще одним тестом был ATTO Disk Benchmark, который предназначен для тестирования “внутреннего устройства” диска. Тест заключается в записи/чтении файлов различного объема — от 64 Кбайт до 32 Мбайт, маленькими отрезками. Например, файл состоит из набора отрезков по 512 байт, которые в дальнейшейм увеличиваются.
По результатам этого теста видно, что оба диска Seagate очень невыразительно работают с блоками минимального размера (от 512 байт до 4 Кбайт), хотя для SATA-модели скорость на малых блоках возрастает, если использовать мегабайтные тестовые файлы. Кэширование файлов объемом ниже 1 Мбайт для всех дисков Seagate Barracuda 7200 происходит достаточно хорошо — как по чтению, так и по записи.
Стоит обратить внимания, что скорость работы с файлами малого объема, точнее, набирание нужного объема из маленьких отрезков у SATA винчестера заметно выше.

Выводы
Прирост производительности налицо; однако существует множество подводных камней, знать которые должен каждый, кто собирается купить диск с интерфейсом SerialATA. Во-первых, у вас обязательно должны быть драйверы для поддержки SATA. Как правило, они записаны на диске, прилагаемом к материнской плате, но зачастую сборщики или продавцы компью­теров этот диск изымают. Во-вторых, такой винчестер рекомендуется покупать, если вы хотите создать RAID-массив. Также, возможно, имеет смысл покупать такие жесткие диски тем, кто не брезгует хранить большие объемы информации на винчестере. Но нужно ли их там хранить, если сейчас многие могут себе позволить иметь пишущий DVD-ROM? В любом случае каждый решит все для себя сам. Может быть, все же стоит подождать доступных HDD с интерфейсом SATA II, которые в рекламе выглядят очень аппетитно; по крайней мере — с моей точки зрения.


Рекомендуем почитать: