Serial ATA

Produkty Serial ATA kuszą łatwą obsługą i dużym transferem danych. Czy nowy standard wyprze równoległe złącze IDE? Sprawdziliśmy na pierwszych produktach seryjnych, czy te obietnice są prawdziwe.

Produkty Serial ATA kuszą łatwą obsługą i dużym transferem danych. Czy nowy standard wyprze równoległe złącze IDE? Sprawdziliśmy na pierwszych produktach seryjnych, czy te obietnice są prawdziwe.

Technika Serial ATA eliminuje wreszcie irytujące i zabierające wiele miejsca płaskie kable - a przynajmniej te od twardego dysku. Cienki kabel i wtyki typu idiot proof umożliwiają podłączenie napędu nawet w ciasnych i gęsto upakowanych obudowach. Każdy napęd łączy się bezpośrednio z kontrolerem - zapomnij o zworkach master/slave. Gdy to konieczne, można podłączyć i odłączyć napęd nawet przy włączonym komputerze. Tak przynajmniej przewiduje specyfikacja.

Tyle o pożytkach z nowego sposobu podłączania. Jeżeli chodzi o wydajność, trudno oczywiście przeoczyć dumne napisy "150 MB/s" na opakowaniach produktów Serial ATA. Wartość ta odnosi się do teoretycznej szerokości pasma złącza Serial ATA; nasze testy wykażą bezlitośnie, że jest to wyłącznie teoria.

We wszystkich testach posłużyliśmy się napędami Seagate Barracuda SATA V oraz Maxtor DiamondMax 9 Plus. To pierwsze dostępne seryjnie produkowane napędy ze złączem Serial ATA. Kontrolery Serial ATA w postaci kart PCI otrzymaliśmy od firm Adaptec, ICP Vortex, Promise i Silicon Image. Posłużyliśmy się ponadto płytami głównymi z chipsetem Intel 875P, którego I/O hub ICH5 dysponuje macierzystą obsługą złącza Serial ATA. Co prawda, VIA zapowiada, że mostek południowy 8237 również będzie wyposażony w macierzystą obsługę Serial ATA, jednak w czasie naszych testów nie były dostępne nawet egzemplarze wzorcowe. W naszym laboratorium odkryliśmy niektóre słabe punkty pierwszej generacji Serial ATA.

Pierwsze napędy Serial ATA

Rozwiązanie mostkowe - Maxtor DiamondMax 9 Plus przekształca równoległy strumień danych na szeregowy. Służy do tego układ, widoczny na zdjęciu u góry, po prawej stronie największego układu.

Rozwiązanie mostkowe - Maxtor DiamondMax 9 Plus przekształca równoległy strumień danych na szeregowy. Służy do tego układ, widoczny na zdjęciu u góry, po prawej stronie największego układu.

Gdyby przepowiednie z roku 2000 spełniły się, napędy ze złączem Serial ATA można by już kupować od ponad roku. Niestety, przepowiednie spełniły się dopiero w roku 2003, a pierwsi producenci, którzy zaoferowali ten produkt, to Maxtor i Seagate.

Barracuda SATA V ma, według producenta, tzw. rodzimy (native) interfejs. Oznacza to, że Serial ATA zaimplementowano w warstwie fizycznej i w kontrolerze dysku. Nie ma konwersji równoległego strumienia na szeregowy.

Barracuda SATA V wysyła dane z szybkiej pamięci cache przy użyciu protokołu szeregowego bezpośrednio do kontrolera hosta komputera. Napęd ma dysponować w trybie burst maksymalną przepustowością Serial ATA - 150 MB/s (1000). W teorii.

Napęd DiamondMax Plus 9 Maxtora wykorzystuje rozwiązanie dwuukładowe (dual chip). Składa się ono z normalnego układu kontrolera równoległego Ultra ATA oraz układu mostka, który zamienia równoległy strumień danych w szeregowy. Dane z takiej hybrydy można więc odbierać lub do niej wysyłać z taką szybkością, jaką umożliwia równoległy kontroler ATA dysku. W przypadku Maxtora jest to kontroler Ultra ATA/133.

Funkcjonalność szeregowa nie jest związana rodzimie (natively) z warstwą łącza i warstwą transportową kontrolera dysku, lecz z oddzielną funkcją, która konwertuje dane dla kontrolera równoległego. Stąd też dane mogą być przesyłane zaledwie z maksymalna szybkością kontrolera równoległego - 100 lub 133 MB/s, zależnie od rodzaju zastosowanego kontrolera ATA. Nie jest możliwe uzyskanie maksymalnej szybkości Serial ATA - 150 MB/s.

IBM i Hitachi nie zdecydowały się jeszcze na wprowadzenie napędów ze złączem Serial ATA. IBM Deskstar 180GXP nadal produkowany jest ze złączem równoległym Ultra ATA/100. Technika szeregowa ma się pojawić w drugiej połowie roku 2003.

Natomiast Samsung zapowiada już wariant szeregowy w postaci serii P80. Western Digital anonsuje Raptora z 10 000 obr./min i złączem Serial ATA.

Kontroler Serial ATA

Złącze szeregowe - Seagate Barracuda SATA V to pierwszy dostępny napęd Serial ATA. Oczywiście, korzysta z nowego formatu wtyków i kabli.

Złącze szeregowe - Seagate Barracuda SATA V to pierwszy dostępny napęd Serial ATA. Oczywiście, korzysta z nowego formatu wtyków i kabli.

Pierwsze egzemplarze wzorcowe kontrolerów Serial ATA były w obiegu już od połowy 2002. Teraz dostępne są seryjne karty PCI takich firm, jak Adaptec, ICP Vortex, HighPoint, Promise czy Silicon.

Rozwiązania firm HighPoint i Pro-mise noszą znamiona pewnej paranoi technologicznej - w kontrolerach zastosowano układy mostkowe szeregowo-równoległe, które zamieniają szeregowy strumień danych z powrotem na równoległy. Zastosowano tę samą procedurę, co w opisanym wcześniej napędzie z układem mostkowym.

Z pierwotnych 150 MB/s Serial ATA pozostaje więc znów 100, względnie 133 MB/s (1000) - jak w równoległych kontrolerach Ultra ATA/100/133. Tak więc, już ze względu na swoją konstrukcję, kontrolery te nie mogą zapewnić większej wydajności niż z dotychczasowe rozwiązania Ultra ATA. Kontrolery z układem Silicon Image nie zawierają mostka. Oprócz Silicon Image korzystają z nich Adaptec i ICP Vortex.

Kontrolery ATA na kartach PCI podlegają dodatkowym ograniczeniom. Złącze PCI, o szerokości 32 bitów, taktowane z częstotliwością 33 MHz, może przenieść maksymalnie 127 MB/s. Takie karty, nawet z rodzimą obsługą Serial ATA, nie są w stanie uzyskać pełnej przepustowości 150 MB/s. Należy więc zastosować 64-bitowe karty, taktowane z częstotliwością 33 lub 66 MHz. Dysponują one przepustowością 254 względnie 504 MB/s. Niestety, rozwiązania 64-bitowe są drogie i na razie stosowane wyłącznie w kontrolerach Serial ATA RAID - jak ICP Vortex GDT8546RZ.

Alternatywnie można zastosować 32-bitowe karty PCI, taktowane z częstotliwością 66 MHz, o ile odpowiadają standardowi PCI 2.2. Niestety, nie są dostępne standardowe płyty główne z 32-bitowymi gniazdami PCI 64 MHz. Potrzeba zatem płyt głównych z gniazdami PCI-64. Są taktowane częstotliwością 66 MHz i kompatybilne z kartami 32-bitowymi. W tej konfiguracji 32-bitowe karty PCI dysponują pasmem o szerokości 254 MB/s. Gniazda PCI-64 znajdują się jednak zwykle tylko na drogich płytach głównych, przeznaczonych do stacji roboczych i serwerów.

Od końca 2002 często można spotkać złącza Serial ATA zintegrowane z płytą główną. Zastosowane w nich kontrolery PCI są jednak identyczne z tymi na kartach i konwertują strumień danych. Płyty często wyposażone są w adapter, który umożliwia podłączenie równoległych twardych dysków do przewodu szeregowego. Natomiast nowy chipset Intel Pentium 4, 875P (nazwa robocza Canterwood), oferuje w I/O Hub ICH5 rodzimą obsługę Serial ATA. Według Intela, rozwiązanie to zapewnia pełną przepustowość Serial ATA. Zintegrowana logika przesyła strumień danych bezpośrednio do łącza Hub Link i - według producenta - nie jest widziana jako urządzenie PCI.

Serial ATA - benchmarki

Za pomocą naszego pakietu Benchmark Suite Pro sprawdziliśmy osiągi interfejsu Serial ATA. W trybie burst napęd wysyła dane z szybkiej pamięci cache, a więc można ustalić, jaką przepustowość oferują w rzeczywistości pierwsze rozwiązania Serial ATA.

Seagate Barracuda SATA V wraz z Silicon Image Sil3112 uzyskał w trybie burst 86,5 MB/s, a w połączeniu z Promise SATA 150 TX2 zaledwie 61,5 MB/s. Kontrolery PCI przetestowaliśmy na płycie Intel D850EMV2 z chipsetem 850E oraz na płycie Asus P4G8X z chipsetem Intel E7205. Zintegrowany z płytą Asusa układ Serial ATA firmy Silicon Image uzyskał 86,5 MB/s, identycznie, jak karta PCI.

Nawet z 64-bitową kartą ICP Vortex GDT854rRZ, którą umieściliśmy w 64-bitowym gnieździe Dell Workstation Precision 530, napęd Seagate uzyskał w trybie burst tylko 80 MB/s. Aby nie zafałszować wyniku pomiaru, wyłączyliśmy pamięć cache kontrolera RAID. Zarówno płyta, jak i kontroler dysponują, według producenta, rodzimą obsługą Serial ATA.

Zaskakująco wypadł test napędu Seagate z kontrolerem ICH5 z rodzimą obsługą Serial ATA chipsetu Intela i875P - w trybie burst uzyskaliśmy zaledwie 91 MB/s. Z kolei Maxtor DiamondMax Plus 9 uzyskał 115 MB/s - i to mimo mostka na twardym dysku. Zastosowany układ firmy Marvell po stronie równoległej stanowi odpowiednik Ultra ATA/133. Z uwzględnieniem narzutu protokołu transportowego i konwersji 115 MB/s to dobry wynik.


Zobacz również