Записки IT специалиста
Жесткие диски SATA 6Gb/s — прирост производительности или маркетинговый ход?
- Автор: Уваров А.С.
- 25.02.2011
С появлением на рынке жестких дисков с интерфейсом SATA 6 Gb/s и материнских плат оснащенных такими контроллерами очень многих пользователей интересует вопрос: дает ли использование данных дисков прирост производительности? Когда в нашу тестовую лабораторию попали соответствующий жесткий диск и подходящая материнская плата, мы решили проверить, что несут нам новинки.
Научиться настраивать MikroTik с нуля или систематизировать уже имеющиеся знания можно на углубленном курсе по администрированию MikroTik. Автор курса, сертифицированный тренер MikroTik Дмитрий Скоромнов, лично проверяет лабораторные работы и контролирует прогресс каждого своего студента. В три раза больше информации, чем в вендорской программе MTCNA, более 20 часов практики и доступ навсегда.
Скажем сразу, мы не испытывали иллюзий и результаты тестов полностью совпали с нашими ожиданиями. Однако для многих, попавших под очарование красивой аббревиатуры SATA 6Gb/s, они могут оказаться неожиданными.
Итак, у нас в руках диск Western Digital 500 Гб Caviar Black WD5002AALX, который относится к производительной «черной» серии и имеет цену несколько выше своих «голубых» и «зеленых» собратьев, на момент написания данной статьи она составляла 57 $ за диск.
Тестовая платформа:
- ASUS P8H67-M LX/SI LGA1155 <H67>
- Intel Core i5-2300 2.8 ГГц
- Kingmax Hercules NANO DDR-III DIMM 2Gb <PC3-12800>
- Microsoft Windows 7 Профессиональная 64-bit
В качестве тестовых приложений использовались CrystalDiskMarkи Intel® NAS Performance Toolkit, оба этих пакета мы уже рассматривали подробнее и останавливаться на их описании не будем.
Режим SATA 6Gb/s
Диск показал неплохие скоростные характеристики, но ничего сверхъестественного, хотя несомненно быстрее массовых моделей. Нетрудно заметить, что для реализации всех возможностей диска «с запасом» хватает пропускной способности SATA II (300 МБ/с).
Режим SATA II
Для этого теста диск был принудительно переключен в режим SATA II установкой соответствующей перемычки и подключен к SATA II порту материнской платы:
После чего был проведен тот-же набор тестов:
Ничего иного мы не ожидали, результаты тестирования отличаются в рамках погрешности измерений. Как говориться: «найдите 10 отличий».
Выводы
Вывод очевиден и вполне однозначен: современным жестким дискам новый интерфейс SATA 6Gb/s не дает абсолютно никаких преимуществ. Даже для самых быстрых дисков вполне достаточно пропускной способности SATA II. Выпуск производителями дисков с маркировкой SATA 6Gb/s не более чем тонкий маркетинговый ход, ни говорящий ни о чем, кроме «родной» поддержки дисками новых контроллеров, хотя мы не испытывали никаких проблем при подключении SATA II дисков к SATA 6Gb/s контроллеру.
Интерфейс SATA 6Gb/s предназначен в первую очередь для SSD, которым уже становится тесно в рамках SATA II, большинство моделей твердотельных накопителей уже подходят к верхнему пределу пропускной способности. А высокопроизводительные SSD для корпоративного применения выпускаются с интерфейсом PCI-Ex4, обеспечивая пропускную способность в 450-600 МБ/с.
Научиться настраивать MikroTik с нуля или систематизировать уже имеющиеся знания можно на углубленном курсе по администрированию MikroTik. Автор курса, сертифицированный тренер MikroTik Дмитрий Скоромнов, лично проверяет лабораторные работы и контролирует прогресс каждого своего студента. В три раза больше информации, чем в вендорской программе MTCNA, более 20 часов практики и доступ навсегда.
SATA 6 Gbit/s: интерфейс будущего и его настоящее
Несмотря на то что современные HDD еще не достигли пределов второй версии стандарта SATA, для твердотельных накопителей его возможностей уже недостаточно, и многие производители считают, что настало время для SATA 3.0.
 |
| Коммутатор PCI Express на плате ASUS P7P55D-E Premium |
Новый виток эволюции
Для начала немного проясним ситуацию с наименованиями стандартов и интерфейсов. Распространенная аббревиатура SATA II (или SATA-2) на самом деле не совсем верна и является просто устоявшейся. В действительности для самого стандарта используется термин SATA 2.0, означающий вторую ревизию документации, в которой содержится вся информация о нем. Для устройств же (оптических накопителей, жестких дисков, SSD, контроллеров и т. д.) важны поддерживаемый ими набор технологий и его соответствие описанному в стандарте. Если он полностью удовлетворяет описанию, устройство характеризуется как поддерживающее SATA 3 Gbit/s – именно так в маркетинговых целях называется их физическое воплощение.
Аналогична ситуация и с новой ревизией: техническая документация описывает третье поколение стандарта – SATA 3.0, принятое 27 мая 2009 г., а реальные устройства считаются поддерживающими набор характеристик SATA 6 Gbit/s.
SATA 3.0 содержит следующие нововведения:
- пропускная способность интерфейса увеличена до 6 Гб/с;
- для NCQ введена новая команда для изохронного режим передачи данных, внедрена возможность программного управления NCQ;
- расширены возможности управления питанием устройств;
- предусмотрены новые формфакторы разъемов для 1,8-дюймовых HDD и тонких оптических накопителей для ноутбуков
Первое обновление не будет востребовано даже жесткими дисками последнего поколения, поскольку на сегодняшний день они не обеспечивают скоростей линейного чтения, превышающих 150–160 МБ/с. Впрочем, в перспективе порог SATA 3 Gbit/s наверняка будет пройден и ими, а пока от этого новшества получат дивиденды только твердотельные накопители, поскольку они уже давно «уперлись» в лимит прошлой ревизии интерфейса. Для HDD же единственным проявлением возросшей пропускной способности шины станет увеличенная скорость обмена данными между контроллером и буфером диска, чем не преминули воспользоваться производители, расширив его объем до 64 МБ.
 |
| Переключатель P13PCIE на плате Gigabyte GA-P55A-UD6 |
Наибольшее значение для традиционных накопителей будет иметь функция изохронной, т. е. постоянной передачи данных. Тяжело нагруженный HDD, которому приходится читать и записывать информацию в несколько потоков (довольно распространенная в домашних ПК ситуация в свете развития файлообменных сетей), зачастую не способен обеспечить устойчивую скорость чтения для комфортного просмотра видео или прослушивания аудио, хоть объем считываемых данных и невелик. SATA 3.0 предусматривает возможность активации своеобразного аналога службы Quality of Service в сетевых протоколах: за приложением резервируется максимальный приоритет, и запрашиваемые им данные всегда считываются в первую очередь и непрерывным потоком. Вероятнее всего, это в значительной мере скажется на производительности фоновых процессов, однако для пользователя чаще всего важнее так называемое user experience – быстродействие в тех задачах, которые он определяет в качестве основных, и в этом случае новая функция будет скорее во благо.
Революционными такие изменения, разумеется, назвать нельзя, SATA 6 Gbit/s – лишь новый этап в эволюционном развитии стандарта, устраняющий некоторые недостатки прошлой версии и отодвигающий уже достигнутый порог пропускной способности. Более интересны практические реализации этого интерфейса.
Два подхода к одной задаче: ASUS P7P55D-E Premium и Gigabyte GA-P55A-UD6
 |
| ASUS P7P55D-E Premium |
 |
| Gigabyte GA-P55A-UD6 |
 |
 |
 |
 |
 |
Очевидно, что накопители с поддержкой нового стандарта SATA будут сначала устанавливаться в новейшие ПК на платформах Intel и AMD. Для первого производителя это прежде всего Socket 1156 и чипсет P55, на основе которого в линейках ASUS и Gigabyte уже появились материнские платы с поддержкой SATA 6 Gbit/s, оснащенные контроллерами серии Marvell 912x – 9128 в продуктах Gigabyte, отличающийся поддержкой RAID, и 9123 на платах ASUS. Для AMD Socket AM3 Gigabyte также уже подготовила три модели с поддержкой нового стандарта, другие вендоры наверняка не заставят себя ждать.
Поддержка SATA 6 Gbit/s потребовала от инженеров обеих компаний нетривиальных технических решений, и подошли они к их воплощению по-разному. Причина этому – особенность чипсета Intel P55: несмотря на заявленную совместимость с PCI Express 2.0, восемь линий этой шины, обеспечиваемые концентратором ввода-вывода, с точки зрения пропускной способности соответствуют лишь PCI Express 1.1. Предоставляемых этими линиями 250 МБ/с недостаточно для нового дискового интерфейса (в конце концов, какой смысл ставить быстрый контроллер и ограничивать его шиной, к которой он подключен?), потому разработчикам пришлось идти обходными путями.
В ASUS P7P55D-E обмен данными между контроллером и чипсетом организован наиболее простым с инженерной точки зрения способом: четыре линии PCI Express от IOH набора логики ведут к коммутатору PEX PLX8613, который преобразует его в два канала PCI Express 2.0 с пропускной способностью по 500 МБ/с. К нему, в свою очередь, подключены вышеупомянутый Marvell 9123 и контроллер USB 3.0 производства NEC. Сухие цифры (4 Гб/с для PCI Express 2.0 против 6 Гб/с для новой ревизии SATA) говорят, что этого все равно недостаточно, однако современные накопители все же вряд ли смогут полностью загрузить этот канал.
Gigabyte GA-P55A-UD6 содержит значительно более изощренное решение проблемы. Вместо простого моста PCI Express на ней установлен специальный коммутатор P13PCIE, позволяющий в зависимости от настроек BIOS и подключенных к плате устройств использовать либо линии PCI-E, предоставляемые чипсетом, либо выходящие напрямую из процессора (напомним, что Core i7 и i5 на ядре Lynnfield, равно как и готовящиеся к выходу модели с ядром Clarkdale, оснащены контроллером PCI Express 2.0 x16 прямо на кристалле). Если возможности SATA 6 Gbit/s или USB 3.0 не задействуются (или отключены вручную в BIOS), контроллеры довольствуются скоростью, предоставляемой чипсетом. Если же нужно полностью раскрыть потенциал новых стандартов, то плата переключается на использование более быстрых каналов (при этом графический разъем переходит в режим x8). У этого режима есть еще и косвенные преимущества: тракт «контроллер–процессор–оперативная память» имеет меньшую латентность, нежели «контроллер–чипсет–шина DMI-процессор–оперативная память».
Тестирование
В Тестовую лабораторию поступили два жестких диска Seagate Barracuda XT емкостью 2 ТБ, поддерживающих SATA 6 Gbit/s. Мы замерили их быстродействие как при подключении к встроенному контроллеру чипсета Intel P55, так и к контроллерам Marvell 912x на платах ASUS и Gigabyte. Кроме того, был протестирован массив RAID 0 на платформе Gigabyte, чтобы оценить, действительно ли PCI Express 1.1 является сдерживающим фактором для двухпортового контроллера.
Результаты несколько противоречивы и радикально расходятся для одиночного HDD и RAID-массива. С точки зрения синтетических тестов (времени отклика и максимальной скорости линейных чтения и записи) различия между контроллерами минимальны и полностью объяснимы особенностями их подключения. Отметим, что увеличения быстродействия в связи с большей скоростью обмена данными с буфером единственного диска мы не обнаружили.
Тем не менее, Marvell 912x попросту не в состоянии обработать столько же запросов, сколько Intel P55. Судя по тестам IOMeter, максимальная производительность этого ядра – 125–130 запросов в секунду на канал, в то время как «родной» контроллер обрабатывает 180 запросов и очевидно не является сдерживающим фактором для жесткого диска. Впрочем, это явление отмечено только в профилях Fileserver и Webserver утилиты IOMeter, в остальных же случаях HDD «сдается» раньше, чем контроллер.
Что касается режима RAID, то тут ситуация кардинально иная: по показателям линейной скорости массив действительно превышает отметку 250 МБ/с, что явно указывает на оправданность технических уловок, примененных Gigabyte. В режиме подключения к чипсету производительность падает на 25% и более, при этом драйвер контроллера еще и добавляет быстродействия благодаря кэшированию запросов в оперативной памяти (ничем другим латентность в 3,3 мс при записи объяснить невозможно). Что наиболее интересно, хоть встроенный контроллер Intel P55 и не уступает Marvell 9128 по синтетическим тестам, при имитации работы реальных ПК и серверов последний опережает его очень существенно (с диаграммами можно ознакомиться на сайте). Возможно, именно в таком режиме больший объем и скорость обмена данными с буфером HDD вносят свою лепту.
Итоги тестирования наводят на вывод о том, что на сегодняшний день внедрение SATA 6 Gbit/s является оправданным лишь для высоконагруженных RAID-массивов и, возможно, SSD-накопителей, а для однодисковых конфигураций никаких преимуществ у нового поколения интерфейса нет. Наличие соответствующих контроллеров на новейших материнских платах – скорее имиджевый, нежели действительно необходимый шаг. Тем не менее, показатели даже двухдисковых массивов RAID подтверждают, что момент, когда SATA 3 Gbit/s устареет не только морально, уже очень близок.
Интерфейс SATA — особенности и характеристики данного порта
Вы часто встречаете словосочетание «интерфейс SATA», о нем говорят ваши знакомые, а вы понятия не имеете, что это? Тогда вам стоит прочесть эту статью, из которой вы получите ответ не только на данный вопрос, но и научитесь разбираться в поколениях разъемов этого семейства.
Разбор полётов
Начнем с того, что собой представляет интерфейс. Это средство взаимодействия между двумя устройствами; в данном случае между материнкой и жестким диском. Оно состоит из контроллера, сигнальных линий и специального протокола — правил, по которым работает именно этот вид интерфейса. Чтобы вам было понятнее, физически он является разъемом в материнской плате, куда вставляется HDD.
SATA на английском языке расшифровывается как Serial Advanced Technology Attachment, что в переводе — «последовательное применение новейших технологий». Первое слово в данном случае играет ключевую роль, так как именно оно определяет вид данного интерфейса — он последовательный.
Это значит, что данные передаются бит за битом — по одному — за определенный промежуток времени. Я акцентирую внимание на этом не случайно, ведь предшественником SATA является PATA (IDE) — параллельный интерфейс, который передавал информацию по несколько бит сразу. В настоящее время он считается устаревшим, поэтому не используется.
Разработки сата стартовали в 2000 году передовыми компаниями компьютерного рынка того и нынешнего времени, среди которых Dell, Seagate, Maxtor, APT Technologies, Quantum и пр. Повсеместно интегрировать разъем в платы начали в 2003 году.
Преимущества
SATA считается лучше, чем PATA тем, что быстрее передает информацию, имеет тоньше провод. Еще один плюс — сниженное рабочее напряжение из-за сокращенного числа контактов и микросхем, поэтому контроллеры выделяют меньше тепла, следовательно, не перегреваются и дольше служат.
Судите сами, SATA обладает 7 контактами, в то время как у PATA их было 40. Также усовершенствованная форма кабеля обеспечивает ему устойчивость к многократным подключениям.
Вдобавок устаревший интерфейс предполагал подсоединение 2х устройств к одному шлейфу, в то время как в современном выделены отдельные провода для каждого гаджета. Таким образом, все приборы могут работать одновременно, устранены задержки в передаче данных и возможные проблемы при сборке комплектующих.
Виды SATA
Для работы с любым интерфейсом SATA применяются 2 кабеля: на 7 контактов для обмена информацией и на 15 контактов для подключения питания. Вместо последнего может применяться разъём Molex с 4 контактами. Силовой кабель отдает напряжение 5 и 12 В. Ширина провода составляет 2,4 см.
Отличия между видами состоят в скорости передачи данных и частоте работы шины. Рассмотрим существующие поколения:
- SATA. Модель, вышедшая первой. Сейчас практически не используется. Ее шина функционировала на частоте 1,5 ГГц, из-за чего пропускная способность не превышала 150 Мб/с.
- SATA 2. Впервые интерфейс появился в 2004 году на чипсете nForce 4 бренда «NVIDIA». Внешне: то же, что и предыдущий вариант. Увеличена частота до 3 ГГц, благодаря чему повысилась скорость обмена информацией до 300 Мб/с.
- SATA 3. Релиз состоялся в 2008 году. По традиции, производительность стала больше в 2 раза (600 Мбайт/с). Сохранена совместимость между девайсами, предназначенными для предыдущих поколений.
После выхода данного интерфейса были выпущены еще 2 его модификации:
— 3.1 (2011 год). Из нововведений: Zero-power оптического дисковода (не потребляет энергию в спящем режиме), mSATA (разъем для портативных и твердотельных винчестеров, нетбуков и мобильных гаджетов), Queued TRIM Command (повышает продуктивность SSD-накопителей), Hardware Control Features (выполняет хост-идентификацию возможностей девайса). Данные передаются с той же скоростью, что и в 3 поколении.
— 3.2 — SATA Express (2013 год). Произошло слияние этого семейства и PCIe, то есть интерфейс по программному обеспечению совместим с SATA, но несущим разъемом считается PCIe.
Физически данная модель выполнена в качестве двух рядом расположенных портов SATA, поэтому можно одновременно подключать устройства, предназначенные для интерфейсов предыдущих поколений и — непосредственно для Express. Скорость передачи данных существенно повысилась: до 8 Гб/с, если задействован 1 разъем, и до 16 Гб/с — если оба.
eSATA
Этот вид интерфейса стоит выделить в отдельную группу. Потому что он предназначается для подключения устройств с внешней стороны. На это указывает первая буква в названии, которая несет в себе понятие «External» (внешний). Разъем появился в 2004 году.
В сравнении с первым поколением SATA:
- Более надежное исполнение;
- Провод удлинен с 1 м до 2 м;
- Используются различные уровни сигнала.
Минусом этой версии является необходимость в специальном кабеле для подсоединения гаджетов. Недостаток упразднен в следующей модификации — eSATAp — путем внедрения технологии USB 2.0, при этом информация передается по проводам с напряжением 5 и 12 В.
Определяем версию интерфейса.
Как узнать, какой разъем SATA предполагает ваша материнская плата и подключенные к ней устройства? Есть несколько способов сделать это:
- Почитать технические характеристики вашей модели в инструкции или на официальном сайте.
- Посмотреть надписи непосредственно на материнке.
- Воспользоваться утилитой CrystalDiskInfo. После установки откроется окно, где будет представлена полная информация о вашем железе.
Вот оф сайт этой програмки: http://crystalmark.info/software/CrystalDiskInfo/index-e.html
Если вы соберетесь покупать новый винт, но понравившаяся модель не будет соответствовать разъему на материнке, не спешите отказываться от своего выбора, так как продаются специальные переходники под интерфейс SATA.
Sata 6g что это
SATA (англ. Serial ATA ) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).
Содержание
SATA Revision 1.0 (до 1,5 Гбит/с)
Спецификация SATA Revision 1.0 была представлена 7 января 2003 года. Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 МБайт/с). (20%-я потеря производительности объясняется использованием системы кодирования 8b/10b, при которой на каждые 8 бит полезной информации приходится 2 служебных бита). Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главным преимуществом SATA перед PATA является использование последовательной шины вместо параллельной. Несмотря на то, что последовательный способ обмена принципиально медленнее параллельного, в данном случае это компенсируется возможностью работы на более высоких частотах за счёт отсутствия необходимости синхронизации каналов и большей помехоустойчивостью кабеля. Это достигается применением принципиально иного способа передачи данных (см. LVDS).
SATA Revision 2.0 (до 3 Гбит/с)
Стандарт SATA/300 работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 3 Гбит/с (300 МБайт/с для данных с учётом 8b/10b кодирования). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы «NVIDIA». Часто стандарт SATA/300 называют SATA II или SATA 2.0. [1] Теоретически устройства SATA/150 и SATA/300 должны быть совместимы (как контроллер SATA/300 с устройством SATA/150, так и контроллер SATA/150 с устройством SATA/300) за счёт поддержки согласования скоростей (в меньшую сторону), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы (например, на НЖМД фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).
SATA Revision 3.0 (до 6 Гбит/с)
Спецификация SATA Revision 3.0 представлена в июле 2008 и предусматривает пропускную способность до 6 Гбит/с (600 МБайт/с для данных с учётом 8b/10b кодирования). В числе улучшений SATA Revision 3.0 по сравнению с предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Также сохранена совместимость, как на уровне разъёмов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена.
SATA Revision 3.1
- mSATA, SATA для SSD накопителей в мобильных устройствах, PCI Express Mini Card-подобный разъем, который электрически несовместим [3]
- Zero-power оптического привода. В режиме ожидания оптический привод SATA не потребляет энергию
- Queued TRIM Command улучшает производительность SSD накопителей
- Required Link Power Management снижает общее энергопотребление системы из нескольких устройств SATA
- Hardware Control Features позволяет хост-идентификацию возможностей устройства
Описание SATA
SATA использует 7-контактный разъём вместо 40-контактного разъёма у PATA. SATA-кабель имеет меньшую площадь, за счёт чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера, упрощается разводка проводов внутри системного блока.
SATA-кабель за счёт своей формы более устойчив к многократному подключению. Питающий шнур SATA также разработан с учётом многократных подключений. Разъём питания SATA подаёт 3 напряжения питания: +12 В, +5 В и +3,3 В; однако современные устройства могут работать без напряжения +3,3 В, что даёт возможность использовать пассивный переходник со стандартного разъёма питания IDE на SATA. Ряд SATA-устройств поставляется с двумя разъёмами питания: SATA и Molex.
Стандарт SATA отказался от традиционного для PATA подключения по два устройства на шлейф; каждому устройству полагается отдельный кабель, что снимает проблему невозможности одновременной работы устройств, находящихся на одном кабеле (и возникавших отсюда задержек), уменьшает возможные проблемы при сборке (проблема конфликта Slave/Master устройств для SATA отсутствует), устраняет возможность ошибок при использовании нетерминированных PATA-шлейфов.
Стандарт SATA поддерживает функцию очереди команд (NCQ, начиная с SATA Revision 1.0a [источник не указан 560 дней] ).
В отличие от PATA, стандарт SATA предусматривает горячую замену активного устройства (используемого операционной системой) (начиная с SATA Revision 1.0)
Разъёмы SATA
SATA-устройства используют два разъёма: 7-контактный (подключение шины данных) и 15-контактный (подключение питания). Стандарт SATA предусматривает возможность использовать вместо 15-контактного разъёма питания стандартный 4-контактный разъём Molex.
Использование одновременно обоих типов силовых разъёмов может привести к повреждению устройства. [4]
Интерфейс SATA имеет два канала передачи данных, от контроллера к устройству и от устройства к контроллеру. Для передачи сигнала используется технология LVDS, провода каждой пары являются экранированными витыми парами.
Существует также 13-и контактный [источник не указан 560 дней] совмещенный разъем SATA применяемый в серверах, мобильных и портативных устройствах для тонких накопителей. Состоит совмещенный разъем из 7-и контактного разъема для подключения шины данных и 6-и контактного разъёма для подключения питания устройства. Для подключения к данным устройствам в серверах может применяться специальный переходник.
