Жесткие диски SATA 6Gb/s — прирост производительности или маркетинговый ход? Записки IT специалиста

Записки IT специалиста

Технический блог специалистов ООО»Интерфейс»

  • Главная
  • Жесткие диски SATA 6Gb/s — прирост производительности или маркетинговый ход?

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.

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
  • 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.

    Жесткий диск. Что такое Винчестер и его разновидности

    Цены и параметры жестких дисков давно сравнялись. Главное, чтобы винчестер не вышел из строя без возможности восстановления. У жестких дисков нет надежности. Вместо этого у них гарантийный талон) Независимо от производителя, из партии в 1000 дисков от 1 до 10 винчестеров возвращаются задолго до истечения гарантийного срока, даже если они позиционируются как серверные модели. Время от времени у всех производителей встречаются неудачные модели. К тому же, источник отказов зачастую располагается вне диска.

    Немаловажен и такой параметр, как скорость вращения шпинделя. Обычно она составляет 7200 оборотов в минуту, но сейчас многие производители снижают ее до 5400 в целях уменьшения энергопотребления, шума и вибрации. Кстати, несмотря на то, что обычно основной шум про изводят кучи вентиляторов, расположенные в системном блоке, жесткий диск также может быть весьма шумным, особенно под нагрузкой. Так что последние параметры тоже важны. Конечно, за невысокую температуру во время работы и снижение шума приходится расплачиваться. Например, будет высокое время доступа. Это означает, что если ты запишешь на этот диск ОС и запустишь с него же несколько про грамм, то достойную скорость их работы получишь вряд ли. Или будет малая скорость. В 2013 году крупнейшая фирма производитель Seagate отказалась от производства жёсткий дисков 2,5 » со скоростью 5400.

    Примечание! Не стоит забывать и о том, что у каждого жесткого диска есть кэш-память, которая также оказывает влияние на производительность. Средний объем для дисков от Терабайта сегодня равен 32 Мб (16 Мб — это очень мало), но можно найти и модели с кэшем объемом 64 Мб,

    Если диск шумит, то либо он сделан ранее 1999 года (древний), либо его уронили!

    Самые вредные моменты для винта — это его пуск и остановка. В это время очень сильно изнашивается механическая часть. Повышается вероятность случайного повреждения поверхности. Вообще считается, что винт, который крутится без остановки, живет намного дольше.

    IDE — параллельный интерфейс подключения накопителей (жёстких дисков и оптических приводов) к компьютеру. Разработан в 1986 году фирмой Western Digital, позднее стал именоваться ATA, затем PATA.

    Устаревший как морально так физически интерфейс подключения жёстких дисков, ныне не применяемый в компьютерах.

    SATA

    SATA (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).

    SATA 1 (до 1,5 Гбит/с)

    Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 МБ/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 2 (до 3 Гбит/с)

    Стандарт SATA/300 работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 2,4 Гбит/с (300 МБайт/с). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы «NVIDIA». Часто стандарт SATA/300 называют SATA II или SATA 2.0. 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 ЖД фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).

    SATA 3 (до 6 Гбит/с)

    Спецификация SATA Revision 3.0 представлена в июле 2008 и предусматривает возможность передачи данных на скорости до 6 Гбит/с (600 Мбайт/с для данных с учетом 10b/8b кодирования). В числе улучшений SATA 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
    • 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

    SATA Revision 3.2 — SATA Express

    • SATA Express программно совместим с SATA, но в качестве несущего интерфейса используется PCI Express. Конструктивно представляет собой два рядом расположенных в длину SATA порта, что позволяет использовать как накопители с интерфейсом SATA, так и непосредственно накопители, изначально поддерживающие SATA Express. Скорость передачи данных при этом достигает 8 Гбит/с в случае использования одного разъема и 16 Гбит/с в случае если задействованы оба разъема SATA Express.
    • µSSD (micro SSD) — представляет из себя BGA интерфейс для подключения миниатюрных, встроенных накопителей.

    AHCI, или как использовать преимущества Serial ATA

    Вы купили новый винчестер с интерфейсом Serial ATA. И, конечно, много слышали о новой интересной функции, реализованной в последних моделях — NCQ. Предвкушая заметный прирост скорости загрузки Windows и программ, а также снижение шума винчестера, вы подключаете винчестер, устанавливаете операционку и… Теперь вам потребуется проделать дополнительные манипуляции, чтобы включить поддержку AHCI и установить подходящие драйверы. Иначе технология NCQ, равно как и другие интересные функции, останется незадействованной. Идея, лежащая в основе технологии NCQ (Native Command Queuing), уже не раз была реализована в жестких дисках и контроллерах, но не в тех, что применяются в обычных персоналках.

    • Итак, вот какой принцип лежит в основе NCQ. Как известно, жесткий диск работает довольно медленно, по сравнению с другими устройствами ПК ввиду его механической природы. Особенно много времени тратится на перемещение головок между дорожками, на которых расположены запрошенные системой сектора с данными. Чтобы эти перемещения минимизировать, можно применить хорошо известный в информатике метод переупорядочивания очереди команд. В данном случае в качестве критерия перестройки используется расстояние между дорожками, к которым будет производиться доступ. Команды на чтение, поступающие к жесткому диску со стороны системы, выполняются не по порядку, а накапливаются в очереди. Там они меняются местами таким образом, чтобы головка при выполнении соседних запросов смещалась как можно меньше. За счет этого и достигается ускорение. Не все запросы будут выполнены быстрее — некоторые могут «застрять» в очереди, пропуская другие запросы. А появление запроса на запись вообще осложняет обработку очереди команд, так как возможна ситуация нарушения целостности данных.

    Кроме того, подобная технология даст выгоду только в том случае, если команды винчестеру поступают плотным потоком и намного быстрее, чем он успевает их выполнить. В условиях современных ПК такая ситуация происходит не очень часто — в основном в момент загрузки ОС и больших программных пакетов. Поэтому за реализацию технологии NCQ взялись только в последнее время, хотя в серверной среде интеллектуальное переупорядочивание команд применяется давно и успешно.

    Протокол AHCI

    Контроллер Serial ATA, согласно требованиям этого стандарта, должен поддерживать, как минимум, 2 режима работы. Первый — режим эмуляции стандартного контроллера ATA. В этом режиме контроллер полностью повторяет протокол обращения к жесткому диску PATA и, с точки зрения операционной системы и драйверов, не отличается от контроллера PATA. При этом подключенные к нему винчестеры эмулируются либо как устройства Master на отдельном канале, либо, если ОС «не понимает» более двух каналов — как пары устройств Master и Slave. Этот режим включен по умолчанию, он полностью поддерживается всеми ОС и BIOS.
    Проблема в том, что в режиме эмуляции реализация дополнительных функций Serial ATA частично или полностью невозможна, иначе совместимость с классической реализацией ATA будет нарушена. Поэтому контроллер имеет возможность переключиться в «родной» (Native) режим Serial ATA.

    Протокол AHCI (Advanced Host Controller Interface) как раз описывает поведение контроллера в режиме Native с точки зрения системы. Он описывает, каким образом контроллер обрабатывает очередь команд, где и как они хранятся, как программист должен помещать команды в очередь и где получать результаты их выполнения. Все условности протокола ATA отброшены, все сложности с манипулированием регистрами и флагами упразднены за ненадобностью. Реализация всех дополнительных функций Serial ATA, включая NCQ, Hot Swap, Port Multiplier, Staggered Spin-Up и т.д., теперь ничем не ограничивается.

    AHCI является дополнением к стандарту SATA, который, в общем-то, не описывает требования к хост-контроллерам (контроллерам со стороны вычислительной системы, к которой подключен винчестер). Вместе с AHCI стандарт Serial ATA является законченным решением для организации дисковой подсистемы в ПК нового поколения.
    Вместе с тем теряется совместимость с программным обеспечением, не поддерживающим Serial ATA изначально. Работать в двух режимах одновременно контроллер не может. Переключаясь в режим Native, он теряет возможность принимать команды от программного обеспечения, не «понимающего» протокол AHCI.
    Таким программным обеспечением, как ни странно (или что неудивительно), является операционная система Windows. Как признаются разработчики этой операционной системы в специальном документе (www.microsoft.com/whdc/device…alATA_FAQ.mspx), дисковая подсистема всех версий Windows, вышедших до версии Vista, поддерживать AHCI не будет. Объясняют они это наличием особенностей в реализации AHCI производителями разных контроллеров. В будущем в ядре Windows будет реализован новый механизм подключения драйверов — Ataport, и в составе драйверов будет идти стандартный минипорт для Native-режима контроллера Serial ATA.
    Мы обладатели новых операционных систем семейства Windows уже с лёгкостью можем пользоваться подобными благами увеличения производительности. В данный момент последние версии ОС Windows неплохо устанавливаются без сторонних драйверов, что благотворно сказывается не только на имидже компании, но и на удобстве для обычного пользователя.

    Ну вот и всё чем бы я хотел бы поделиться с Вами на тему жёсткого диска.

    SATA (интерфейс): типы и скорость

    Наверное, каждый из нас при выборе компьютерного комплектующего сталкивался с непонятными названиями, которые могли бы повлиять на совместимость устройств. Так, не разобравшись с нужными разъемами, пользователь получал сбой системы или другие подобные проблемы.

    Обычно с потребностью изучать интерфейсы не сталкиваются те, кто купил готовый ПК. Это нужно тем, кто самостоятельно собирает систему, от материнской платы до термопасты, либо у кого возникли проблемы с одним из устройств и требуется замена.

    Что это?

    Интерфейс SATA – это интерфейс с последовательной схемой, который позволяет обмениваться информацией с накопителями. На материнской плате есть разъем SATA, а в комплекте такой же коннектор.

    Начало

    Этот тип разъемов появился благодаря предыдущему, с похожим именем ATA. Он имел параллельную схему, но заметно устарел, особенно к 2017 году. Вообще, его замена начала планироваться в 2000 году. Тогда компания Intel собрала вокруг себя специалистов, которые вошли в специальную группу разработчиков. Так сюда входили ныне известные партнеры Seagate, Dell, Quantum, Maxtor и др.

    Уже спустя пару лет интерфейс жесткого диска SATA стал реальным для производителей устройств. В 2002 году на рынок вышли первые материнские платы с этим разъемом. Он начал использоваться в качестве передатчика данных через устройства сети. Уже на следующий год его внедрили в современные вариации материнки.

    Новинка

    Нужно сказать, что новинка совместима на программном уровне со всеми аппаратными девайсами и является высокоскоростным передатчиком данных. Если у PATA 40 контактов, то для SATA их всего 7. Кабель занимает небольшую площадь, поэтому сопротивление воздуха значительно уменьшается, а поэтому комплектующие системы не перегреваются. Намного проще теперь с проводами внутри системника.

    Кабель также сделали более качественным, чтобы можно было не бояться за его состояние после многократного подключения. Также переработан питающий кабель. Кстати, он подает сразу три напряжения по нескольким линиям: +12, +5 и +3,3 В. Учитывая то, что современные девайсы в большей степени перешли на работу линии +3,3 В, поэтому часто используют пассивный переходник, который часто встречается в комплекте с материнской платой: IDE на SATA. Есть комплектующие, которые, помимо питания SATA, могут также обзавестись форматом Molex.

    Интересно, что интерфейс SATA привнес и новую технологию подключения, которое ранее использовал PATA. Теперь редко по два устройства размешаются на одном шлейфе. Каждый девайс получил свой провод, поэтому они теперь работают самостоятельно, независимо друг от друга. Так избавились от множества проблем, связанных с одновременной работой, монтажом системы, нетерменированными шлейфами и т.д.

    Разнообразие

    Как уже говорилось ранее, интерфейс получил два типа: один 7-контактный, второй 15-контактный. Первый вариант используется для соединения шины данных, второй вариант рассчитан конкретно для питания. Стандарт позволяет пользователям смену конфигурации, так возможно 15-контактный поменять на тип Molex, который имеет 4 контакта. Но стоит понимать, что если при этом запустить оба типа силовых разъемов, то устройство даст сбой и придется приобретать новое.

    Интерфейс накопителей SATA работает по двум каналам передачи информации: от устройства к контроллеру и обратно. Наделили стандарт технологиями разных типов. К примеру, есть функция LVDS, которая отвечает за передачу сигнала.

    На этом типы разъемов не заканчиваются. Есть также 13-контактный вариант, который чаще можно найти на серверах, гаджетах и других тонких девайсах. Этот разъем совмещен и состоит из 7- и 6-контактного. Есть на этот случай и переходник.

    Мини-версия

    Прежде чем мы узнаем типы SATA-интерфейсов, стоит сказать о еще одном разъеме, который появился в ревизии 2.6. Версия slimline была разработана на малогабаритные устройства. Имеются в виду оптические приводы в ноутбуках. Относительно своей старшей версии оба разъема несовместимы, поскольку есть разница ширины коннектора питания, а также уменьшен шаг контактов. Кроме того, такой коннектор работает лишь по одной линии напряжения +5 В. Но в целом для каждого подобного разъема есть недорогие переходники.

    Первый тип

    Интерфейсы дисков SATA представлены в широком разнообразии. На протяжении 15 лет их совершенствовали, улучшали, дорабатывали и переделывали. В итоге первая ревизия вышла со скоростью до 1,5 Гбит/с. Стандарт представили в 2003 году. Он был рассчитан на работу с частотой 1,5 Гц, которая обеспечивала пропускную способность 150 Мбайт/с. Учитывая, что это были первые попытки разработать интерфейс, то подобный результат был практически идентичен показателям Ultra ATA. Несмотря на одинаковые цифры, все же главным преимуществом новинки считалась последовательная шина вместо параллельной.

    Можно было бы предположить, что такая технология все же уступает в скорости, но все недостатки компенсировались благодаря работе на высоких частотах. Этот вариант был доступен из-за того, что синхронизация каналов перестала быть необходимой, а помехоустойчивость шнура возросла.

    Второй тип

    Вторая ревизия стала известна уже на следующий год. Её скорость заметно возросла, как и частота. Теперь спецификация работала при 3 ГГц, при этом пропускная способность составила 3 Гбит/с. Среди новинок также отметили появление фирменного контроллера чипсета nForce 4. Так получилось, что сразу никто не заметил, что обе ревизии перестали быть совместимы. Хотя теоретически это подразумевалось, если принимать во внимание согласование скоростей. Но на деле оказалось, что некоторые устройства и контроллеры требовали ручного режима работы, все параметры необходимо было самостоятельно регулировать.

    Третий тип

    Эта ревизия стала известна лишь спустя 5 лет, в 2008 году. Значение скорости интерфейса SATA составило уже 6 Гбит/с. Разработчики постарались сохранить синхронизацию не только кабелей и разъемов, но и обмена протоколов.

    Новинка позже получила еще две версии. Так появились типы 3.1 и 3.2. Первый вариант обзавелся mSATA, так называемым вариантом для мобильных устройств. Также стала известна технология, при которой в режиме ожидания оптический привод перестал потреблять энергию. Улучшилась работа SSD-накопителей, что привело к их популярности. Также ревизия 3.1 обзавелась хост-идентификацией способностей девайса и заниженным энергопотреблением.

    Ревизия 3.2 получила еще одно имя Express. Изменилась немного конструкция, при которой порт выглядит как два собранных разъема в длину. Таким образом, появилась возможность использовать два вида накопителей с SATA и SATA Express. Скорость возросла до 8 Гбит/с, если подключать только через один порт, если же использовать сразу два – то 16 Гбит/с. Кроме всего прочего, из новинок к этой ревизии относят новый интерфейс µSSD.

    Разновидность

    Помимо основных типов, интерфейс (HDD) SATA обзавелся модификациями. Так в 2004 году стал известен eSATA, который позволял подключать внешние устройства, при этом возможно было использовать «горячую замену».

    Этот стандарт имеет целый ряд особенностей. К примеру, разъемы не такие хрупкие, как у первоначального типа. Они создаются специально для многократного подключения. Они не совместимы с SATA, а также получили экранирование разъема.

    Чтобы использовать такой тип, необходимо обзавестись двумя проводами, среди которых есть шина данных и кабель питания. Также решено было удлинить провод до 2 метров, чтобы потерь не стало больше, изменили уровни сигналов.

    Уменьшенный

    В 2009 году появился еще один SATA-интерфейс, но с уменьшенными параметрами. Mini-SATA считается форм-фактором твердотельных накопителей. Обычно такие устройства имеют небольшие размеры 61х30х3 мм. Такие жесткие диски размещают в нетбуках и других девайсах, которые принимают уменьшенные копии SSD-дисков. Сам разъем для них называется mSATA и копирует PCI Express Mini Card. Между собой оба типа совместимы электрически, но нуждаются в переключении.

    Недоработка

    Также известен миру eSATAp, который был разработан из eSATA. Его главной задачей было совместить интерфейс вместе со знакомым нам USB2.0. Его преимуществом считалась передача информации по каналам +5 и +12 В. Был также аналогичный вариант для ноутбуков.

    Перспектива

    Несмотря на то что интерфейс SATA еще функционирует активно в разных устройствах, его развивают и разрабатывают, на рынке появляется множество аналогов, которые в будущем могут стать заменой этому стандарту. SAS, к примеру, несколько быстрее, надежнее, хотя и дороже. Совместим с SATA, но потребляет больше энергии.

    Thunderbolt также показал себя с положительной стороны. Рассчитан на подключение периферийных устройств к ПК. Появился впервые в 2010 году. Компания Intel разработала этот тип для замены всех популярных интерфейсов. Скорость передачи достигает 10 Гбит/с, длина до 3 метров, поддерживает множество полезных протоколов, а также возможность «горячего подключения».

    http://interface31.ru/tech_it/2011/02/hdd-sata-6gbs-prirost-proizvoditel-nosti-ili-marketingovyj-xod.html

    Жесткий диск. Что такое Винчестер и его разновидности


    http://fb.ru/article/318077/sata-interfeys-tipyi-i-skorost

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *