Материал опубликован - 11/04/2003

Все об интерфейсе Serial ATA
(небольшое тестирование Seagate Barracuda Serial ATA V)

О чем же…

Как вы уже догадались, речь пойдет о новом замысле Intel - последовательном интерфейсе (Serial ATA) - кому это надо, кому не надо, и почему мы вясним чуть позже, а пока...

Всем, уже давно понятно, что времена стандарта IDE/ATA прошли. Пользователи всегда пытаются улучшить производительность своих систем, и негибкий параллельный ATA выделяется в компьютере как мамонт в зоопарке и шлейфы бывают всегда слишком коротки и слишком ненадежны.

Параллельная передача данных (посылка данных по нескольким параллельным маршрутам) подразумевает использование нескольких проводов, к тому же высокочастотный сигнал подвержен электромагнитным помехам. Serial ATA является последователем других успешных стандартов, базирующихся на принципе последовательной передачи данных. Среди них можно упомянуть Ethernet, USB, FireWire и даже AMD HyperTransport.

Serial ATA призван достичь нескольких целей. Он должен быть быстрым, легким в эксплуатации и самонастраивающимся. Еще одно ключевое требование - обратная совместимость. Serial ATA должен быть обратно совместим с Parallel ATA (что достигается с помощью специальных адаптеров). Новый стандарт должен быть распространен как можно шире, и в результате экспансии Serial ATA уже разрабатывается стандарт SAS (Serial Attached SCSI). Так что через пару лет Fiber Channel придется потесниться, поскольку SAS обеспечит скорость передачи 600 Мбайт/с.

О том…

Serial ATA: High Speed Serialized AT Attachment, Revision 1.0

В первом поколении (Generation 1), Serial ATA позволяет передавать информацию со скоростью 1.2 Gbps, то есть 150 MBps. Впечатляет? Меня, честно говоря - не очень. Учитывая то, что скорости чтения с "блинов" у современных даже самых шустрых жестких дисков находятся где-то в пограничном к UATA/66 районе (66 MBps), Serial ATA с одной стороны выглядит столь же избыточной для рядового пользователя, как и UATA/100/133, с другой же стороны эта новая "революционная" технология обещает нам превосходство над уже имеющейся в виде UATA/133 на 150/133=12%. Всего лишь двенадцатипроцентное превосходство в скорости, согласитесь, заставляет задуматься, учитывая что за него придется заплатить сменой контроллера, шнура, и собственно винчестера. С другой стороны, далее нам обещают 2.4 Gbps (300 MBps) и даже может быть 4.8 Gbps (600 MBps), так что с заделом на будущее все нормально. Хотя, честно говоря, даже мне трудно представить себе винчестер, скорость чтения которого составит 4.8 Gbps. Для справки напомню - скорость SDRAM-памяти стандарта PC100 составляет 800 MBps т.е. больше скорости, которую обеспечит Serial ATA Generation 3, всего на 33% :).

Что же есть такое "Serial" и что нового

Прежде всего, кабель у нового интерфейса принципиально отличается от прежнего 40- или 80-жильного широкого плоского: количество сигнальных проводов кабеля сокращено до четырех (есть еще и земля), и до метра увеличена его допустимая длина. Это способствует более компактной упаковке и лучшим условиям охлаждения внутри корпуса компьютера, удешевляет конструкцию. Тут компактные семиконтактные разъемы соединяются узким уплощенным кабелем шириной примерно 8 мм и толщиной около 2 мм (см. фото). Внутри кабеля Serial ATA находятся 2 пары сигнальных проводов (одна пара на прием, другая - на передачу), отделенных тремя жилами общего провода ("земли"). 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 Serial ATA без специальных адаптеров).

Еще одно преимущество Serial ATA - бОльшая полоса пропускания, чем у Parallel ATA. Первая версия интерфейса Serial ATA обладает пропускной способностью до 1,5 Гбит/с (это около 150 Мбайт/с для полезных данных против 100-130 Мбайт/с у параллельного интерфейса). Однако в дальнейшем второе и третье поколение Serial ATA (примерно через 3 и 6 лет) увеличат скорость до 3 и 6 Гбит/с соответственно.

Кроме того, поскольку к каждому кабелю Serial ATA может быть подключен только один накопитель (к параллельным можно подключать два накопителя одновременно), то запас скорости интерфейса сейчас кажется очень большим. Действительно, если нынешние IDE-винчестеры со скоростью чтения полезных данных с пластин до 50 Мбайт/с практически насытили интерфейс UltraATA/100 (два таких диска на одном IDE-шлейфе уже не могут сосуществовать без теоретической потери скорости, поскольку реально UltraATA/100 дает примерно 90 Мбайт/с потоковой пропускной способности) и подступили вплотную к пределу интерфейса UltraATA/133, то добираться до 150 Мбайт/с одиночным дискам придется еще очень долго (по прикидкам - примерно лет 5, а то и больше), то есть даже первой версии Serial ATA обеспечена долгая жизнь. К тому же соседство на одном шлейфе больше не будет мешать дискам в силу устранения латентностей шины IDE на переключение между соседними устройствами, что также должно повысить скорость работы дисков в компьютерах при грамотной реализации контроллеров на системных платах.

Улучшено и электрическое обрамление интерфейса: теперь вместо более 20 пятивольтовых линий (а пятивольтовые сигналы в современных системах нередко требуют усложнения и удорожания схемотехники, поскольку большинство нынешних цифровых микросхем уже работают при более низких напряжениях питания) используются всего две дифференциальные линии с перепадом уровня всего 0,5 вольт, а это отлично согласуется с современными интегрированными решениями.

Еще одной важной особенностью Serial ATA является то, что изменения архитектуры интерфейса лежат только в области физического интерфейса, а по регистрам и программному обеспечению он будет полностью совместим с нынешним параллельным ATA. Поэтому не будет необходимости кардинально менять драйверы. Более того, в некоторых случай новых драйверов для Serial ATA вообще не потребуется (!): архитектура Serial ATA прозрачна для BIOS и операционной системы. Кроме того, Serial ATA (в отличие от параллельных ATA) обладает средствами исправления ошибок (по ECC), и целостность передаваемых по кабелю данных будет гарантироваться.

Обратная совместимость последовательного ATA с параллельным будет реализовываться двумя способами: объединением чипсетов, поддерживающих параллельный ATA-интерфейс, с дискретными компонентами, реализующими Serial ATA физически, и применением адаптеров (dongles), превращающих параллельную шину АТА в последовательную, и наоборот.

Что же будет дальше…

Так же на данный момент ведутся разработки Serial ATA II. В спецификации Serial ATA II предусматриваются и другие усовершенствования и технологии, улучшающие производительность:

- внеочередное исполнение команд и разбивка/сборка потока данных
- полное управление окружением, включая управление вентилятором, индикаторами активности, температурным контролем и уведомлением о подключении новых устройств
- подключение через соединительную плату, что позволяет преодолеть ограничения, связанные с длиной шлейфа стандарта Serial ATA 1.0, и использовать съемные устройства с возможностью горячей замены
- возможность эффективного подключения большого количества дисковых накопителей

Разработка усовершенствованной спецификации Serial ATA II проходит в два этапа. На первом уточняются технические характеристики функций для серверных и сетевых устройств хранения данных, включая новые возможности нивелирования нагрузки на серверы, а также способы модернизации инфраструктуры путем оснащения корпусов устройств хранения данных средствами подключения через интерфейс Serial ATA. К таким средствам относятся функции диспетчерского обслуживания корпусов и поддержка объединительных плат. На вторую половину 2003 года намечено завершение второго этапа разработки спецификации Serial ATA II, призванной обеспечить прохождение сигналов на скоростях нового поколения, то есть 300 Мбайт/с. Приступить к освоению продукции на базе достижений второго этапа намечено на второе полугодие 2004 г. Serial ATA II полностью обратно совместим с первой версией шины. Будет использоваться тот же самый кабель, даже для скоростей 300 Мбайт/с (3 Гбит/с). По словам сотрудника Intel, работа над Serial ATA III пока не планируется. Первые продукты, поддерживающие интерфейс Serial ATA II, вероятно, поступят в продажу уже в следующем году и будут полностью совместимы с устройствами Serial ATA 1.0, а также обладать программной совместимостью с существующими сегодня операционными системами.

Поддержка технологии очередности команд (Native Command Queuing) - это новая ключевая особенность интерфейса Serial ATA II, которая позволяет использовать новые интеллектуальные алгоритмы и улучшить работу серверов начального уровня, сетевых систем хранения данных и высокопроизводительных ПК. Технология очередности команд является, видимо, самой долгожданной возможностью нового стандарта. Она позволяет дисковому накопителю одновременно принимать несколько запросов ввода/вывода от процессора и самостоятельно формировать очередность исполнения команд для достижения максимальной скорости обмена данными. Накопители с поддержкой интерфейса Serial ATA II смогут расставлять запросы в очередь и выполнять их самостоятельно, без участия центрального процессора или чипсета материнской платы.

Итак

В отличие от многих других накопителей Serial ATA, над которыми сейчас работают другие производители, в дисковых накопителях Seagate не используются какие-либо перекодирующие мосты parallel-to-serial, обычно отрицательно сказывающиеся на производительности.

Интерфейс Serial ATA обеспечивает дальнейшую возможность увеличения скорости передачи данных

С интерфейсом Serial ATA установка новых дисковых накопителей и модернизация системы становится удобной как никогда. Serial ATA использует простые разъемы типа socket вместо традиционных 40-штырьковых разъемов - подключить новый дисковый накопитель к системе теперь так же просто, как подключить телефон к зарядному устройству. Более тонкие и более длинные кабели более удобны в обращении, а возможность "горячего" подключения значительно упрощает переконфигурацию системы. С появлением Serial ATA исчезает необходимость переставлять крохотные джамперы master/slave на каждом дисковом накопителе. Накопители с интерфейсом Serial ATA повышают общую надежность системы, а технология "32-битной циклической избыточной проверки" (32-bit Cyclic Redundancy Checking) обеспечивает сохранность данных, команд и статусной информации. Более надежные кабельные соединения снижают вероятность наведенных помех, а небольшие размеры кабеля способствуют лучшей вентиляции системного блока.

На сегодняшний день Seagate предлагает розничным покупателям набор полезных свойств:

- Интерфейс Serial ATA - новый стандарт производительности для ПК
- Кабели передачи данных и питания Serial ATA
- ПО DiscWizard обеспечивает простую и понятную установку и настройку накопителя в соответствии с конкретными особенностями вашей ПК системы
- Двигатели, использующие технологию SoftSonic, обеспечивают скорость вращения 7200 об/мин в сочетании с самым низким в мире уровнем шума
- ПО SeaTools помогает диагностировать различные проблемы, связанные с работой дискового накопителя или всей системы П.
- Инструкции по установке напечатаны на самом накопителе; кроме того, в комплект поставки входит компакт-диск с видео презентацией и наглядный буклет; все это делает установку как никогда быстрой и удобной
- Специальная упаковка SeaShell допускает перегрузки более 1 кг., защищая дисковый накопитель от повреждений при транспортировке и хранении

На сегодняшний день доступны две модели от Seagate с поддержкой интерфейса Serial ATA:

Модели Barracuda Serial ATA V

ST380023AS - емкость 80 ГГб
ST3120023AS - емкость 120 ГГб

Немного практики

Для сравнения возмем высшие модели в линии от Seagate: Seagate Barracuda Serial ATA V и Seagate Barracuda ATA V.

Опции

Адаптер HighPoint позволяет подключать обычный IDE диск к контроллеру Serial ATA.

Для работы адаптеру необходимо внешнее питание.

Что же мы имеем в конце-концов

Таким образом, новый семитысячников Seagate, Barracuda Serial ATA V с большим размером буфера производит двойственное впечатление: с одной стороны более компактный интерфейс (кабель) и буфер 8 Мбайт, позволяющий диску заметно повысить свою производительность в тестах WinBench 99, при копировании крупных файлов, многопотоковой записи и работе с мелкими файлами на NTFS и стать в этих тестах одним из лидеров, догнав диски IBM 120GXP. А с другой - временные трудности с подключением питания по Serial ATA, медленная скорость передачи данных по шине Serial ATA, ухудшение работы с мелкими файлами на FAT32, неисправленное до сих пор вялое многопотоковое чтение под Windows XP и конфуз почти во всех паттернах теста Intel Iometer. А если еще прибавить бОльшую (поначалу) цену за Serial ATA-модели? Между тем, по шуму вращения Barracuda ATA V по-прежнему является самым тихим винчестером среди аналогов. А в сочетании с отличной ударостойкостью, возросшей в среднем производительностью и репутацией высоконадежного продукта, Barracuda SATA V имеет все шансы завоевать свою нишу. Впрочем, новинки от других конкурентов способны свои внести коррективы, поскольку тоже имеют буфер 8 Мбайт, интерфейс Serial ATA и, возможно, будут свободны от отмеченных здесь недостатков. Но это уже тема для последующих обзоров.

Примеры Serial ATA плат-расширений

Ссылки по теме:

- Сравнение популярных дисков с интерфейсом ATA-66
- Seagate Barracuda ATA IV 80 Гб (ST380021A)

Новости по теме:

- HDD с поддержкой Serial ATA II от WD [21.05.2005]
- 16 жестких дисков Serial ATA на одном адаптере [16.09.2004]
- Шесть Serial ATA портов [24.01.2004]
- Первые 2,5-дюймовые Serial ATA винчестеры от [27.12.2003]
- Внешний винчестер из диска Serial ATA [23.12.2003]
- Новый Serial ATA контроллер AlphaData AD-PCIATA [29.09.2003]
- Marvell представила Serial ATA II PCI-X хост-контроллеры [24.08.2003]
- nVidia откладывает выпуск чипсета с поддержкой SerialATA и Gigabit Ethernet [14.08.2003]
- Addonics представила Cardbus-адаптер Serial ATA [27.07.2003]
- Adaptec представила 4-портовый Serial ATA RAID-контроллер [26.07.2003]
- Выпущен первый в индустрии винчестер Serial ATA емкостью 250 GB [08.07.2003]
- Модуль Battery Backup для адаптеров LSI Logic Serial ATA MegaRAID [27.06.2003]
- Thermaltake представил новый блок питания с разъемами для Serial ATA [27.06.2003]
- Внешний HDD-модуль с интерфейсами Serial ATA и USB 2.0 от TEAC [30.05.2003]
- В ассоциации Serial ATA Working Group уже идёт разработка Serial ATA 2 [21.05.2003]
- 128 дисков Serial ATA на один контроллер вместо одного [10.05.2003]
- Контроллеры с интерфейсами Serial ATA, Serial Attached SCSI и Fibre Channel [25.04.2003]
- Promise начинает поставки Serial ATA150 RAID адаптеров [18.04.2003]
- Два хост-контроллера Serial ATA/Parallel ATA [16.04.2003]
- Serial ATA винчестеры в розничной продаже в США [07.04.2003]
- Платы расширения с поддержкой Serial ATA 150 от Adaptec [07.04.2003]
- VIA выпустила одночиповый Serial ATA RAID-контролер с поддержкой ATA-133 [14.03.2003]
- Serial-ATA станет стандартом в 2004 [13.03.2003]
- Жесткий диск WD Raptor: 10,000rpm Serial ATA [12.02.2003]
- Тестирование Seagate Barracuda Serial ATA V [11.02.2003]
- Serial ATA контроллеры от Serial ATA [02.01.2003]
- Контроллеры Promise Serial ATA [18.11.2002]
- Компания Adaptec первой представила RAID на Serial ATA [03.07.2002]
- Serial ATA приходит в нашу жизнь [01.06.2002]
- Первая система на чипсете Granite Bay + Serial ATA [27.02.2002]
- Спецификации PCI-X 2.0 & Serial ATA II [23.02.2002]

Автор Дмитрий "Digit" Петрусенко
Редактирование Дмитрий "Digit" Петрусенко

В статье использовались материалы корпорации Creative