Test disků: ATA, Serial ATA... RAID - co koupit?
Seznam kapitol
Úkolem testu bylo zjistit "kdo je kdo" ve světě disků určených pro tzv. desktopové počítače. Proto zde najdete disky od všech důležitých výrobců, modely ATA i SerialATA, disky s 2 i 8MB paměti cache, model s 10 000ot/min i obvyklé 7200 otáčkové. A aby toho nebylo málo zapojili jsme dva disky do pole RAID 0 (tzv. stripping) a jejich výkony porovnali s ostatními. Abychom si práci usnadnili uvažovali jsme o vyšší střední třídě disků - o kapacitách 80 a 120GB. Předpokládám, že pravě tyto kapacity Vás budou zajímat nejvíce.
Abychom se shodli na termínech a pojmech budu se v prvních kapitolách trochu věnovat "diskové teorii" (v této části použiji některé částí starších článků). Pokud jste v těchto záležitostech kovaní, klidně tuto část přeskočte a přejděte na následující kapitoly - np. ty s popisem jednotlivých modelů, na výsledky testů nebo na závěr.
Diskopedie: SerialATA vs ATA
Nejdůležitějším rozdílem mezi "paralelním ATA" a novým rozhraním Serial ATA je šířka sběrnice, potažmo šířka kabelu spojujícího řadič a disk. V případě ATA se jedná o všem známé, ploché 40/80 žilové "kšandy" (druhá polovina jsou zemnící vodiče) - u SerialATA (zkráceně SATA) se jedná o úzký a ohebný "dvoukanálový" stíněný kabel.
nový kabel tvoří uvnitř dva stíněné vodiče (přenos běží obousměrně)
Chybou by však bylo domnívat se, že kabel je vše co ATA a SATA odlišuje - z původní koncepce totiž téměř nezůstal kámen na kameni: rozdílné jsou vlastnosti sběrnice, její frekvence, způsob komunikace mezi řadičem a diskem, časování přenosu dat, přenos řídících povelů nebo kontrola integrity dat.
SerialATA - sběrnice
Narozdíl od ATA/ATAPI6, kde se k přenosu dat používají dvě 16-bit sběrnice (každá pro jeden směr) které jsou taktované frekvencí 50MHz, používá SerialATA sériový přenos dat s teoretickou propustností 1.5Gb/s (oběmi směry, teoretická datová propustnost SATA 1.0 je 150MB/s). Používá se moderní diferenciální 250mV "signaling" (teoretická maximální délka kabelu je 1m, v praxi jsem neviděl kabely delší než 50cm), sběrnice je přímá, nesdílená, nekolizní a propojuje vždy pouze dva body (point-to-point bus): disk a řadič. Přenos dat je tedy efektivní a i přes sériový charakter přenosu dat "bit po bitu" je propustnost i odezvy (latency) lepší než v případě UltraATA.
schéma z dokumentace firmy Seagate ukazuje jediné možné připojení disků Serial ATA 1.0 k řadiči - 1:1
Serial ATA: netypické konektory, chybí jumpery pro nastavení "Master /Slave" (případné jumpery jsou servisní)
Sběrnice a konektory SerialATA jsou navržené tak aby bylo možné případné připojení / odpojení disků za chodu počítače (hot plug, hot swap). Všimněte si: kontakty "ground" a "precharge" jsou delší. To je pravá poklona směrem k podnikovým a serverovým systémům a malý krok směrem tam kde je nyní SCSI.
Pokud vezmeme v úvahu funkce hot plug a fakt že napájecí piny musí přenést mnohem větší proudy (a proto jsou znásobené) pochopíme, proč je napájecí konektor SATA širší než ten datový. Zajímavé také je že, narozdíl od starého napájení uvažuje SATA (dosud výhledově) i s napětím 3.3V pro napájení elektroniky (12V, 5V, 3.3V). Poznámka: v přechodovém období budou nekompatibilitu konektorů nejčastěji řešit redukce napájení Molex -> SATA.
praxe ukazuje že nové konektory budou hotovou Achillovou patou SerialATA - mají tendenci
stále se kývat (chybí jistící mechanizmus), stačí malá síla aby jste (zejména datový konektor) vytáhli
SerialATA - logika
Část novinek se týká vylepšeného managementem přenosů dat a povelů (commands) mezi diskem a řadičem. Díky změnám v této oblasti by komunikace řadič - disk měla být efektivnější (nižší zatížení procesoru) a především důvěryhodnější (nespoléhá se jen na kontrolu CRC).
To nic nemění na faktu že králem v oblasti náročných datových řešení je stále rozhraní SCSI. Přesto se zdá, že disky SerialATA jdou, co se týče serverů, rozhodně dobrým směrem - ve velmi levných serverech dokonce excelují, zejména pokud je spojíme do diskových polí RAID.
Poznámka: podstatnou akceleraci výkonu lze očekávat od připravované extrenze Serial ATA II. Native Command Queing umožní elektronice disku provádět agresivní optimalizaci fronty čtení a zápisu tak aby se minimalizovaly prodlevy. SCSI má svůj "Command Tag Queing".
SerialATA - současná implementace
Nejdůležitějším poznatkem je, že SerialATA není prostým rozšířením a pokračováním rozhraní ATA. Pokud byl dříve přechod mezi režimy ATA (PIO, Multi-word DMA, UltraDMA 1-6) poměrně bezbolestný - zejména kvůli zpětné kompatibilitě, je nasazení Serial ATA ve spojení se starými operačními systémy těžkým bojem. Pokud BIOS bude nucen emulovat klasické rozhraní ATA a k dispozici nebudou odpovídající ovladače SATA, bude takový systém nejspíše velmi pomalý, v horším případě nenaběhne vůbec. Podobně jsou na tom disková pole RAID - nezapomeňte proto vždy instalovat odpovídající ovladače (VIA 4in1 / Intel inf. / Promise / SilTek / HPT). *V Linuxu je nutné kvůli SATA dokonce překompilovat jádro - v nových distribucích už určitě bude vše v pořádku.
Mnozí také SerialATA vyčítají, že k dispozici jsou běžně jen dva porty SATA integrované na základních deskách. Pláčou však na nepravém hrobě, protože se, i v tomto případě jedná o omezení BIOSu, ne SerialATA.
Prvotním záměrem konstruktérů bylo zachovat maximální kompatibilitu s existujícími BIOSy, programy a operačními systémy. Systému se v průběhu bootování jeví každý port SATA jako zařízení ATA typu "master". Pokud je počítač navíc vybaven klasickými zařízeními ATA, záleží na BIOSu jak se z nastalou situaci vyrovná (moderní desky).
V další části se podíváme na jednoduchá disková pole RAID.