Статья из журнала "МИР ПК" No 7-8/95.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
EIDE против SCSI
Дэвид Мэтвин, Джон Гартнер
Дисководы EIDE и SCSI внешне похожи, но работают по-разному.
Чтобы помочь вам сделать правильный выбор, мы ответим на вопросы
об этих двух технологиях.
Еще совсем недавно выбор жесткого диска или дисковода CD-ROM не
представлял сложной задачи. Просто потому, что большого выбора
практически не было. Когда вы покупали новую систему, она, как
правило, укомплектовывалась жестким диском с интерфейсом IDE, если
только вы специально не просили установить диск SCSI. Впрочем, без
необходимости (например, для файл-сервера или мощной рабочей
станции) никто и не стал бы просить об этом, потому что SCSI-
устойства были гораздо дороже накопителей с интерфейсом IDE.
В настоящее время возможности интерфейса IDE расширились, он
превратился в Enhanced IDE (EIDE), а SCSI стал доступнее по цене,
так что появился реальный выбор. EIDE и SCSI -- это две основные
шинные технологии для подключения к системе жесткого диска или
накопителя CD-ROM. Интерфейс EIDE шире распространен, поскольку он
(так уж исторически сложилось) дешевле и его проще
конфигурировать. Однако SCSI, вообще говоря, работает быстрее,
является более гибким и допускает большие возможности расширения.
Прежде чем решить, каким путем идти (или довериться в этом
вопросе продавцу ПК), вам нужно познакомиться с особенностями
каждой технологии. Из сети America Online и других сетевых служб
были взяты вопросы об EIDE и SCSI. В поисках ответов на них и в
процессе тестирования в нашей лаборатории новейших систем мы
узнали много удивительного о том, как работают эти технологии, и в
том числе о том, как они не работают.
В.: Что такое EIDE?
О.: Приготовьтесь отведать кушанье из компьютерных аббревиатур.
Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics) появился в середине
80-х годов в качестве недорогого способа подключения к ПК одного
или двух жестких дисков. Программная и аппаратная части интерфейса
IDE были разработаны так, чтобы обеспечивалась совместимость с
дисковым контроллером машины PC AT производства корпорации IBM.
Позже Институтом ANSI был принят соответствующий стандарт на
интерфейс под названием AT Attachment (ATA). В большинстве случаев
сокращения IDE и ATA обозначают один и тот же стандарт, однако IDE
употребляется чаще.
Ну, вы все еще голодны? Тогда следующая аббревиатура --
Enhanced IDE (EIDE). Этот стандарт объединяет в себе четыре важных
функции, позволяющие интерфейсу IDE приблизиться к более
совершенному SCSI (речь о котором пойдет дальше).
Во-первых, внесенные в спецификацию ATA улучшения (она получила
имя ATA-2) позволили превзойти максимальную скорость передачи
данных интерфейса IDE. Некоторые производители жестких дисков,
среди которых компании Quantum и Seagate, для обозначения своих
высокопроизводительных изделий применяют термин Fast ATA.
Во-вторых, стандарт ATA Packet Interface (ATAPI) позволяет
подключать к интерфейсу EIDE не только жесткие диски, но и другие
устройства.
В-третьих, системы с интерфейсом EIDE имеют новую BIOS,
реализующую доступ к НЖМД объемом более 528 Мбайт, что с обычным
IDE-адаптером было невозможно.
И, наконец, в-четвертых, EIDE-системы могут содержать до двух
контроллеров (каналов), к каждому из которых можно подключить по
паре периферийных устройств. Обычно первичный контроллер
используется для одного или двух НЖМД, а вторичный обслуживает
такие устройства, как накопители на магнитной ленте или дисководы
CD-ROM. Вся периферия должна находиться внутри ПК.
Очень важно помнить следующее: если продавец упоминает в своей
речи термин EIDE, это означает, что он имеет в виду аппаратный
интерфейс IDE, поддерживающий одно или несколько из
вышеперечисленных нововведений, но совсем не обязательно все
четыре.
Выяснить точно, какие именно функции EIDE имеет ваш интерфейс,
бывает нелегко. Неопределенные стандарты и отсутствие
универсальной терминологии еще более усугубляют эту проблему.
Путаницу вносят также спецификации продукта и основной BIOS, по
которым порой бывает невозможно выяснить, какие режимы
поддерживаются. Например, вполне вероятно, что EIDE-плата ISA
(Industry Standard Architecture) будет работать с большими
жесткими дисками и накопителями ATAPI, однако медленная шина ISA
не позволит обеспечить высокую скорость передачи данных, присущую
этим дисководам.
Разработчик первой спецификации IDE, компания Western Digital,
чтобы избежать подобных неясностей, продвигает программу введения
логотипа EIDE. Но наличие логотипа EIDE будет говорить лишь о
минимальном соответствии стандарту, а не о конкретной
совместимости или показателях быстродействия. Кроме того, как
упоминалось выше, продукт с логотипом EIDE может поддерживать лишь
некоторые из четырех нововведений, а производители предпочитают
рекламировать свою продукцию как EIDE, даже не имея права на
использование соответствующего логотипа.
Хорошая новость (ведь должны же быть и хорошие новости)
заключается в том, что интерфейс IDE нередко бывает встроен в
системную плату ПК и иногда обеспечивает некоторые функции EIDE.
Так, если вы покупаете жесткий диск EIDE, вам не придется
тратиться на контроллер, обычно необходимый, например, для SCSI-
диска. На системной плате может быть и второй контроллер EIDE,
обслуживающий дисковод CD-ROM, стример или оба эти устройства.
В.: Ну, хорошо, а что такое SCSI?
О.: Интерфейс SCSI (Small Computer System Interface) разработан
в начале 80-х годов как стандарт для подключения к компьютеру до
шести периферийных устройств, в том числе и жестких дисков.
Сегодня этот интерфейс чаще всего встречается в мощных ПК и
рабочих станциях, кроме того, он встроен в компьютеры Apple
Macintosh. SCSI поддерживает множество различных типов устройств:
жесткие диски, сканеры, оптические накопители, дисководы CD-ROM,
принтеры и даже другие компьютеры.
Когда говорят об интерфейсе SCSI, то обычно подразумевают SCSI-
2 (известный также как Fast SCSI) со скоростью передачи 10
Мбайт/с. Он довольно долго был не слишком распространен из-за
проблем совместимости с периферийными SCSI-устройствами.
Существует также стандарт Fast-Wide SCSI, имеющий скорость
передачи данных до 20 Мбайт/с, но его редко встретишь где-либо,
кроме мощных файл-серверов. И еще реже возникает желание
приобрести его, особенно когда узнаешь, сколько он стоит.
В целом SCSI обычно обходится дороже, чем EIDE. Лишь немногие
системы поставляются с контроллером SCSI на системной плате,
поэтому сперва потребуется заплатить от 50 до 300 долл. за хост-
адаптер. Несмотря на непрерывное снижение цен на SCSI-диски они
обычно стоят на 5--15% дороже дисков EIDE той же емкости. Однако
устройства SCSI работают быстрее, чем EIDE-диски, поскольку они
изначально создавались для высокопроизводительных рабочих станций
и серверов.
Даже если в вашей системе уже есть периферийные устройства с
интерфейсом IDE или EIDE, в частности жесткий диск, это не
препятствие для установки SCSI. Например, можно установить
контроллер SCSI для дисковода CD-ROM или скоростного ленточного
накопителя и при этом оставить в ПК уже содержавшиеся в нем
адаптер EIDE и НЖМД. Контроллеры двух типов будут нормально
"сосуществовать" друг с другом, если нет конфликтов по каналам
ввода-вывода, линиям запроса прерывания и адресам памяти.
В.: В моей машине небольшой жесткий диск IDE, а я хотел бы
нарастить объем дисковой памяти. Могу ли я добавить в систему
новый диск EIDE, сохранив старый? Нужно ли при этом также покупать
EIDE-контроллер?
О.: Как правило, в систему можно добавить EIDE-диск в
дополнение к уже установленному. Однако IDE-дисководы некоторых
марок настолько "разборчивы", что могут отказаться работать вместе
с накопителем другой марки. Или будут работать лишь в том случае,
если НЖМД одной определенной фирмы будет ведущим, а другой --
ведомым накопителем. Все зависит от конкретного сочетания моделей
дисков, поэтому вам надо или посоветоваться с кем-то, кто уже
проделывал этот опыт, или попытаться поэкспериментировать самому,
а в случае неудачи вернуть новый накопитель продавцу.
Но даже если оба НЖМД хорошо "уживаются" друг с другом, старый
IDE-диск, скорее всего, будет работать медленнее, чем любой новый
из имеющихся на сегодняшний день дисков с интерфейсом EIDE.
Некоторые контроллеры EIDE при подключении к ним двух жестких
дисков выбирают наивысшую из скоростей передачи данных, которая
доступна обоим дискам. Это будет замедлять работу ПК до скорости,
определяемой скоростью старого диска. Другие контроллеры работают
с каждым накопителем на скорости, максимальной именно для него.
Если ваш контроллер попадает в первую группу, то новый жесткий
диск не будет работать в полную силу, и вы не получите той
производительности, за которую заплатили.
Кроме того, чтобы проявились преимущества в скорости диска, ваш
IDE- или EIDE-контроллер должен поддерживать функции нового НЖМД.
К примеру, даже если новый жесткий диск EIDE может работать в
режиме программируемого ввода-вывода данных PIO Mode 3, никакого
увеличения производительности без поддержки этого режима
контроллером вы не получите. К сожалению, нельзя просто
определить, поддерживают ли EIDE-адаптер и НЖМД
высокопроизводительные режимы PIO Mode 3 или 4. Лучшее, что можно
предпринять, это посмотреть спецификации или проконсультироваться
у поставщика оборудования.
Не исключены проблемы и при добавлении в систему жесткого диска
объемом более 528 Мбайт. Если в ПК установлен старый IDE-
контроллер, BIOS может не воспринять НЖМД свыше 528 Мбайт.
Следует еще раз подчеркнуть: трудно точно определить, какие
функции поддерживает ваша система. Для ПК, выпущенного до лета
1994 г., вероятнее IDE-система, а не EIDE. Но это не означает, что
у вас нет выбора. Если в вашей машине BIOS записана во флэш-ПЗУ,
можно осуществить модернизацию программно. Или связаться с
поставщиком системы и выяснить, есть ли у него микросхемы с новой
BIOS. Существует также программное решение -- применить пакет Disk
Manager фирмы OnTrack Computer Systems. В случае, когда ни один из
перечисленных вариантов вам не подходит, купите плату расширения
EIDE, имеющую собственную BIOS.
В.: На моей системной плате установлен контроллер EIDE, поэтому
я приобрел накопитель CD-ROM EIDE (ATAPI). Как лучше всего его
подключить?
О.: В зависимости от конфигурации вашей системы подключение
дисковода CD-ROM через тот же кабель, что и НЖМД, может
значительно снизить производительность системы или даже привести к
ее полному останову. Как отмечалось в ответе на предыдущий вопрос,
некоторые EIDE-контроллеры устанавливают скорость обмена данными,
максимальную для обоих подключенных устройств, а дисководы CD-ROM
-- это довольно медленные устройства.
Что еще хуже, включение 32-разрядного доступа к жесткому диску
сделает невозможной работу с накопителем CD-ROM по тому же каналу.
Это означает, что дисковод CD-ROM нельзя подключать к тому же
разъему и тем же кабелем, что и НЖМД. При запуске Windows в
защищенном режиме драйвер 32-разрядного доступа к диску должен
быть единственной программой для обмена данными с контроллером,
поэтому работающий в реальном режиме драйвер CD-ROM не сможет
посылать сигналы контроллеру.
Для преодоления этих затруднений подключайте ATAPI-устройство,
в частности, накопитель CD-ROM, ко второму каналу EIDE. Если же на
системной плате есть только один EIDE-канал и он занят жестким
диском, вам потребуется приобрести плату расширения EIDE.
В.: Насколько универсальны EIDE и SCSI? Можно ли к этим
интерфейсам подключать дисковод CD-ROM, накопитель на магнитной
ленте или какие-то другие устройства?
О.: Интерфейс SCSI поддерживает более широкий спектр устройств,
чем EIDE. Для SCSI можно найти дисководы CD-ROM, ленточные и
флоптические накопители, принтеры, сканеры и разные устройства со
сменными носителями, например дисководы Iomega Bernoulli и
SyQuest. Контроллер SCSI имеет семь адресов, один из которых
используется им самим. Остальные адреса могут быть заняты любым из
перечисленных устройств. Если шести адресов недостаточно, их число
легко удвоить, установив второй SCSI-контроллер. Периферийные
устройства размещаются как внутри ПК с питанием от внутреннего
источника компьютера, так и снаружи (в этом случае они должны
иметь свой источник питания).
Попыткам сделать интерфейс EIDE столь же универсальным, как и
SCSI, мешают конструктивные ограничения. Всего может быть
подключено до четырех устройств к двум адаптерам -- по два на
каждый. Конструкция соединительных кабелей такова, что все
устройства должны находиться внутри ПК. Если же требуется
установить больше четырех устройств, вероятно, все же придется
воспользоваться SCSI-контроллером.
В настоящее время ассортимент EIDE-устройств невелик и
фактически ограничен лишь НЖМД. В конце прошлого года появились
накопители CD-ROM EIDE (или, точнее, ATAPI). Производители, среди
которых компания Conner Peripherals, объявили о готовящемся в этом
году выпуске ленточных накопителей с интерфейсом EIDE. Но
поскольку точкой опоры для рынка мощных рабочих станций и серверов
является все же SCSI, найти более быстрые и емкие устройства можно
именно в SCSI-версиях. Жесткие диски EIDE объемом более 1 Гбайт
все еще достаточно редки, а дисков с этим интерфейсом, имеющих
скорость вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту, нет совсем (у
самых производительных современных моделей EIDE-накопителей этот
показатель равен 5400 оборотам в минуту).
В.: Какой интерфейс быстрее -- EIDE или SCSI?
О.: На этот простой вопрос нелегко дать столь же простой ответ.
Поскольку интерфейс SCSI опирается на самые быстрые периферийные
устройства и высокие характеристики шины, он быстрее, чем EIDE.
Однако операционная система, конфигурация ПК и быстродействие
подключаемых компонентов выравнивают показатели. Во врезке
"Быстродействие EIDE и SCSI" показаны результаты тестирования
контроллеров этих двух интерфейсов, а врезка "Куда уходит время?"
объясняет, от чего зависит производительность дисковода.
Потенциальная сила интерфейса SCSI заключается в возможности
организовывать последовательную цепочку запросов от устройств на
шине SCSI. Центральный процессор -- гораздо более быстрый
компонент ПК, чем жесткий диск или другие SCSI-устройства. Чтобы
избежать простоя процессора, контроллер SCSI позволяет ЦП
запрашивать данные от периферийных SCSI-устройств, а затем
переходить к другой работе. Процессор даже может запросить данные
от второго SCSI-устройства до завершения обработки запроса первого
устройства. Контроллеры EIDE такой услуги не предоставляют. Они
выполняют одновременно только одну команду и требуют реального
вмешательства процессора.
Почему же не всегда бывает так, что в этой гонке на скорость
интерфейс SCSI идет впереди с большим отрывом? Потому что
преимущество множественных запросов ввода-вывода не проявляется в
однозадачной среде типа DOS/Windows. Перед началом новой операции
ввода/вывода DOS всегда ожидает завершения предыдущей. Если же
взять многозадачную среду, например Windows NT, OS/2 или Windows
95, то в ней все достоинства SCSI будут проявляться.
Прежде чем мы смогли сравнить быстродействие устройств SCSI и
EIDE, нам пришлось поспорить о кэширования записи. Диски EIDE
обычно поставляются с включенным режимом кэширования записи, в то
время как у накопителей SCSI эта опция, как правило, выключена
(различие объясняется тем, на какие рынки рассчитаны продукты).
Диски SCSI чаще всего устанавливаются в файл-серверах, т. е. там,
где надежность важнее быстродействия. При кэшировании записи ПО
сервера считает, что все данные уже находятся на диске, в то время
как в действительности они все еще хранятся в кэш-памяти и только
ожидают записи на диск.
Мы проводили тестирование с включенным кэшированием как у
дисков EIDE, так и у SCSI. В принципе, это безопасно, если перед
выключением компьютера вы завершаете выполнение всех приложений и
закрываете все открытые файлы. При работе с Windows 3.1/3.11 это
означает, что перед выключением питания ПК нужно выйти в DOS и
убедиться в неактивности НЖМД.
В.: Мне очень не нравится любой процесс инсталляции. Какой
интерфейс, EIDE или SCSI, легче поддается настройке для Windows
3.1?
О.: Никакой. За исключением таких простых случаев, как
установка единственного устройства в ПК, оба интерфейса, и EIDE, и
SCSI, требуют сложной установки и настройки. Для правильного
конфигурирования системы вам, по крайней мере, необходимо иметь
базовые технические знания.
Если в ПК установлен контроллер EIDE, каждое (или единственное)
устройство должно иметь статус ведущего (master) или, если оно
вторичное, ведомого (slave). Как правило, статус ведущего/ведомого
назначается перестановкой перемычек, располагающихся на диске
обычно возле разъема. В большинстве случаев сложнее всего найти
документацию на диск -- поставщики НЖМД нечасто прилагают ее к
своим изделиям.
При работе с DOS и Windows программное обеспечение для
контроллера IDE конфигурируется относительно просто. BIOS и
Windows учитывают то, что объем диска IDE ограничен 528 Мбайт.
Поэтому в случае больших НЖМД, как уже отмечалось при обсуждении
вопроса об установке второго жесткого диска, могут возникать
проблемы с настройкой программ.
Контроллер SCSI различает устройства по адресам
(идентификационным номерам). Они задаются с помощью перемычек или
переключателя, однако распространяющаяся в настоящее время
спецификация Plug and Play должна в будущем автоматизировать этот
процесс и устранить ручную настройку. Другое требование SCSI --
шинные терминаторы. Находящиеся на концах шины устройства должны
иметь резистивную заглушку (иногда требуется лишь замкнуть
перемычку -- и заглушка будет подключена). Если все ваши
устройства одного типа (либо все внутренние, либо все внешние),
SCSI-контроллер должен находиться на одном из концов шины и иметь
заглушку.
Производители контроллеров обычно включают в их поставку SCSI-
драйвер для Windows 3.1. Корпорацией Corel выпущен пакет
CorelSCSI, который поддерживает множество устройств и контроллеров
SCSI. Если проблемы с идентификационными номерами и резистивными
заглушками разрешены, программная инсталляция проходит достаточно
безболезненно. Утилита опрашивает шину SCSI и определяет
подключенные к ней компоненты, после чего устанавливает
соответствующие драйверы в файлы CONFIG.SYS или SYSTEM.INI.
В.: Как будут поддерживаться EIDE и SCSI в Windows 95?
О.: Система Windows 95 пока находится в стадии разработки, но
уже сейчас можно сказать, что настройка и работа с обоими
интерфейсами будет упрощена. Даже вторая бета-версия Windows 95
поддерживает большое число контроллеров. Вместе с Windows 95 вы
получите как драйверы EIDE ATAPI, работающие в защищенном режиме,
так и поддержку в защищенном режиме EIDE-дисков объемом свыше 528
Мбайт.
Благодаря поддержке спецификации Plug and Play система Windows
95 принесет облегчение пользователям устройств SCSI, поскольку
конфигурирование SCSI (из-за большой расширяемости) почти всегда
проходит сложнее, чем EIDE. Производители устройств SCSI
разработали протокол SCAM (SCSI Configured AutoMatically), который
возьмет на себя задачу присвоения идентификационных номеров. Тем
не менее перемычки не исчезнут до тех пор, пока все SCSI-
компоненты не будут подчиняться правилам SCAM.
В Windows 95 может также возрасти производительность SCSI-
устройств, поскольку это истинно многозадачная ОС и процессор
будет в состоянии выполнять другую работу во время ожидания, когда
дисковый контроллер завершит операцию ввода-вывода (во врезке
"Быстродействие EIDE и SCSI" показано, как влияет на
производительность многозадачная среда). Так как большинство
контроллеров EIDE для передачи данных используют ЦП,
многозадачность не дает в этом случае никаких преимуществ.
В.: Я слышал о разных типах дисковых контроллеров, таких как
VL-Bus, PCI и кэширующих. Нужно ли мне приобрести один из них или
достаточно простой платы на шине ISA?
О.: Все зависит от того, что вы собираетесь подключать к
контроллеру. При подсоединении дисковода CD-ROM с двойной
скоростью обычный контроллер на шине ISA легко справится с
передачей данных на скорости 300 Кбайт/с. Однако та же ISA-плата
может ограничивать быстродействие высокопроизводительного жесткого
диска EIDE, поддерживающего режим PIO Mode 3 и имеющего скорость
передачи 11 Мбайт/с.
К счастью, большинство встроенных в системную плату
контроллеров используют локальную шину VL-Bus (VESA Local Bus) или
PCI (Peripheral Component Interconnect). Из всех компонентов
дисковой подсистемы шинный интерфейс встроенного контроллера
обычно не является "узким местом" (см. врезку "Куда уходит
время?").
Кэширующие контроллеры -- это другой класс устройств. Они имеют
собственное ОЗУ, в котором хранятся недавно считанные с диска
данные. Когда ПК запрашивает у контроллера информацию, она,
возможно, будет считана из кэш-памяти без обращения к жесткому
диску. Так или иначе, но затем контроллер должен послать данные
назад в ПК по системной шине.
Наилучшую производительность обеспечивают 32-разрядные шины --
PCI или VL-Bus. Но даже в случае, когда эти шины присутствуют,
аппаратное кэширование обычно не оказывается быстрее программного,
например 32-разрядного кэширования файлов в Windows for
Workgroups. Поэтому, вместо того чтобы покупать ПК с 8-Мбайт ОЗУ и
4-Мбайт кэширующим контроллером, лучше, видимо, приобрести машину
с ОЗУ объемом 12 Мбайт и пользоваться программным кэшированием.
В.: Недавно я приобрел новый ПК и попробовал включить режим 32-
разрядного доступа к диску. Теперь при загрузке Windows я получаю
сообщение об ошибке -- или "32-bit disk drive (WDCTRL) validation
failed" (не пройден тест контроллера), или "You are using non-
standard hard disk software" (используется нестандартное ПО НЖМД).
В чем тут дело?
О.: Скорее всего, в вашей системе установлен жесткий диск EIDE
объемом более 528 Мбайт. Стандартные средства Windows для
поддержки 32-разрядного доступа к диску несовместимы с тем, как
работают такие дисководы. Вам следует запустить Windows командой
WIN /D:F, а затем через Панель Управления выключить 32-разрядный
доступ к диску.
Некоторые независимые производители дисковых контроллеров и
жестких дисков EIDE предлагают драйверы, позволяющие использовать
32-разрядный доступ к диску.
В.: Я хочу быть уверен, что приобретенный мной дисковод не
устареет морально через минуту после моего выхода из магазина.
Какие новые версии интерфейсов EIDE и SCSI готовятся к выпуску в
будущем?
О.: Технологии EIDE и SCSI будут постоянно совершенствоваться.
Недавно появились жесткие диски с режимом PIO Mode 4 (известные
также под названием Fast-ATA-2), которые совместимы с сегодняшними
интерфейсами EIDE. Хотя режим PIO Mode 4 пока не включен в
спецификацию EIDE, этого следует ожидать в самое ближайшее время.
Как уже говорилось, необходимо проконсультироваться у
производителя, поддерживает ли ваша система высокоскоростные
режимы.
На рынке появились жесткие диски с интерфейсом SCSI-3 (иначе
именуемые Fast-Wide SCSI), они могут работать с существующим
аппаратным обеспечением SCSI. Другой стандарт под названием Double
Speed SCSI (или Ultra SCSI) использует другую схему соединения, и
для него нужен соответствующий адаптер. Ниже перечислены новые
интерфейсные технологии:
| Максимальная
Технология | пропускная способность
--------------------------------------------+-----------------------
Fast-ATA-2, PIO Mode 4 или DMA Mode 2 | 16,6 Мбайт/с
16-бит Wide SCSI, Fast-Wide SCSI или SCSI-3 | 20 Мбайт/с
8-бит Ultra SCSI или Double Speed SCSI | 20 Мбайт/с
16-бит Ultra SCSI или Double Speed SCSI | 40 Мбайт/с
Трудно сказать, какой из этих стандартов станет самым
распространенным, но в одном можно быть уверенным: в ближайшие
годы и SCSI, и EIDE будут продолжать развиваться и делить между
собой рынок.
В.: Так что же в итоге выбрать? EIDE или SCSI?
О.: Как и многие решения в нашей жизни, выбор между EIDE и SCSI
-- дело компромисса. Стандарт EIDE привлекателен в первую очередь
потому, что контроллер бесплатен (он имеется в большинстве
компьютеров) и будет работать с существующими периферийными
устройствами. К тому же при работе с 16-разрядной системой Windows
3.x производительность устройств EIDE и SCSI примерно одинакова.
Если вам не требуется очень высокое быстродействие компонентов ПК
и вы не пользуетесь мультимедиа-периферией в интенсивном режиме,
остановите свой выбор на EIDE. Трудный период формирования
стандарта должен вскоре завершиться, а вместе с ним исчезнут
проблемы несовместимости и повысится удобство в работе.
С другой стороны, интерфейс SCSI предлагает широкий диапазон
периферийных устройств и отличную производительность. Конечно, эти
преимущества стоят денег. Если вы собираетесь устанавливать
дисководы CD-ROM, ленточные накопители и другие периферийные
устройства или в ваши планы входит переход на работу в таких ОС,
как Windows NT, OS/2 или Windows 95, -- лучшим решением будет
вложить средства в интерфейс SCSI.
Врезка 1.
Быстродействие EIDE и SCSI
Какой интерфейс быстрее? Чтобы ответить на этот вопрос, мы
провели четыре теста контроллеров EIDE и SCSI. В 16-разрядном
режиме передачи данных разница в скорости между этими двумя
адаптерами была невелика (за исключением теста с записью файла с
дисковода CD-ROM на НЖМД, где SCSI оказался быстрее). При передаче
данных в 32-разрядном режиме контроллер SCSI лидировал во всех
тестах.
Следует иметь в виду, что приведенные результаты верны только
для одной конфигурации ПК. В зависимости от периферийных устройств
производительность может в значительной степени меняться. Для
испытаний мы выбрали сравнимые по характеристикам системы с
контроллерами на локальной шине EIDE (с поддержкой режима PIO Mode
3) и SCSI-2. Если использовать более быстрые периферийные
устройства (которые имеются в продаже для обеих платформ), то
можно получить более существенную разницу в результатах.
Системная конфигурация
Все испытания проводились на ПК Dell Dimension XPS со 100-МГц
процессором Pentium и 16-Мбайт ОЗУ. При EIDE-тестировании
использовался встроенный в системную плату контроллер EIDE, к
первичному каналу которого были подключены жесткие диски, а ко
вторичному -- накопитель CD-ROM. В случае со SCSI устанавливался
контроллер Adaptec 2940 на шине PCI, к нему подключались
накопитель CD-ROM и жесткие диски. Для испытаний были взяты
следующие модели НЖМД: с интерфейсом EIDE -- Western Digital
Caviar 31000 и Quantum Lightning ProDrive 730, с интерфейсом SCSI
-- DEC 3107L и Quantum Lightning ProDrive. Модель дисковода CD-ROM
с интерфейсом EIDE (ATAPI) -- Sony CDU-55E, а с интерфейсом SCSI -
- Sony SDU-55S с аналогичными характеристиками.
При 16-разрядном DOS/BIOS тестировании использовался
стандартный ввод-вывод через BIOS. Для поддержки 32-разрядного
доступа применялись SCSI-драйверы, взятые с BBS фирмы Adaptec
(тел. в США: 408/945-7727), и EIDE-драйверы с BBS компании Western
Digital (тел. в США: 714/753-1234).
Методика испытаний
Тестирование обоих интерфейсов проходило следующим образом:
Тест 1. С дисковода CD-ROM на жесткий диск копировался файл
размером 9,21 Мбайт.
Тест 2. Тот же 9,21-Мбайт файл копировался с одного жесткого
диска на другой.
Тест 3. То же, что в тесте 2, но во время копирования
проигрывался AVI-файл длительностью 72 с в зацикленном режиме.
Тест 4. То же, что в тесте 2, но одновременно через модем
загружался 360-Кбайт файл на скорости передачи 9600 бод.
Врезка 2.
Куда уходит время?
Когда говорят о производительности жестких дисков, в ход идет
множество разных терминов. Вам наверняка знакомы такие
характеристики НЖМД, как скорость передачи данных, пиковая
скорость передачи, время доступа. И лишь некоторые из них
оказывают влияние на действительную производительность дисковой
подсистемы.
Давайте посмотрим, что происходит, когда программа считывает
файл с диска. Точная последовательность событий варьируется в
зависимости от того, как осуществляется доступ к диску -- через
BIOS или в 32-разрядном режиме и как организовано кэширование --
программой типа SmartDrive или драйвером 32-разрядного доступа к
файлам в Windows 3.11. Далее описывается процесс с включенными
режимами 32-разрядного доступа. Подобным образом будет работать
система Windows 95.
Первые запросы
Сначала приложение запрашивает через программный интерфейс
Windows (API) блок данных, выделяя буфер для его приема. Если
Windows обнаруживает, что нужный блок данных уже находится в кэш-
памяти, данные копируются в буфер программы и происходит
немедленный возврат. При запросе блока в 16 000 байт копирование
данных в памяти занимает около двух миллисекунд или меньше (в
зависимости от типа ЦП и быстродействия ОЗУ или кэш-памяти). В
этом случае скорость передачи вычисляется делением 16 000 байт на
2 мс и равна 8 Мбайт/с. Вот почему очень эффективно кэширование:
простое копирование из памяти в память происходит очень быстро,
при этом оказывается не нужен длительный процесс, речь о котором
пойдет ниже.
Если необходимых данных в кэш-памяти нет, Windows запрашивает
их с диска. Однако, чтобы считать информацию с диска, головки
чтения/записи должны быть перемещены на соответствующую дорожку
магнитной поверхности. Время, затрачиваемое на эту процедуру,
называется временем поиска (seek time) и для среднего современного
НЖМД составляет около 12 мс. Но и после того как головки
перемещены на нужную дорожку, данные все еще нельзя считать до тех
пор, пока под головкой не окажется нужный сектор. Шпиндель
современных жестких дисков обычно вращается со скоростью 5400
оборотов в минуту, т. е. на один оборот тратится 11 мс. Тогда на
ожидание сектора (rotational latency) уходит в среднем 5,5 мс.
Двигаемся дальше
Как только нужный сектор оказывается под головками, начинается
передача данных. На ее скорость влияет число секторов на каждой
дорожке, а это число изменяется в зависимости от положения дорожки
на диске. Обычно на дорожке бывает 65 секторов размером по 512
байт. При вращении диска со скоростью 5400 оборотов в минуту за 11
мс считывается 33 280 байт, или около 3 Мбайт/с. Таким образом,
чтение наших 16 000 байт займет около 5,5 мс.
Большинство жестких дисков имеет встроенный буфер такого
размера, чтобы хранить в нем данные целой дорожки. В случае,
когда, как в этом примере, потребуется прочитать только часть
дорожки, она будет помещена в буфер целиком. Если последует
немедленный запрос на чтение сектора с той же дорожки, диск сразу
выдаст данные в контроллер, не ожидая, пока сектор подойдет под
головку. Это очень распространенная ситуация, поскольку обычно
файлы занимают соседние сектора (когда данные на диске не очень
фрагментированы).
Такие кэш-пограммы, как SmartDrive, часто помещают в буфер
большие блоки данных. В действительности эта техника увеличивает
время передачи данных, поскольку кэш-программе нужно прочитать и
передать больше, чем просто 16 000 затребованных нами байтов. Но с
другой стороны, если потом понадобятся данные, которые есть в кэш-
памяти (а так бывает очень часто), эта стратегия окупит себя
сторицей.
Место назначения
После того как данные считаны с диска, они направляются в
контроллер диска. Скорость передачи данных зависит от интерфейса
(SCSI или EIDE), но в любом случае значительно выше той, с которой
может передать данные диск. Интерфейс SCSI-2 способен обрабатывать
данные со скоростью 10 Мбайт/с, а EIDE в режиме PIO Mode 3 -- 11
Мбайт/с. Так как время поиска и передачи данных у диска большое,
любой интерфейс достаточно быстр, чтобы справиться с этой работой.
Иногда жесткий диск начинает процесс пересылки данных до того, как
завершается чтение блока. Однако это почти не сказывается на
скорости передачи информации через интерфейс, поскольку все
перекрывает намного более медленная передача данных диском.
Когда данные поступают в контроллер, Windows копирует их в кэш-
память на случай, если они понадобятся в дальнейшем. И наконец,
данные копируются в буфер приложения. Итак, примерное время для
чтения 16 000 байт в нашем примере составляет:
Время поиска дорожки на диске...............12 мс
Время ожидания сектора.....................5,5 мс
Передача данных с диска в дисковый буфер...5,5 мс
Пересылка данных через дисковый интерфейс....2 мс
Копирование данных в дисковую кэш-память.....2 мс
Копирование данных в буфер приложения........2 мс
-------------------------------------------------
Всего.......................................29 мс
Пропускная способность дисковой системы получается равной 16
000 байт, поделенным на 29 мс, т. е. около 550 Кбайт/с. Сравните
это со скоростью передачи данных из кэш-памяти, которая равна 8
Мбайт/с, и вы поймете, насколько эффективно хорошее кэширование.
Проведенный анализ, разумеется, очень упрощенный, поскольку не
учтено время, нужное Windows для выполнения подпрограмм дискового
ввода-вывода и др. Значения времени поиска дорожки и ожидания
сектора также весьма приблизительны. Реальное время, необходимое
для доступа к нужному сектору, может быть и вдвое меньше, и вдвое
больше полученного в наших тестах. Однако приведенные результаты
хорошо отражают характеристики типичных ПК.
---------------------------------------------------------------------
Таблица. Сравнительные характеристики стандартов EIDE и SCSI.
Параметр EIDE | SCSI
-------------------------------------------------+-----------
Скорость передачи данных, Мбайт/с |
обычная 11 | 10
максимальная 16 | 20
Максимальное число подключаемых устройств 4 | 7
Максимальный объем НЖМД, Гбайт 8,4 | 8,4
Внутренние/внешние устройства да/нет | да/да
Дисковод CD-ROM да | да
CD-R нет | да
Ленточные накопители д.б. в 1995 г.| да
Оптические накопители нет | да
Сканеры нет | да
Принтеры нет | да
Преимущества в многозадачном режиме нет | да
Поддержка в Windows 95 да | да
Названия-синонимы Fast ATA-2,| SCSI-2,
ATAPI, IDE | Fast SCSI
|