Serial ata controller что это
990x.top
Простой компьютерный блог для души)
IDE/SATA контроллер — что это?
В данном материале будет простыми словами описано такое устройство как контроллер IDE/SATA.
IDE/SATA контроллер — что это такое?
Устройство (чип) на материнской плате, необходимое для функционирования подключенных жестких дисков.
Важно понимать, контроллер может быть двух вариантов:
Простыми словами — чип, благодаря которому работают порты SATA (или IDE):
К этим портам мы подключаем устройства для постоянного хранения данных — жесткие диски (HDD) или твердотельный накопитель (SSD). Также можно подключить привод CD/DVD, однако им уже мало кто пользуется. Также порты могут быть разных цветов, разница — порты имеют разную спецификацию (попросту одни работают немного медленнее чем другие, например может быть SATA 2 и 3).
Раньше некоторые материнские платы содержали сразу два интерфейса — SATA и IDE. Один был основным, а второй — функционировал за счет установки дополнительного чипа на плату.
Также такой контроллер может быть внешним, который подключается используя шину PCI-E:
Для функционирования устройства необходимо установить драйвера. Чтобы установить операционную систему на такой диск, подключенный к внешнему контроллеру — также нужно заранее подготовить драйвера, а лучше внедрить их сам образ (например утилитой nLite).
Отличия ревизий SATA
В основном отличаются скоростью:
Заключение
Введение в SSD. Часть 2. Интерфейсная
В прошлой части цикла «Введение в SSD» мы рассказали про историю появления дисков. Вторая часть расскажет про интерфейсы взаимодействия с накопителями.
Общение между процессором и периферийными устройствами происходит в соответствии с заранее определенными соглашениями, называемыми интерфейсами. Эти соглашения регламентируют физический и программный уровень взаимодействия.
Интерфейс — совокупность средств, методов и правил взаимодействия между элементами системы.
Физическая реализация интерфейса влияет на следующие параметры:
Параллельные и последовательные порты
По способу обмена данными порты ввода-вывода делятся на два типа:
Параллельные порты, на первый взгляд, отлично масштабируются: больше сигнальных линий — больше бит передается за раз и, следовательно, выше пропускная способность. Тем не менее, из-за увеличения количества сигнальных линий между ними возникает интерференционное взаимодействие, приводящее к искажению передаваемых сообщений.
Последовательные порты — противоположность параллельным. Отправка данных происходит по одному биту за раз, что сокращает общее количество сигнальных линий, но усложняет контроллер ввода-вывода. Контроллер передатчика получает машинное слово за раз и должен передавать по одному биту, а контроллер приемника в свою очередь должен получать биты и сохранять в том же порядке.
Малое количество сигнальных линий позволяет без помех увеличивать частоту передачи сообщения.
Small Computer Systems Interface (SCSI) появился в далеком 1978 году и был изначально разработан, чтобы объединять устройства различного профиля в единую систему. Спецификация SCSI-1 предусматривала подключение до 8 устройств (вместе с контроллером), таких как:
Изначально SCSI имел название Shugart Associates System Interface (SASI), но стандартизирующий комитет не одобрил бы название в честь компании и после дня мозгового штурма появилось название Small Computer Systems Interface (SCSI). «Отец» SCSI, Ларри Баучер (Larry Boucher) подразумевал, что аббревиатура будет произноситься как «sexy», но Дал Аллан (Dal Allan) прочитал «sсuzzy» («скази»). Впоследствии произношение «скази» прочно закрепилось за этим стандартом.
В терминологии SCSI подключаемые устройства делятся на два типа:
Используемая топология «общая шина» накладывает ряд ограничений:
Устройства на шине идентифицируются по уникальному номеру, называемому SCSI Target ID. Каждый SCSI-юнит в системе представлен минимум одним логическим устройством, адресация которого происходит по уникальному в пределах физического устройства номеру Logical Unit Number (LUN).
Команды в SCSI отправляются в виде блоков описания команды (Command Descriptor Block, CDB), состоящих из кода операции и параметров команды. В стандарте описано более 200 команд, разделенных в четыре категории:
Дальнейшее усовершенствование SCSI (спецификации SCSI-2 и Ultra SCSI) расширило список используемых команд и увеличило количество подключаемых устройств до 16-ти, а скорость обмена данными по шине до 640 МБ/c. Так как SCSI — параллельный интерфейс, повышение частоты обмена данными было сопряжено с уменьшением максимальной длины кабеля и приводило к неудобству в использовании.
Начиная со стандарта Ultra-3 SCSI появилась поддержка «горячего подключения» — подключение устройств при включенном питании.
Первым известным SSD диском с интерфейсом SCSI можно считать M-Systems FFD-350, выпущенный в 1995 году. Диск имел высокую стоимость и не имел широкой распространенности.
В настоящее время параллельный SCSI не является популярным интерфейсом подключения дисков, но набор команд до сих пор активно используется в интерфейсах USB и SAS.
ATA / PATA
Интерфейс ATA (Advanced Technology Attachment), так же известный как PATA (Parallel ATA) был разработан компанией Western Digital в 1986 году. Маркетинговое название стандарта IDE (англ. Integrated Drive Electronics — «электроника, встроенная в привод») подчеркивало важное нововведение: контроллер привода был встроен в привод, а не на отдельной плате расширения.
Решение разместить контроллер внутри привода решило сразу несколько проблем. Во-первых, уменьшилось расстояние от накопителя до контроллера, что положительным образом повлияло на характеристики накопителя. Во-вторых, встроенный контроллер был «заточен» только под определенный тип привода и, соответственно, был дешевле.
ATA, как и SCSI, использует параллельный способ ввода-вывода, что отражается на используемых кабелях. Для подключения дисков с использованием интерфейса IDE необходимы 40-жильные кабели, также именуемые шлейфами. В более поздних спецификациях используются 80-жильные шлейфы: более половины из которых — заземления для уменьшения интерференции на высоких частотах.
На шлейфе ATA присутствует от двух до четырех разъемов, один из которых подключается в материнскую плату, а остальные — в накопители. При подключении двух устройств одним шлейфом, одно из них должно быть сконфигурировано как Master, а второе — как Slave. Третье устройство может быть подключено исключительно в режиме «только чтение».
Положение перемычки задает роль конкретного устройства. Термины Master и Slave по отношению к устройствам не совсем корректны, так как относительно контроллера все подключенные устройства — Slaves.
Особенным нововведением в ATA-3 считается появление Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.). Пять компаний (IBM, Seagate, Quantum, Conner и Western Digital) объединили усилия и стандартизировали технологию оценки состояния накопителей.
Поддержка твердотельных накопителей появилась с четвертой версии стандарта, выпущенной в 1998 году. Эта версия стандарта обеспечивала скорость обмена данными до 33.3 МБ/с.
Стандарт выдвигает жесткие требования к шлейфам ATA:
Стандарт Serial ATA (SATA) был представлен 7 января 2003 года и решал проблемы своего предшественника следующими изменениями:
Шестнадцать сигнальных линий для передачи данных в ATA были заменены на две витые пары: одна для передачи, вторая для приема. Коннекторы SATA спроектированы для большей устойчивости к множественным переподключениям, а спецификация SATA 1.0 сделала возможным «горячее подключение» (Hot Plug).
Некоторые пины на дисках короче, чем все остальные. Это сделано для поддержки «горячей замены» (Hot Swap). В процессе замены устройство «теряет» и «находит» линии в заранее определенном порядке.
Чуть более, чем через год, в апреле 2004-го, вышла вторая версия спецификации SATA. Помимо ускорения до 3 Гбит/с в SATA 2.0 ввели технологию Native Command Queuing (NCQ). Устройства с поддержкой NCQ способны самостоятельно организовывать порядок выполнения поступивших команд для достижения максимальной производительности.
Последующие три года SATA Working Group работала над улучшением существующей спецификации и в версии 2.6 появились компактные коннекторы Slimline и micro SATA (uSATA). Эти коннекторы являются уменьшенной копией оригинального коннектора SATA и разработаны для оптических приводов и маленьких дисков в ноутбуках.
Несмотря на то, что пропускной способности второго поколения SATA хватало для жестких дисков, твердотельные накопители требовали большего. В мае 2009 года вышла третья версия спецификации SATA с увеличенной до 6 Гбит/с пропускной способностью.
Особое внимание твердотельным накопителям уделили в редакции SATA 3.1. Появился коннектор Mini-SATA (mSATA), предназначенный для подключения твердотельных накопителей в ноутбуках. В отличие от Slimline и uSATA новый коннектор был похож на PCIe Mini, хотя и не был электрически совместим с PCIe. Помимо нового коннектора SATA 3.1 мог похвастаться возможностью ставить команды TRIM в очередь с командами чтения и записи.
Команда TRIM уведомляет твердотельный накопитель о блоках данных, которые не несут полезной нагрузки. До SATA 3.1 выполнение этой команды приводило к сбросу кэшей и приостановке операций ввода-вывода с последующим выполнением команды TRIM. Такой подход ухудшал производительность диска при операциях удаления.
Спецификация SATA не успевала за бурным ростом скорости доступа к твердотельным накопителям, что привело к появлению в 2013 году компромисса под названием SATA Express в стандарте SATA 3.2. Вместо того, чтобы снова удвоить пропускную способность SATA, разработчики задействовали широко распространенную шину PCIe, чья скорость превышает 6 Гбит/с. Диски с поддержкой SATA Express приобрели собственный форм-фактор под названием M.2.
«Конкурирующий» с ATA стандарт SCSI тоже не стоял на месте и всего через год после появления Serial ATA, в 2004, переродился в последовательный интерфейс. Имя новому интерфейсу — Serial Attached SCSI (SAS).
Несмотря на то, что SAS унаследовал набор команд SCSI, изменения были значительные:
Максимальное количество одновременно подключенных устройств в SAS-домене по спецификации превышает 16 тысяч, а вместо SCSI ID для адресации используется идентификатор World-Wide Name (WWN).
WWN — уникальный идентификатор длиной 16 байт, аналог MAC-адреса для SAS-устройств.
Несмотря на схожесть разъемов SAS и SATA, эти стандарты не являются полностью совместимыми. Тем не менее, SATA-диск может быть подключен в SAS-коннектор, но не наоборот. Совместимость между SATA-дисками и SAS-доменом обеспечивается при помощи протокола SATA Tunneling Protocol (STP).
Первая версия стандарта SAS-1 имеет пропускную способность 3 Гбит/с, а самая современная, SAS-4, улучшила этот показатель в 7 раз: 22,5 Гбит/с.
Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) — последовательный интерфейс для передачи данных, появившийся в 2002 году. Разработка была начата компанией Intel, а впоследствии передана специальной организации — PCI Special Interest Group.
Последовательный интерфейс PCIe не был исключением и стал логическим продолжением параллельного PCI, который предназначен для подключения карт расширения.
PCI Express значительно отличается от SATA и SAS. Интерфейс PCIe имеет переменное количество линий. Количество линий равно степеням двойки и колеблется в диапазоне от 1 до 16.
Термин «линия» в PCIe обозначает не конкретную сигнальную линию, а отдельный полнодуплексный канал связи, состоящий из следующих сигнальных линий:
«Аппетиты» твердотельных накопителей растут очень быстро. И SATA, и SAS не успевают увеличивать свою пропускную способность, чтобы «угнаться» за SSD, что привело к появлению SSD-дисков с подключением по PCIe.
Хотя PCIe Add-In карты прикручиваются винтом, PCIe поддерживает «горячую замену». Короткие пины PRSNT (англ. present — присутствовать) позволяют удостовериться, что карта полностью установлена в слот.
Твердотельные накопители, подключаемые по PCIe регламентируются отдельным стандартом Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification и воплощены в множестве форм-факторов, но о них мы расскажем в следующей части.
Удаленные накопители
При создании больших хранилищ данных появилась потребность в протоколах, позволяющих подключить накопители, расположенные вне сервера. Первым решением в этой области был Internet SCSI (iSCSI), разработанный компаниями IBM и Cisco в 1998 году.
Идея протокола iSCSI проста: команды SCSI «оборачиваются» в пакеты TCP/IP и передаются в сеть. Несмотря на удаленное подключение, для клиентов создается иллюзия, что накопитель подключен локально. Сеть хранения данных (Storage Area Network, SAN), основанная на iSCSI, может быть построена на существующей сетевой инфраструктуре. Использование iSCSI значительно снижает затраты на организацию SAN.
У iSCSI существует «премиальный» вариант — Fibre Channel Protocol (FCP). SAN с использованием FCP строится на выделенных волоконно-оптических линиях связи. Такой подход требует дополнительного оптического сетевого оборудования, но отличается стабильностью и высокой пропускной способностью.
Существует множество протоколов для отправки команд SCSI по компьютерным сетям. Тем не менее, есть только один стандарт, решающий противоположную задачу и позволяющий отправлять IP-пакеты по шине SCSI — IP-over-SCSI.
Большинство протоколов для организации SAN используют набор команд SCSI для управления накопителями, но есть и исключения, например, простой ATA over Ethernet (AoE). Протокол AoE отправляет ATA-команды в Ethernet-пакетах, но в системе накопители отображаются как SCSI.
С появлением накопителей NVM Express протоколы iSCSI и FCP перестали удовлетворять быстро растущим требованиям твердотельных накопителей. Появилось два решения:
Протокол NVMe over Fabrics стал хорошей альтернативой iSCSI и FCP. В NVMe-oF используются волоконно-оптическая линии связи и набор команд NVM Express.
Стандарты iSCSI и NVMe-oF решают задачу подключения удаленных дисков как локальные, а компания Intel пошла другой дорогой и максимально приблизила локальный диск к процессору. Выбор пал на DIMM-слоты, в которые подключается оперативная память. Максимальная пропускная способность канала DDR4 составляет 25 ГБ/с, что значительно превышает скорость шины PCIe. Так появился твердотельный накопитель Intel® Optane™ DC Persistent Memory.
Для подключения накопителя в DIMM слоты был изобретен протокол DDR-T, физически и электрически совместимый с DDR4, но требующий специального контроллера, который видит разницу между планкой памяти и накопителем. Скорость доступа к накопителю меньше, чем к оперативной памяти, но больше, чем к NVMe.
Протокол DDR-T доступен только с процессорами Intel® поколения Cascade Lake или новее.
Заключение
Почти все интерфейсы прошли долгий путь развития от последовательного до параллельного способа передачи данных. Скорости твердотельных накопителей стремительно растут, еще вчера твердотельные накопители были в диковинку, а сегодня NVMe уже не вызывает особого удивления.
В нашей лаборатории Selectel Lab вы можете самостоятельно протестировать SSD и NVMe диски.
Что делает контроллер SATA?
Контроллер SATA (последовательный контроллер ATA) — это аппаратный интерфейс, который подключает жесткий диск к материнской плате компьютера и управляет потоком данных или направляет его. … Жесткие диски, работающие в режиме AHCI, могут работать на более высоких скоростях, чем в режиме IDE.
Что такое режим контроллера SATA?
Режимы контроллера SATA. Режимы контроллера Serial ATA (SATA) определяют, как жесткий диск взаимодействует с компьютером. … Режим расширенного интерфейса хост-контроллера (AHCI) позволяет использовать расширенные функции на дисках SATA, такие как горячая замена и собственная очередь команд (NCQ).
Как проверить контроллер SATA?
Закройте окно «Сводка системы» и разверните раздел «Шина» и «Шина PCI» на левой панели. Выделите элемент Контроллер SATA AHCI, и вы найдете, какое поколение контроллера SATA поддерживает, прямо в разделе SATA Host Controller справа.
Какой режим SATA следует использовать для SSD?
AHCI — новый режим для устройств памяти, в котором компьютер может использовать все преимущества SATA, в первую очередь более высокую скорость обмена данными с SSD и HDD (технология Native Command Queuing, или NCQ), а также горячую замену жестких дисков.
Что лучше RAID или AHCI?
Если вы используете твердотельный накопитель SATA, AHCI может быть более подходящим, чем RAID. Если вы используете несколько жестких дисков, лучше выбрать RAID. Если вы хотите использовать твердотельный накопитель и дополнительные жесткие диски в режиме RAID, рекомендуется продолжить использование режима RAID.
Стоит ли использовать AHCI для SSD?
Как правило, многие сайты с обзорами оборудования, а также производители твердотельных накопителей рекомендуют использовать режим AHCI с твердотельными накопителями. … Во многих случаях это может снизить производительность SSD и даже сократить срок его службы.
Как узнать, находится ли BIOS в режиме SATA?
Как выглядят порты SATA?
Порты SATA на материнской плате
Вы обнаружите, что порт SATA на материнской плате выглядит как семиконтактный L-образный разъем. Обратите внимание, что количество портов SATA на материнской плате обычно составляет от 4 до 8. Он отличается от одной модели материнской платы к другой, а также зависит от ее размера и чипсета.
Как узнать, какой у меня жесткий диск: SSD или SATA?
Просто нажмите сочетание клавиш Windows + R, чтобы открыть окно «Выполнить», введите dfrgui и нажмите Enter. Когда откроется окно дефрагментации диска, найдите столбец Тип носителя, и вы сможете узнать, какой диск является твердотельным (SSD), а какой — жестким диском (HDD).
Достаточно ли скорости SATA 2 для SSD?
Заключение. В заключение сравнения на видео могу сказать, что SSD стоит каждой копейки даже для более старого компьютера с интерфейсом SATA 2. Просмотр стал быстрее и так далее.
Мне нужно изменить настройки BIOS для SSD?
Для обычного SATA SSD это все, что вам нужно сделать в BIOS. Только один совет, не связанный только с SSD. Оставьте SSD в качестве первого устройства загрузки, просто перейдите на компакт-диск с помощью быстрой загрузки (проверьте руководство MB, какая кнопка F предназначена для этого), чтобы вам не приходилось снова входить в BIOS после первой части установки Windows и первой перезагрузки.
Могу ли я перейти с RAID на AHCI без переустановки Windows?
На самом деле есть способ переключить работу с IDE / RAID на AHCI в Windows 10 без переустановки. … Измените режим работы SATA на AHCI с IDE или RAID. Сохраните изменения и выйдите из программы установки, и Windows автоматически загрузится в безопасном режиме. Еще раз щелкните правой кнопкой мыши меню «Пуск» Windows.
Почему мой SSD такой медленный?
Другая причина, по которой SSD-накопитель работает медленно, заключается в том, что последовательность загрузки неправильно настроена, поскольку жесткий диск имеет высший приоритет, что означает, что ему потребуется гораздо больше времени для загрузки и загрузки операционной системы. Перезагрузите компьютер и загрузитесь в BIOS. … (Первым приоритетом должен быть SSD).
Могу ли я перейти с AHCI на рейд?
Переход с AHCI на RAID также можно осуществить без переустановки Windows. С моим диском NVME я не заметил огромной разницы в производительности между AHCI с собственным драйвером Windows и RAID с Intel RST.
Как переключиться из режима RAID в режим SATA?
Перейдите в Configuration> SATA Drives, установите для Chipset SATA Mode значение RAID. Перейдите в Advanced> Drive Configuration, установите Configure SATA As на RAID. Перейдите в Advanced> Drive Configuration, установите Drive Mode на Enhanced и установите для параметра RAID значение Enabled.
Какую операцию Sata мне следует использовать?
Операция SATA должна быть AHCI, что позволит установить Windows на SSD. Windows должна быть установлена на SSD, так как это даст Windows более быстрое время доступа и превосходную производительность, но стоит дороже на гигабайт, поэтому пользовательские данные следует сохранять на обычных 3,5-дюймовых дисках.
Экспресс-тестирование трех чипсетных и двух дискретных SATA-контроллеров: изучаем их влияние на производительность современного SSD
Оглавление
Существует расхожее заблуждение, что высокое быстродействие твердотельных накопителей реализуемо только в случае современных систем, причем, желательно, наиболее производительных — дескать, нет смысла апгрейдить таким образом старую медленную систему. Что касается второго пункта, то он действительности не соответствует: задержки со стороны дисковой системы хорошо ощутимы в любом случае, а именно их и позволяет устранить использование SSD. Разумеется, скорость обработки видео или там частоту кадров в играх таким образом не поднимешь — твердотельный накопитель не является «волшебной пилюлей», излечивающей всё и вся. Но проблемы в своей области он решает. Причем скорость выполнения собственно дисковых операций от мощности системы не слишком зависит — мы уже видели это не раз, но проверить эту зависимость будет полезно.
Однако основной темой сегодняшнего исследования будет совсем другая. Любой накопитель «общается» с системой не через вакуум, а посредством того или иного интерфейса — обычно PCIe или SATA. Второй считается недостаточным даже в самой скоростной своей версии, что регулярно подчеркивается во всех обзорах (и не только наших). Казалось бы, если уж производительность ограничивают порты SATA600, то порты предыдущей версии стандарта SATA (с вдвое меньшей пропускной способностью) должны делать это еще сильнее — вплоть до потери смысла использования SSD в системе. И поскольку системы с такими портами продолжают эксплуатироваться, то у их владельцев возникают закономерные вопросы: стоит ли покупать SSD при наличии только SATA300 (во-первых) и не стоит ли тогда докупить заодно и дискретный контроллер с поддержкой новой версии стандарта (во-вторых)? В принципе, часть ответа на оба вопроса можно получить из истории проблемы, которую мы для начала освежим.
SATA-интерфейс в платформах Intel
Первые SATA-контроллеры в основной своей массе представляли собой немного переделанные устройства, рассчитанные еще на параллельную версию АТА-интерфейса, и поставлялись исключительно в дискретном исполнении. Причина — все та же проблема курицы и яйца: для массового применения любого интерфейса необходимо наличие использующих его устройств, но для разработки таковых сначала надо придумать и физически реализовать сам интерфейс. Поэтому разрабатывается все, как правило, на отдаленную перспективу: первая версия спецификаций SATA была принята еще в 2003 году, но для устройств того времени была бесполезна: даже винчестеры со скоростью вращения пластин 15 000 об/мин (только-только появившиеся и на массовость не претендующие) в лучшем случае обеспечивали скорость в 80 МБ/с, а более «традиционные» модели хорошо если достигали 60 МБ/с на части поверхности.
Но поскольку заложиться на будущее имело смысл, Intel добавила контроллер SATA в южные мосты ICH5/ICH5R — в том же 2003 году. Правда, на тот момент никаких дополнительных преимуществ использование SATA не обеспечивало, поскольку в ICH5/ICH5R не была реализована поддержка таких функций, как NCQ и прочих из набора возможностей SATA AHCI, т. е., по сути, режим работы контроллера был единственным и аналогичным РАТА. А вот следующее поколение южных мостов Intel такой функциональностью обзавелось, сохранив, правда, поддержку скорости лишь 150 МБ/с — хотя к середине 2004 года «на бумаге» уже существовали спецификации SATA II (со скоростью до 300 МБ/с), несколькими месяцами позднее реализованные Nvidia в своих чипсетах линейки nForce4.
Первый интегрированный SATA-контроллер Intel с поддержкой SATA300 появился в рамках южного моста ICH7, что произошло в первой половине 2005 года — и долгое время ничего радикально нового компания не предлагала. Собственно, и сам ICH7, изначально разработанный для чипсетов семейства i945, оказался долгожителем: позднее именно он использовался и в G31, и в G41, т. е. в бюджетных чипсетах, платы на которых продавались и после появления новых платформ. Но главное — что в новых южных мостах компании для чипсетов под LGA775 этот компонент никак не модифицировался.
В 2008-2009 году началось постепенное внедрение новых платформ. Тогда же можно было обеспечить и поддержку SATA600, благо все спецификации были приняты в июле 2008 года. Однако приняты они были, как обычно, на перспективу, поэтому в Intel не торопились. Единственный чипсет компании для LGA1366 использовал все тот же южный мост ICH10R, что и последние топовые продукты для LGA775. Он же лег в основу и PCH для LGA1156 — в результате чего новая платформа по-прежнему поддерживала только SATA300, а для периферии без специальных ухищрений могла использовать исключительно PCIe 1.1. Контроллер PCIe 2.0 был только в процессоре, причем поддерживаемые им 16 линий обычно принято было отдавать видеокартам.
SATA-контроллер с поддержкой скорости 600 МБ/с компания выпустила на рынок только в 2011 году — в рамках новой платформы LGA1155. При этом решено было не заменять им «старый», а дополнить — в итоге в большинстве чипсетов образовались порты разных версий стандарта, причем скоростных могло быть не более двух. Бюджетный же Н61 вообще получил только «старый» контроллер — и лишь четыре порта SATA300.
С чем было связано такое решение — сейчас установить трудно. AMD вот, например, контроллер именно поменяла, причем еще в 2010 году. Соответственно, продукция этой компании особых вопросов не вызывала. У Intel же подобная политика сохранилась и в следующей платформе LGA1150. Правда, в ее рамках «новый» контроллер был доработан и смог поддерживать до шести портов SATA600 — что в топовых чипсетах позволило обойтись без «старого». Но недорогие Н81, В85 и Q85 по-прежнему включали порты и SATA600, и SATA300. А SoC обновленной «атомной» архитектуры Bay Trail (которые компания начала продвигать уже и в настольном сегменте — в качестве универсальных бюджетных решений) только SATA300 и получили.
Полный же переход на SATA600 в платформах Intel произошел только в 2015 году — не так-то, в общем, и давно. С этого момента SATA300 нет ни в чипсетах для LGA1151, ни в интегрированных SoC. В какой-то степени мы вернулись в конец «нулевых», когда важно только количество портов для подключения накопителей, а «качество» у них у всех одинаковое. Впрочем, как уже было сказано выше, AMD новые южные мосты с поддержкой только SATA600 для АМ3 выпустила еще в 2010 году, а интегрированные платформы компании (начиная с FM1) SATA300 отродясь не поддерживали. В итоге для поклонников продукции этой компании всё всегда было простым и четким — без лишних вопросов.
Дискретные контроллеры SATA600: рекламные преимущества и реальные проблемы
С другой стороны, такая политика Intel была на руку производителям дискретных контроллеров, сильно приунывшим в середине «нулевых» из-за увеличения функциональности чипсетов. В результате им остались только узкие ниши: либо (полу)профессиональное использование (типа многопортовых RAID-контроллеров с собственными процессорами на борту), либо применение на материнских платах, когда чипсетных портов не хватает количественно — что тоже далеко в стороне от массового рынка. В каких-то объемах дискретные чипы РАТА, SATA150 и SATA300 реализовывать удавалось, но в небольших. А вот для SATA600, казалось бы, несколько лет все пути были открыты.
Правда, сразу обнаружились и подводные камни. В частности, все еще массового в те годы интерфейса PCI однозначно не хватало для таких скоростей — поэтому выпускать платы SATA-контроллеров для апгрейда совсем старых (на тот момент) систем вообще не имело смысла. Что же касается PCIe, то теоретическая пропускная способность одной линии первых версий этого интерфейса составляла 250 МБ/с, а второй — 500 МБ/с. На практике правильнее говорить, скорее, о 200/400 МБ/с, т. е. первой версии PCIe недостаточно даже для SATA300, а вторая может выдать и чуть более высокие скорости, но речи о полной реализации SATA600 все равно не идет. Да, линии PCIe, разумеется, можно объединять для увеличения скорости. К сожалению, в системах того времени для периферии чаще всего использовались слоты PCIe x1, а один (реже — два) PCIe x16, как правило, предназначались для видеокарт. Кроме того, поддержки PCIe 2.0 у «чипсетных» слотов не было до появления LGA1155 — но в этой-то платформе уже и «встроенная» поддержка SATA600 появилась. До этого же производителям приходилось идти на специальные ухищрения: либо «отбирать» линии у видеокарт, либо. выпускать специальные платы расширения, рассчитанные на PCIe x4. В общем, вопрос «выжимания» 600 МБ/с в 2010 году не стоял — важнее было заставить дискретный контроллер работать не хуже чипсетного SATA300.
Не будем забывать, что тогда у большинства пользователей просто не было устройств, которым мог бы пригодиться максимальный скоростной режим SATA: винчестерам он и до сих пор не нужен, а SSD тогда были редки (причем многие их модели и сами по себе не поддерживали SATA600). Поэтому платы с интегрированными контроллерами семейств Marvell 91xx (они появились первыми) или ASMedia ASM1061 неплохо продавались просто из-за красивого шильдика на коробке: поддерживает SATA600, и хорошо.
Что интересно, в 2012 году появилось семейство контроллеров Marvell 92xx, где были исправлены многие проблемы предыдущего семейства (в частности, очень низкая скорость записи данных), а интерфейс подключения к хост-системе был расширен до PCIe 2.0 x2. Чуть позднее вышли и мосты ASMedia ASM1062 — с тем же интерфейсом. Вот эти чипы уже хотя бы одному накопителю способны обеспечить полную скорость работы, но на системных платах они практически не встречаются, их нужно приобретать отдельно в виде карты расширения (и еще найти подходящий слот). Объясняется это тем, что производители системных плат на рубеже десятилетий закупили такое количество 91xx и ASM1061, что очистить склады не смогли и к 2015 году, продолжая припаивать эти чипы куда нужно и куда не нужно — например, на платы с чипсетом Z97, изначально поддерживающим шесть портов SATA600. Ну а отдельные карты — это отдельные деньги, причем, как правило, бо́льшие, нежели стоимость платки на ASM1061, поскольку у производителей таковых запасы до сих пор не кончаются.
В общем, одной лишь заявленной поддержки SATA600 системной платой недостаточно — нужно для начала разобраться, что куда подключено (и можно подключить). Очевидно, что дискретный контроллер, использующий PCIe 1.1 x1, использовать смысла не имеет — это даже не SATA300. Применение же PCIe 2.0 x1 (LGA1155 и новее) какие-то шансы дискретным контроллерам дает. Какие — оценим. А заодно и посмотрим, каковы потери при использовании лишь SATA300 для современного SSD.
Методика и объекты тестирования
Методика подробно описана в отдельной статье, там можно познакомиться с используемым программным обеспечением.
Аппаратное же обеспечение для этой статьи, естественно, поменялось. Впрочем, в качестве эталона так и осталась наша тестовая система на базе процессора Intel Core i7-7700 на плате ASRock Z270 Killer SLI (чипсет Intel Z270). Также недавно мы протестировали SSD SanDisk Ultra 3D в составе Intel NUC 7i7BNH — тоже Core i7 «седьмого» поколения, но мобильный двухъядерный, что сказывается на результатах некоторых тестов.
Соответственно, мы продолжили работать с этим SSD, а основной сегодняшней тестовой платформой будет Asus P8Z77-V Deluxe с процессором Intel Core i7-3770K. Используемый в ней чипсет Z77 (топовое решение для LGA1155) как раз поддерживает два порта SATA600 и четыре SATA300. При этом сам процессор даже с точки зрения современности не слишком медленный, поэтому такие системы продолжают реально использоваться. И именно их владельцы часто задаются вопросами об интерфейсе: со следующего поколения (LGA1150) хотя бы пара портов SATA600 присутствовала уже во всех чипсетах, а предыдущие платформы (LGA775 или LGA1156) морально устарели и сами по себе. К тому же, «прикручивание» к ним дискретных контроллеров имеет свои особенности ввиду нехватки (а то и отсутствия) линий PCIe 2.0. У LGA1155 этой проблемы нет, так что многие платы для данной платформы снабжены дополнительными контроллерами SATA600. В частности, на P8Z77-V Deluxe их два: Marvell 88SE9128 и ASMedia ASM1061. Но только первый предназначен для «внутренних» разъемов, а второй обеспечивает поддержку двух портов eSATA, поэтому для тестирования мы воспользовались отдельной платой расширения на базе ASM1061. Ее же устанавливали и в «основной» стенд — интересно сравнить результаты и сами по себе.
Поскольку сегодняшнее тестирование достаточно специфично, мы не стали заносить результаты тестов в общую таблицу: они доступны в отдельном файле в формате Microsoft Excel. Так что желающие покопаться в цифрах (тем более, что не все они попадают на диаграммы) могут скачать его и удовлетворить любопытство.
Производительность в приложениях
В общем-то на этом тему можно закрывать. Во всяком случае, если говорить о системной производительности. Лучшим случаем тут, как и следовало ожидать, является относительно современная платформа с таким же процессором, худшим — даже не SATA300: этот вариант второй с конца, а дискретный контроллер Marvell еще медленнее. Но, главное, разброс результатов таков, что его можно и вовсе не принимать во внимание.
Потенциальная же разница, как и следовало ожидать, больше. Но не принципиально — в худшем случае (которым опять оказывается вовсе не «чипсетный» SATA300) твердотельный накопитель среднего класса замедляется. примерно до уровня бюджетной модели (например, Samsung 860 Qvo 1 ТБ демонстрирует 173 МБ/с, а Toshiba TR200 960 ГБ — 193 МБ/с). В чем, разумеется, нет ничего хорошего. Но и слишком плохого — тоже. Поскольку, во-первых, речь идет лишь о потенциальном быстродействии — без учета ограничения прочих подсистем компьютера. А во-вторых, и такой результат радикально превосходит достижимый винчестерами уровень. Т. е. если SSD приобретается просто для того, чтобы компьютер работал быстро — можно не волноваться и имея в наличии только SATA300. А вот удивлять друзей результатами бенчмарков, конечно, не получится — но это мало кому требуется. Тем более, что и чипсетные контроллеры SATA600 появились еще в начале десятилетия — и с тех пор, как видим, никакого заметного прогресса в области производительности не наблюдается. Современный SSD быстрее доступных в те годы — но «несовременный» дисковый контроллер ему не помешает.
Предыдущая версия тестового пакета демонстрирует нам аналогичную картину: не все дискретные контроллеры на практике быстрее, чем даже SATA300, но разброс результатов вообще не слишком велик. Низкоуровневые показатели отличаются друг от друга сильнее, но на них даже центральный процессор может сказываться.
Последовательные операции
Чтение данных оправдывает смысл существования дискретных контроллеров — даже при использовании PCIe 2.0 x1, «потолок» немного выше, чем для SATA300. Но какую-то пользу из этого можно было извлечь только во времена чипсетов, без «врожденной» поддержки SATA600 — таковая реализация намного быстрее.
А когда дело доходит до записи, сразу видно, что некоторые дискретные контроллеры первого поколения могут только навредить, но никак не помочь. Ничего нового тут, разумеется, нет — эта особенность семейства Marvell 91хх известна давно, благо и сами контроллеры относительно старые. Но платы с ними пока еще «на ходу», так что остается только (в очередной раз) выразить соболезнования тем, кто выбирал такие модели на перспективу. И напомним, что на использованной нами сегодня Asus P8Z77-V Deluxe есть и Marvell 88SE9128, и ASMedia ASM1061. Но первый используется для внутренних SATA-портов, а второй — для пары eSATA на задней панели. Лучше бы было наоборот.
Случайный доступ
Производительность в этих сценариях никогда не достигает «потолка» SATA-интерфейса, но от его реализации зависит. Правда, также она зависит и от количества «лишних» элементов на пути данных — что всегда «бьет» по дискретным контроллерам. С учетом этого, от чипсетного SATA300 могут отставать не только разнообразные представители семейства Marvell 91хх, но и ASMedia ASM1061. В общем, еще один довод против плат расширения при отсутствии нехватки портов. А если таковая и наблюдается (что бывает редко, но не невозможно) — в пользу использования дискретных SATA-контроллеров только для подключения низкоскоростных накопителей, типа винчестеров. Правда, таковое делает как поддерживаемую версию SATA, так и интерфейс подключения к плате малозначимыми деталями, но так бывает часто.
Работа с большими файлами
Принципиальных отличий от показаний низкоуровневых бенчмарков не наблюдается. Да, разумеется, даже SATA600 давно уже сдерживает производительность твердотельных накопителей в таких сценариях — чего уж говорить про SATA300! Однако даже переключение SSD с чипсетного порта SATA300 на чипсетный же SATA600 вовсе не обязательно удвоит скорость — вопреки правилам арифметики 🙂 А переход с чипсетного SATA300 на дискретный SATA600 может и вовсе производительность снизить. Если повезет — увеличить ее до уровня чипсетного SATA600, что, как видим, все равно не равно удвоению.
Рейтинги
Общие оценки показывают все сказанное выше — но в сжатой форме. В частности, низкоуровневый балл существенно зависит от производительности операций со случайным доступом, а таковая от интерфейса зависит вовсе не линейно. В итоге и разница между портами одного и того же чипсета Z77 не двукратная, а лишь порядка 25%. Что характерно, отставание «старой» платформы от «новой» и при использовании одинаковой версии SATA-интерфейса составляет примерно 10% — с учетом вышесказанного, не так уж и мало. В итоге ее быстродействие оказывается ближе, скорее, к современным мобильным платформам.
Про дискретные контроллеры особо сказать нечего: разумеется, они могут обеспечить не большее увеличение быстродействия, чем обновление чипсета. Если же брать только модели с PCIe 2.0 x1 (чем мы сегодня ограничились) — то «не большее» превращается в строго «меньшее». А неудачные результаты реализации дискретного SATA600 хуже, чем чипсетный SATA300.
Добавление результатов тестов высокого уровня картину немного сглаживает, но не меняет ее принципиально. И тут остается еще вспомнить, что лучшие результаты винчестеров в наших тестах — порядка 1500 баллов. Т. е. «механика» все равно радикально медленнее твердотельного накопителя, подключенного куда угодно — хоть к контроллеру SATA300, хоть к дискретному Marvell 91xx. Однако лучше все-таки не подключать SSD к дискретному Marvell 91xx 🙂
Итого
Для нас результаты тестирования новыми не являются — все это было давно известно. Но раз вопросы регулярно возникают — почему бы и не повторить.
Краткая выдержка для тех, кто не любит читать много текста и даже смотреть картинки: твердотельный накопитель полезен независимо от интерфейса. Собственно, первые-то модели SSD сами поддерживали только SATA300, и этого хватало. Освоение SATA600 позволило немного повысить производительность в некоторых сценариях, но ничего принципиально не изменило.
По возможности, конечно, следует использовать для SSD чипсетные порты SATA600, подключив к SATA300 низкоскоростные устройства (типа винчестеров). Повторимся: это не принципиально, но идеологически правильнее. Если же чипсет не поддерживает SATA600, то можно не дергаться, а спокойно ограничиваться SATA300. При наличии на плате дискретного контроллера ASMedia ASM1061 (что часто встречалось во времена Н61) можно использовать его — хуже не будет. А вот «старичков» Marvell (очень популярных во времена LGA1156, но заставших и следующую версию платформы Intel) лучше избегать. Приобретать дискретный контроллер специально для поддержки SATA600 смысла нет. Но если хочется — лучше поискать модель с интерфейсом PCIe 2.0 x2, тогда хотя бы иногда можно будет выжать эти самые «600», а не «чуть более 300». Если же контроллер нужен просто для увеличения количества портов — подойдет любой, но «вешать» на него стоит низкоскоростные устройства.