eSATA vs. USB 3.0: первый раунд


В прошлый раз мы с вами впервые познакомились с возможностями нового интерфейса USB 3.0 в качестве способа подключения внешних жестких дисков к компьютеру, сравнив его как с внутренним SATA, так и с предыдущей версией стандарта USB 2.0. Что и говорить — возможности оказались впечатляющими. Конечно, в ряде случаев SATA просто безальтернативен с точки зрения производительности, однако при решении более простой задачи (а именно банального копирования и переноса файлов) новая шина держится вполне «на уровне». Ну а предшественника она громит «на голову» практически на всем спектре задач. И единственное, что омрачает торжество новинки, так это проблемы с доступностью устройств. Нет, разумеется, сам контроллер можно приобрести в отдельном исполнении или в уже интегрированном на материнскую плату виде (второе — заметно дешевле), а вот доступность самих накопителей, мягко (очень мягко) говоря оставляет желать лучшего. Даже анонсов было недостаточно, чтобы перестать встречать каждое устройство бурной радостью в новостях, чего уж говорить о розничной торговой сети (особенно российской, которая всегда реагирует на мировые тенденции с заметным опозданием)?

Со временем, безусловно, ситуация будет исправляться, однако кардинально ее переломить, как мы уже говорили, сможет только массовое внедрение USB 3.0 в каждый новый компьютер, что произойдет не ранее, чем поддержка нового стандарта станет штатной для чипсетов. Вот тогда-то все производители перестанут производить устройства, рассчитанные только на USB 2.0, и переключатся на USB 3.0 (да и то, наверняка, не сразу — себестоимость принципиально выше). А что делать сейчас, если скорости USB 2.0 уже недостаточно, а ждать совсем невмоготу? Выход есть — eSATA. Порты данной шины давно уже есть во многих компьютерах, а где нет — проблема решается приобретением дискретного адаптера за 10-15 долларов (что вдвое-втрое дешевле, чем для USB 3.0), либо вообще выводом наружу одного-двух чипсетных портов (которых давно уже в избытке), что обойдется вообще в полтора-два доллара. Второй способ не всегда удобен, конечно, поскольку требуется контроллер с поддержкой «горячего подключения», да и желательно включение режима AHCI или RAID — в противном случае ВЖД придется включать/отключать вручную в диспетчере устройств, однако сейчас это уже особых проблем не составляет. Равно как и то, что «старые» контроллеры с поддержкой только SATA150 (это, например, Intel ICH5/ICH6, VIA VT8237 и т.п.) таких вольностей не позволяют — все они уже преданья старины глубокой. Достаточно, хотя бы, упомянуть то, что в нашем тестовом стенде установлена материнская плата 2005 года (EPoX 8NPA SLI), чипсет которой прекрасно работает с eSATA-накопителями при помощи копеечного переходника. Кстати, прикрутить к таким «старичкам» USB 3.0 куда сложнее — как мы уже установили, контроллер от NEC при использовании PCIe ниже 2.0 работает мягко говоря плоховато (единственный способ исправить проблему — пока плата от ASUS с интерфейсом PCIe x4, но в свободной продаже ее особо не наблюдается). Да и на более новых компьютерах проблемы с USB 3.0 вполне пока возможны. Но не с eSATA. Недаром даже в модели DH55TC компания Intel два из шести портов специально пометила как «оптимизированные под eSATA».

Вопрос с ценами пока тоже не в пользу USB 3.0 — к примеру, на eBay легко найти внешние модули под портативные винчестеры с eSATA по цене 8-10 долларов, в то время как аналогичные модели с USB 3.0 пока стартуют с 30-35 долларов. И, если для мобильных накопителей вторая шина все же более предпочтительна, поскольку не требуется решать вопрос с питанием, то стационарные ВЖД потребуют БП в любом случае, так что тут уже разницы в удобстве никакой. Гримаса судьбы — пока крупные производители ВЖД анонсировали в лучшем случае по одной модели с USB 3.0, причем речь идет исключительно о стационарных накопителях ;) В общем, почему бы и нам не попробовать посмотреть, как будет выглядеть дешевая шина на фоне своей внутренней инкарнации, а также рядом с дорогой и малораспространенной?

Jou Jye Computer Venus DS3 JJ-23VSUES

А поможет нам в этом один из типичнейших представителей класса двухстандартных внешних модулей на базе контроллера JMicron JMB20336. Этот чип, позволяющий подключать до двух SATA-винчестеров к порту eSATA или USB, очень распространен, да и нам уже попадался и не раз. Поэтому изучим сам накопитель.

Серия JJ-23 компании включает в себя пять внешне одинаковых коробочек, различающихся только интерфейсами — вплоть до модели JJ-23VSU3, рассчитанной, как несложно догадаться, на USB 3.0. Конструкция же у всех идентичная: достаточно крупный и симпатичный пластиковый бокс, имеющий размеры 202 х 150 х 45 мм. Его можно просто положить на стол, а можно воспользоваться специальной подставкой для вертикальной установки.

Поскольку в качестве материала используется пластмасса, позаботились и об охлаждении. Сделали это не «для галочки», а «с душой»: вместо 40 мм «жужжалки» в торце используется вентилятор с диаметром крыльчатки 80 мм, расположенный горизонтально. Холодный воздух засасывается через перфорацию в передней части, обтекает винчестер, засасывается под его «брюшко» вентилятором и выбрасывается через отверстия сзади.

Не стали даже экономить на переключателе скоростей вентилятора, хотя мы должны отметить, что и в штатном режиме (2500 об/мин) он работает практически бесшумно. Внимания также заслуживает одностандартный блок питания 12 В 2 А — как у брендов, а не так любимый многими материковыми производителями miniDIN, позволяющий удешевить внутренние схемы (не нужно преобразование из 12 в 5 В), зато достаточно быстро разбалтывающийся (судя по отзывам), да и практически не позволяющий подобрать БП при выходе штатного из строя. В общем, JJ-23 это, разумеется, «китай», но качественный :) Без экономии на спичках или комплекте поставки — в магазин бежать после покупки не придется, поскольку в него входят оба кабеля, которые могут потребоваться — и USB, и eSATA. И даже CD с драйверами под Windows 98 вложить не забыли, буде кому таковые понадобятся.

Тестовая конфигурация

Для целей тестирования мы собрали такой стенд:

  • Gigabyte GA-P55A-UD6 на чипсете P55
  • Intel Core i7 870
  • 4 ГБ РС3-10600 DDR3 SDRAM
  • видеокарта на базе NVIDIA GeForce GTX 275
  • системный винчестер Hitachi Travelstar HTS541010G9SA00
  • Windows XP + SP3

Методика тестирования

В общем и целом она совпадает с нашей стандартной методикой тестирования производительности внутренних накопителей образца 2009 года в плане используемого ПО и выполняемых задач, за исключением, естественно, тестовой платформы. На использованной нами плате присутствуют дополнительные контроллеры USB 3.0 (NEC µPD720200), к которому мы подключали уже знакомый ВЖД от Buffalo (в данном тестировании мы будем обращать внимание только на самый скоростной режим работы контроллера, «держа в уме» то, что при использовании одной линии PCIe 1.1 производительность временами просаживается), и eSATA (JMicron JMB362), к которому подключался описанный выше внешний модуль. Еще один способ реализации поддержки eSATA мы испробовали при помощи безымянной платки-конвертора портов, подключив ее к чипсету. В принципе, такой вариант является практически штатным для плат Gigabyte, поскольку в комплект большинства из них (за исключением, разве что, самых дешевых) входит аналогичный брекет. Внутрь JJ-23VSUES в обоих случаях мы устанавливали новый Seagate Barracuda XT (3,5", скорость вращения 7200 об/мин, емкость 2 ТБ, кэш-память 64 МБ, интерфейс SATA600, который, как мы уже установили этому винчестеру не особо-то и нужен). Его же результаты, но при «прямом» подключении к Р55, мы тоже приведем на диаграммах — заодно и посмотрим, сколько производительности могут «съесть» внешние мосты (использование которых нужно, в основном, для обеспечения поддержки заодно и USB 2.0 — коробка с поддержкой только eSATA может быть вообще очень простой и дешевой).

Lavalys Everest 5.0

Хоть мы и утверждаем постоянно, что время доступа зависит в первую очередь от накопителя, как видим, влияние контроллеров, все же прослеживается. Немного парадоксально только то, что простого объяснения придумать именно таким результатам сложно. Точнее, при чтении это просто: результат «внешнего» использования Р55 портит дополнительный мост на пути, а при задействовании JMB362 путь этот еще длиннее и сложнее. Но вот при записи данных все меняется совершенно хаотическим образом. Впрочем, хорошо видно, что на фоне разницы между используемыми винчестерами, различия между контроллерами можно считать несущественными.

Долгое время мы (и не только мы) использовали эту группу тестов как способ определения максимальной пропускной способности дисковых интерфейсов, однако, похоже, придется их «разжаловать». Алгоритмы работы с буферной памятью, встроенные в тестовые пакеты, вполне адекватно ведут себя при «прямом» подключении винчестеров. Хороши они и в тех случаях, когда необходимо разобраться с заведомо медленным интерфейсом, типа USB 2.0 или FireWire, однако для eSATA-накопителей уже не совсем адекватны. Судя по всему, проблемы возникают из-за внутренних особенностей мостов SATA-SATA и касаются только попыток работы с кэш-памятью винчестера — как мы увидим далее, более «реальные» шаблоны, задействующие сам накопитель, такой апокалипсической картины не демонстрируют.

IOMeter

Действительно — как мы видим, реальный потолок даже JMB362 находится в районе 110 МБ/с, что легко объяснимо. Давно уже возникали смутные подозрения, что большинство дискретных контроллеров SATA300 поддерживают такую скорость лишь «на бумаге», а логика их внутреннего устройства сохранилась от предыдущих моделей, рассчитанных лишь на SATA150. Использование в качестве хост-контроллера чипсета Р55 поднимает планку до, примерно, 130 МБ/с, что уже не является ограничением для массы жестких дисков, за исключением самых современных моделей, базирующихся на пластинах по 500 ГБ. «Достать» до внутреннего подключения не удалось, но это уже «заслуги» JMB20336, т.е., в принципе, производительность eSATA может быть и более высокой: все зависит от удачности контроллера. При этом хорошо видно, что даже в неудачных случаях на блоках небольшого размера eSATA все равно стабильно опережает USB 3.0 — а вот это уже различие между шинами.

Переход от чтения к записи кардинально ситуацию не изменил — все скорости несколько снизились, самый простой (и самый дешевый!) вариант реализации eSATA на некоторых размерах блоков догнал SATA, ну а остальном все то же самое. На блоках небольшого размера SATA/eSATA имеют небольшое преимущество, на больших же все скоростные интерфейсы можно считать примерно эквивалентными — порядка сотни мегабайт в секунду на линейных низкоуровневых операциях любой из них обеспечит. Выше — может уже не хватить способностей самого накопителя. Но, главное, что с некогда традиционными способами подключения ВЖД, типа USB 2.0 или FireWire 400 сравнения никакого, да и более экзотичная FireWire 800 заметно медленнее.

А при случайных операциях различия вообще невелики. Если не считать, конечно, способности Р55 резко увеличивать эффективность при большой нагрузке. Вот JMB362 при чтении такое удается лишь частично, а при записи он вообще ведет себя подобно (но не хуже) USB 3.0.

Как мы уже не раз отмечали, при линейной нагрузке в шаблоне базы данных все определяется временем доступа, так что формально USB 3.0 выигрывает — не забываем, что винчестеры у нас разные.

Увеличение глубины очереди запросов делает ситуацию менее однозначной — JMB362 по-прежнему умудряется «не побеждать», а вот Р55 явно выходит вперед. Что самое интересное, больший результат относится к его превращению в контроллер внешнего интерфейса :)

Большая нагрузка не меняет тенденций. Даже наоборот — они становятся более ярко выраженными: для того, чтобы обойти USB 3.0 хватит и контроллера от JMicron. Хотя чипсетный все равно более предпочтителен, так что имеет смысл использовать именно его порты всегда, пока их хватает.

PCMark05

В принципе, диаграмма сильна льстит USB 3.0 — в реальности на месте самого первого значения должен быть жирный ноль, поскольку пока загрузка с таких накопителей невозможна, да и вряд ли будет возможной для дискретных контроллеров когда-либо. Но воспроизвести типичную трассу можно, что мы и делаем. В результате чего оказывается, что JMB362 работает на ней медленно, но уже не хуже, чем USB 3.0, а вот разницы между внутренним и внешним вариантами использования чипсетного контроллера нет вообще.

Похожая картина и на трассе запуска приложений, только тут уже отличия куда меньше и JMicron подтягивается к лидерам настолько, насколько возможно.

А при «обычном использовании» снова отстает от них, заметно опережая USB 3.0, тем не менее, но вынесение окончательно вердикта мы, пожалуй, отложим до того момента, когда удастся протестировать этот интерфейс совместно с Barracuda XT.

Это единственный тест, результаты которого столь близко коррелируют с показателями буферизованного чтения. Что и предполагалось ранее — данная трасса очень сильно «оптимизирована» под максимально-возможный выигрыш от кэширования.

Первый тревожный звоночек — несмотря на то, что мы видели на низком уровне, трасса записи файлов в PCMark рапортует о том, что оба способа обеспечения поддержки eSATA куда хуже, нежели внутреннее подключение винчестера или применение USB 3.0. Посмотрим, что получится в столь же высокоуровневом NASPT.

Intel NAS Performance Toolkit

Чтение данных наилучшим образом удается JMB362: он лишь незначительно отстал от SATA-подключения, зато продемонстрировал просто феерические результаты на четырех потоках (настолько поразительные, что мы перепроверяли их пять раз :)). Зато по неизвестной науке причине «провалился» P55 на одном потоке (что мы тоже неоднократно перепроверили). Ну а в целом — все достаточно быстрые, чтобы об этом особо не задумываться.

Переходим к записи... и картина почти такая же, как в PCMark: использование eSATA сильно замедляет работу. Впрочем, все равно достаточно быстро по сравнению с USB 2.0, например, однако полуторократное падение сравнительно с SATA-подключением это перебор.

Результаты USB 3.0 тут несколько вне конкурса — совсем другой винчестер. А на одинаковом видно, что дополнительный мост и/или другой контроллер могут весьма сильно скорректировать картину, причем как вниз, так и вверх. Т.е. однозначного победителя выбрать сложно.

При копировании файлов с накопителя опять сложно объяснить результаты P55 в роли eSATA — слишком сильное падение. Впрочем, возникло у нас под конец подозрение, что виноват тут может быть даже режим работы контроллера. Мы по традиции используем RAID, хотя в данном случае поддержка внешних накопителей силами чипсетов от Intel несколько ограничена: в частности, не поддерживаются «умножители портов», т.е. при подключении «снаружи» такого контроллера будет виден только один из его винчестеров, о чем система честно предупреждает, а вот что должно твориться со скоростью никаких упоминаний нет. Но ведь используемый в нашем внешнем модуле контроллер JMB20336 Port Multiply поддерживает (просто данная функциональность этим конкретным боксом не реализована), так что «грабли» могут встретиться как раз на этом пути. Что ж — у нас назрел еще один вопрос, ответ на который нужно будет поискать в ближайшее время: когда «на руках» окажется хотя бы один внешний модуль с поддержкой USB 3.0, что нам позволит поставить точку в сравнении двух интерфейсов уже максимально-корректным образом (при одинаковом используемом винчестере). А вот JMB362 оказался весьма неплох (что и в других тестах чтения проявлялось): по максимальной скорости он, конечно, отстает от SATA-подключения винчестера, но не так уж и сильно. При чтении же большого набора файлов небольшого размера результаты вообще примерно равные.

Тесты записи в очередной раз провальны для eSATA если сравнивать эту шину как с SATA, так и с USB 3.0. Впрочем, мы пока не будем торопиться с окончательными выводами, а проведем в ближайшее время тестирование еще раз — в AHCI-режиме.

Общий средний балл

USB 3.0 SATA (P55) eSATA (P55) eSATA (JMB362)
885 1057 964 874

Итого

Как любят говорить историки, каменный век закончился вовсе не потому, что кончились камни. Точно также, в более поздний исторический период «век угля и пара» завершился, оставив нам в наследство немало этого самого угля. Очевидно, eSATA такая судьба не грозит — полностью использование данного интерфейса прекратится только тогда, когда производители перестанут выпускать соответствующие мосты. Разумеется, USB 3.0 конкурент очень серьезный, а после своего повсеместного распространения эта шина, наверняка, оттянет на себя симпатии многих производителей и пользователей — в первую очередь тех, кому ВЖД нужен только для переноса информации. Однако можно прогнозировать параллельное использование обоих интерфейсов — мы не удивимся, увидев замену мостов с поддержкой eSATA и USB 2.0 на новые модификации, поддерживающие и USB 3.0. Точнее будет сказать, что мы удивимся, если их не увидим :) Просто потому, что в некоторых сферах применения eSATA явно более предпочтителен в плане производительности. В ближайшей же перспективе его ожидает увеличение и пропускной способности до уровня в 6 Гбит/с против 5 Гбит/с USB 3.0. Пока, конечно, и того, и другого хватает с запасом (да и eSATA/SATA300 это касается), однако производительность накопителей постоянно растет. Кстати, внешние дисковые массивы к ограничениям шин могут подойти вообще достаточно скоро. Плюс такое преимущество интерфейса, как прозрачность для программ — eSATA-накопитель можно использовать как загрузочный (да и вообще основной) с легкостью, причем ни одна операционная система этого не заметит.

На текущий же момент в пользу eSATA играет также весьма весомая временная фора и простота реализации. Фактически, любой современный компьютер «Ready to eSATA», чего про USB 3.0 сказать нельзя. Ну а первый фактор уже привел к тому, что в продаже (да и в использовании) есть масса внешних модулей, готовых ВЖД и даже флэш-накопителей с поддержкой eSATA, в то время, как накопителей USB 3.0 нельзя сказать, что совсем нет, но ситуация где-то близко к этому.

Но, как и везде, есть свои тонкости с совместимостью оборудования — чем сложнее система, тем больше в ней опасных мест. Даже простое, казалось бы на первый взгляд, использование винчестеров во внутреннем исполнении, и то ими изобилует: разные контроллеры ведут себя по-разному, причем в зависимости от того, какой винчестер к ним подключают, а разные винчестеры ведут себя по-разному, причем в зависимости от того, к какому контроллеру они подключены :) Т.е., практически, нет смысла обсуждать быстродействие жестких дисков как таковых — нужно еще учитывать условия их работы. А eSATA в большинстве случаев (при условии, что мы не желаем отказываться от поддержки других интерфейсов, типа USB 2.0 — обеспечивающего на данный момент максимальную совместимость) добавляет в эту схему еще один элемент — мост SATA-SATA, который может вести себя по-разному в зависимости от используемого винчестера или хост-контроллера. Кстати, это касается и других интерфейсов — в частности, в прошлый раз мы уже видели резкое снижение производительности контроллера USB 3.0 NEC µPD720200 при его подключении к интерфейсу PCIe 1.1 (несмотря на то, что и эта версия PCIe имеет большую пропускную способность, нежели была достигнута в тестах). Сделать с этим ничего нельзя — просто нужно помнить и учитывать, делая выбор в пользу той или иной конфигурации.

Ну а в целом первый раунд состязания USB 3.0 и eSATA можно считать завершившимся в ничью — у обоих интерфейсов есть свои достоинства (как на текущий момент, так и в перспективе) и недостатки. Главное, что важно на практике — оба способны обеспечить куда большую производительность, нежели устаревший USB 2.0 или другие низкоскоростные интерфейсы, причем речь обычно идет не о процентах, а о разах. Более точно величину различия мы оценим в следующий раз — тестируя оба интерфейса в паре с одинаковым винчестером.






Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.