SATA600 против SATA300 на примере контроллера Marvell 88SE9128 и Seagate Barracuda XT


Независимо от того, нравится кому-то внедрение новых стандартов в компьютерную технику или нет, остановить прогресс невозможно. Все недовольство обычно бывает связано с тем, что новые возможности чаще всего появляются слишком рано — тогда, когда от них еще нет и не может быть практической пользы. Впрочем, иначе и быть не может — чтобы что-то стало популярным и активно используемым, сначала ему придется побыть экзотическим и малоиспользуемым :) Но, хотя бы, хоть в какой-то степени применение должно начаться. В этом плане очень показателен интерфейс SATA600 — выпуская первый винчестер с этим интерфейсом осенью прошлого года, компания Seagate честно заявила, что актуальным он станет где-то в районе 2012 года. Пока же, вроде бы, преждевременно. Однако Barracuda XT уже продается, да и монополия Seagate на НЖМД с новым интерфейсом недавно нарушена Western Digital, также выпустившей соответствующую модель. Производители системных плат весьма активно начали интегрировать контроллеры SATA600 в продукты топового уровня. Активизировался впавший было в спячку рынок дискретных контроллеров бытового назначения. Ненадолго, впрочем — начали подключаться и производители чипсетов: AMD представила новые южные мосты уже этой весной. Intel, скорее всего, отложит процесс до начала следующего года, однако, как видим, временная вилка между началом использования и превращения в отраслевой стандарт у SATA600 очень короткая: предыдущие модификации SATA выходили на рынок медленнее. Заметим, кстати, что вот путь USB 3.0 несмотря на то, что это стандарт востребован уже, фактически, вчера, а не только сегодня, будет несколько более сложным — производители чипсетов все еще не планируют внедрение его поддержки в свои ближайшие продукты, так что по-настоящему массовым в этом году ему стать не светит. Хотя и нужен. В то же время SATA600 вскоре будет поддерживаться повсеместно, хотя пользы от этого будет явно меньше. Такие вот гримасы рынка.

Впрочем, все это события будущего — пока же поддержки ни одного из перспективных стандартов большинством чипсетов не наблюдается, так что основным вариантом обеспечения совместимости с ними является применение дополнительных контроллеров. Сегодня мы посмотрим, что же нам на практике может дать применение Marvell 88SE9128, как раз являющегося единственным доступным на сегодня дискретным контроллером SATA600, активно применяемым в этом качестве производителями системных плат. Попутно мы исследуем и производительность контроллера SATA300, встроенного в PCH P55 — вкратце мы этот вопрос уже рассматривали и сделали вывод, что он медленнее, нежели используемый в предыдущем поколении чипсетов ICH10R, но есть смысл к этому вопросу вернуться и изучить его более подробно.

Тестовая конфигурация

Для целей тестирования мы собрали такой стенд:

  • Gigabyte GA-P55A-UD6 на чипсете P55 с дополнительным контроллером SATA600 Marvell 88SE9128
  • 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

Использовались два жестких диска — наш эталонный Seagate Barracuda 7200.11 ST31000340AS (3,5", скорость вращения 7200 об/мин, емкость 1 ТБ, кэш-память 32 МБ, интерфейс SATA300) и новый Seagate Barracuda XT (3,5", скорость вращения 7200 об/мин, емкость 2 ТБ, кэш-память 64 МБ, интерфейс SATA600).

Изначально мы хотели протестировать также и массивы RAID0 из таких дисков, тем более что в последних версиях BIOS от Gigabyte эта возможность для контроллера Marvell наконец-то заработала, но... Оказалось, что такая конфигурация несовместима с нашей тестовой методикой, использующей Windows XP. Точнее, на «чипсетном» контроллере все получается, благо он поддерживает multi-LUN, а Marvell — нет. В результате вся емкость дисков уходит в один массив, при использовании моделей по 2 ТБ его емкость, очевидно, приближается к 4 ТБ, а старые версии Windows с такими томами данных работать не умеют. На PCH P55 можно создать два массива, менее чем по 2 ТБ каждый, что вполне совместимо с MBR и версиями Windows до Vista, на которые до сих пор приходится более 70% рынка. Впрочем, очевидно, что наиболее требовательные пользователи с ХР «ушли» давно, а после выхода Windows Seven этот процесс только ускорился, так что тестовую методику мы вскоре обязательно модернизируем, но пока — что есть.

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, однако, поскольку тестировались не винчестеры в первую очередь, а контроллеры, ее пришлось несколько модифицировать. Во-первых, изменилась тестовая платформа. Ну а поскольку система на Р55 нами «не откалибрована» первым этапом пришлось это сделать — мы протестировали Barracuda 7200.11 при подключении к чипсетным портам. Сравнение результатов с ранее полученными «эталонными» как раз и позволит сделать выводы о производительности чипсетного SATA-контроллера.

Второй этап более интересен — мы будем изучать поведение Barracuda XT на чипсетном контроллере и дополнительном от Marvell. Причем в двух режимах — как мы знаем уже из обзора системной платы, в ней этот контроллер может использовать как полноценную линию PCIe 2.0 от процессора, так и обеспечиваемую чипсетом вдвое более медленную (формально 2.0, реально же 1.1 по пропускной способности). Проверим — есть ли какое-то значение интерфейса подключения на практике. Иными словами, стоило ли инженерам Gigabyte вообще городить огород с подключением этого контроллера или нет.

Таким образом, в конечном итоге мы получим пять результатов, которые и будут вынесены на диаграммы. Это даст возможность убить сразу нескольких зайцев. Самый «жирный» — оценка текущей полезности SATA600 (для современных плат и современных винчестеров). Второй — сравнение SATA-контроллеров в P55 и ICH10R. Ну и третий, побочный — оценим производительность Barracuda XT, благо этот вопрос тоже волнует достаточно многих потенциальных покупателей.

Lavalys Everest 5.0

Время доступа, в чем мы уже не раз убеждались, в первую очередь зависит собственно от накопителя. Впрочем, разные контроллеры вносят свои поправки, однако сегодня они весьма невелики — в пределах 1 мс. Между двумя способами подключения контроллера от Marvell разница еще меньше, хотя она также прослеживается — судя по всему из-за разной степени удаления этой микросхемы от процессора: одно дело непосредственное соединение, другое – лишний хоп в виде PCH.

Если бы мы работали в Marvell или Gigabyte, в статье стоило бы ограничиться одной этой диаграммой — уж больно убедительно она показывает как полезность SATA600 вообще, так и подключения контроллера к высокоскоростной шине. Очевидно, что больше 300 МБ/с прокачать SATA300 в принципе не может, а вот SATA600 это делает. Но, безусловно, только при подключении к настоящему PCIe 2.0: в противном случае мы даже в теории можем рассчитывать лишь на 250 МБ/с, а на практике — и того меньше. Но больше, чем обеспечивает чипсетный SATA300 все равно. Хотя в последнем винить можно только его: как видим, даже на такой простой задаче, P55 выглядит крайне бледно, отставая от всех конкурентов. Причем конкретный винчестер тут не сильно важен, похоже — это внутренние проблемы.

Они же продолжаются и при переходе от чтения к записи, хотя тут уже более важным наблюдением будет то, что каких-то радикальных различий между интерфейсами нет. Самым быстрым так и вовсе оказывается древний ICH10R в паре с не сильно более «молодым» винчестером. Новый НЖМД даже в паре с соответствующим ему контроллером, работающим в соответствующих же условиях, по производительности только приближается к «старичку», но никаких рекордов не ставит: даже до ограничений SATA300, которые эта связка призвана устранить, очень далеко.

IOMeter

Заявленные скорости чтения и записи для Barracuda XT составляют порядка 140 МБ/с на внешних дорожках — именно столько мы и получили вне зависимости от используемого контроллера. При записи на блоках от 2 до 32 КБ, впрочем, немного странно себя вел Р55, но это явно относится не к проблемам «устаревшей» версии SATA, а к проблемам самого контроллера или совместимости в данной связке. Вообще линейные операции, в отличие от прочих шаблонов IOMeter, в наибольшей степени зависят от самого накопителя — интерфейс или контроллер тут могут сказаться, разве что, как ограничивающий фактор. Но современные винчестеры, как видим, SATA300 ограничить никак не может! Более того — мы лишь приблизились к значениям, обещанным нам еще в SATA150. С учетом того, что декларируемые для последовательных интерфейсов значения пропускной способности на практике обычно недостижимы, последний, скорее всего, мог бы стать узким местом для Barracuda XT или других винчестеров с той же плотностью записи, однако его применение закончилось уже много лет назад. А когда мы сможем увидеть винчестеры, которым будет недостаточно SATA300? Есть опасения, что объявленный представителями Seagate 2012 год это слишком уж оптимистичная цифра. В самом деле — по сравнению с эталонной Barracuda 7200.11, появившейся на свет чуть более года назад, новые винчестеры имеют в два раза более высокую плотность записи и в 1,4 раза более высокую скорость выполнения последовательных операций (как и следует из теории, растет она пропорционально квадратному корню из плотности). Допустим, что ближайшие два года производители винчестеров будут трудиться не покладая рук, им ничего не будет мешать на этом пути, так что плотность записи вырастет еще в четыре раза, а скорость чтения и записи, соответственно, вдвое. И? Полученные диски с двухтерабайтными пластинами как раз в 2012 году и «упрутся» в ограничения SATA300. На первый взгляд, все в точности соответствует прогнозам. Однако если внимательно проанализировать ситуацию, не все так просто. Во-первых, расчеты основываются на том, что плотность записи будет удваиваться каждый год. А такой устойчивый рост прогнозировать на два года вперед, вообще-то, совсем не просто — мало ли какие проблемы могут возникнуть у инженеров. Во-вторых, даже если все получится, побочным эффектом станет то, что даже «тихие и холодные» однопластинные диски будут иметь емкость в 2 ТБ, массовые модели — 4 ТБ, а старшие представители линеек, соответственно, 8 ТБ. Возникает вопрос — а оно столько пользователю надо? :) Даже если хранить видео, причем в полновесных образах Blu-ray, это несколько сотен часов. Нет, разумеется, энтузиасты, способные забить подобные объемы найдутся, причем среди них будут встречаться и люди, которые займут бескрайние дисковые просторы полезной информацией, но первых не так уж и много, а вторых и того меньше. Таким образом, можно сделать предположение, что все большей популярностью будут пользоваться «ноутбучные» винчестеры, которые также освоят емкости в районе пары терабайт, чего будет достаточно многим пользователям. Кому недостаточно — поставит несколько таких накопителей (как и сейчас, собственно). Т.е. даже в стационарных компьютерах начнется процесс перехода с 3,5 на 2,5 дюйма точно так же, как в свое время переходили с 5,25" на 3,5". Ну а в ноутбуках, которые уже сейчас занимают больше половины рынка, причем процесс их экспансии может только ускориться, других вариантов и не наблюдается. А «мобильные» винчестеры всем хороши... вот только скорость последовательных операций у них, очевидно, ниже, чем у «десктопных». Так что SATA300 мог бы «пожить» еще.

Разумеется, сейчас у винчестеров есть и такие скоростные конкуренты, как SSD-накопители, рост производительности которых на последовательных операциях легко возможен. Лучшие их модели уже подобрались к ограничениям SATA300, так что SATA600 ими будет вполне востребован (попутно, скорее всего, канут в лету и забавные кентавры, подключаемые непосредственно к PCIe — сравнимые скорости можно будет получить и «нормальным» методом). Так что в перспективе полезность SATA600 реальна. Но не для винчестеров :) А для винчестеров пока оно вообще не нужно, в следующем году тоже не будет нужно и в лучшем случае только через два года хоть как-то пригодится. К тому моменту как раз придет время менять сегодняшние материнские платы, ну а на новых, судя по планам чипмейкеров, SATA600 станет обязательным элементом. И безо всяких дополнительных контроллеров.

Вот при записи данных уже видно какое-никакое преимущество SATA600. Но мы все-таки склонны считать это не достоинством нового интерфейса, а недостатками в реализации старого силами P55. Просто потому, что скорости ниже не только, чем возможно для SATA300, но и опять формально вписываются даже в ограничения SATA150. Между способами подключения контроллера от Marvell опять разницы никакой. Вот при создании RAID-массива из двух скоростных винчестеров, либо если взять SSD с новым интерфейсом (вопрос только, где его сейчас взять ;)) она может появиться, а для одиночного винчестера ее нет. Что логично — одна линия PCIe 1.x это уже больше 200 МБ/с, а скорость чтения/записи с пластин современных винчестеров меньше 150 МБ/с.

А вот скорость выполнения случайных операций от контроллера зависит очень сильно. Особенно при одинаковом винчестере — поскольку очевидным образом оказывается, что Barracuda XT медленнее, нежели Barracuda 7200.11 (после тестирования времени доступа иного мы и не ждали). Однако наилучшим образом с ним ведет себя как раз... P55. Контроллер от Marvell сравним с ним, однако только при «медленном» варианте подключения — при «быстром» немного странный провал под большой нагрузкой наблюдается. Опять же — хорошо видно, что скорости здесь таковы, что пропускная способность интерфейса не может иметь никакого значения: другие факторы куда весомее.

Сложно определить наилучший контроллер для Barracuda 7200.11 — и у ICH10R, и у P55 есть свои плюсы и минусы. Разве что при линейной нагрузке первый всегда лучше второго. Хотя в целом различия не принципиальны. Для Barracuda XT же выводы однозначны: все контроллеры примерно равны, но у Р55 есть небольшие преимущества перед Marvell, причем последний на «чипсетной» линии вообще ведет себя далеко не лучшим образом, если не сказать грубее.

PCMark05

Этот тестовый пакет явно неравнодушен к Р55. Второе объяснение — и на его дисковые тесты существенное влияние оказывает процессор. Но, как бы то ни было, для нового винчестера констатируем примерно одинаковый уровень скорости загрузки и системы, и приложений, и просто «работы» на чипсетном контроллере и Marvell, к чипсету же и подключенном. А вот использование формально более быстрого интерфейса производительность только снижает.

Очередной «подарок судьбы» от теста сканирования на вирусы. Нет, все-таки, очень интересно — как он на самом деле устроен :) Серьезно комментировать полученные результаты просто не получается. В очередной уже раз.

А вот при записи данных повторилась ситуация с первыми тремя тестами.

В общем, странно себя ведет это приложение на современных системах. Старовато. Придется менять. С другой стороны, в вырисовывающуюся уже картину мира, в котором современным винчестерам SATA600 не нужно, его результаты вполне укладываются.

Intel NAS Performance Toolkit

А вот более свежий NASPT очень хорошо относится к дискретному контроллеру от Marvell. Причем из двух вариантов использования последнего предпочитает более медленный интерфейс. Впрочем, Р55 проигрывает только при однопоточном чтении, причем всем и всегда (с 7200.11 результат такой же). А вот два или четыре (в меньшей степени) потока данных оказываются той областью, где Р55 по данным этой тестовой утилиты очень хорош.

При записи и записи с чтением такого уже не скажешь — Р55 выигрывает у ICH10R, но проигрывает Marvell. Но последнему совсем немного. Да и быстрый интерфейс в очередной раз ему не помощник.

А вот при работе — очень даже. Особенно показательны результаты шаблона PhotoAlbum: похоже, что в нем очень хорошо раскрывается такое преимущество Barracuda XT, как большой кэш. И, естественно, лучше всего оно это делает в том случае, когда скорость чтения из кэша максимальная.

Очевидный победитель при копировании файлов с винчестера — Marvell 9128 на «медленном» интерфейсе. А вот при выполнении обратной операции пытаться определить победителя занятие неблагодарное. Поэтому лучше этим не заниматься :)

Общий средний балл

Intel ICH10R/ Barracuda 7200.11 Intel P55/ Barracuda 7200.11 Intel P55/ Barracuda XT Marvell 9128@1.1/ Barracuda XT Marvell 9128/ Barracuda XT
1000 955 1057 1066 1018

Результаты говорят сами за себя — формально различия есть, а реально они не превышают 10%. Да и то — таковы лишь за счет части тестов, где разница велика. Но многие из них (например, скорость буферизованного чтения) слишком уж синтетичны.

Итого

В основном все сказано выше — современным винчестерам интерфейс SATA600 не нужен. Barracuda XT это хороший, быстрый, емкий накопитель. Сам по себе и независимо от способа подключения к компьютеру — поддержка им нового интерфейса полезна только в том смысле, что это новое, а значит и более модное решение. То же самое можно сказать и про тенденцию распаивать дискретный контроллер SATA600 на топовых моделях материнских плат — никаких весомых практических дивидендов последний владельцу не принесет. Тем более это относится к играм инженеров, использующих для расшивания гипотетического «бутылочного горла» хитрые схемы подключения контроллера с использованием мультиплексирования (Gigabyte) или агрегирования линий PCIe (ASUS) — мы чрезвычайно рады полюбоваться на их умение героически решать потенциальные проблемы, хотя предпочли бы увидеть использование этой критической массы в мирных целях :) Очевидно, конечно, что при использовании RAID-массивов интерфейс уже будет иметь значение, однако никто не мешает создавать их на «чипсетном» контроллере (а то и на чем-нибудь более «серьезном»): во-первых, им поддерживаются конфигурации более чем с двумя дисками, во-вторых, получаемые массивы совместимы и со старыми версиями ОС (при правильном подходе), в-третьих, это будет в любом случае не хуже, чем на дискретном (но не менее бытовом) контроллере.

Из этого, впрочем, не следует какая-то полная бесполезность или даже вредность поддержки SATA600 — она никому не мешает. Просто для большинства пользователей освоение нового интерфейса будет (как и ранее) проходить в явочном порядке — купил человек новый компьютер, а там уже винчестер с поддержкой SATA600 и контроллер с поддержкой SATA600. Сам по себе. И даже не надо задумываться о том, как такое получилось. Энтузиастам же начало внедрения новых спецификаций даст очередной повод для замены нового компьютера на «совсем новый». И повод позадирать нос перед знакомыми энтузиастами (остальные просто не «въедут в тему»), у которых поддержки «совсем новых» интерфейсов пока нет.

 

 






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.