On-Line Библиотека www.XServer.ru - учебники, книги, статьи, документация, нормативная литература.
       Главная         В избранное         Контакты        Карта сайта   
    Навигация XServer.ru






 

Интерфейсы жестких дисков, или на чем остановиться покупателю

На сегодняшний день существует огромное количество различных технологий и интерфейсов жестких дисков. Количество иностранных и непонятных словечек, засоряющих великий и могучий язык продавцов компьютерной техники все время растет, и, придя в магазин за новым хардом, вы можете услышать столько всего. Например: IDE, ATA, Serial ATA, SCSI, SCSI II, Wide SCSI II, Ultra SCSI II, Ultra Wide SCSI II, Ultra2 SCSI, Ultra160 SCSI, Fibre Channel, IEEE 1394, FireWire, iLink, USB, RAID, 5400rpm, 7200rpm, 10,000rpm, 15,000rpm: Ну как? Ушки уже аплодируют? Так что эта статья должна помочь вам разобраться в том, какое же устройство из тех, что вам попытается всучить продавец, действительно стоит покупать. Надеюсь, решение вы примите правильное.

И учтите. Эта статья не только для великих, супер-пупер компьютерщиков. И даже совсем не для них. Они то все уже знают. Эта статья рассчитана на среднестатического покупателя жесткого диска, который мало что понимает во всех вышеперечисленных терминах. Предположим, вы собираете новый или модернизируете старый компьютер. Задумались о винчестере SCSI, но знаете про этот интерфейс крайне мало, а еще слышали что-то, возможно даже хорошее, про IEEE 1394, но с чем его едят, совершенно не представляете. Тогда вы попали по адресу.

Интерфейсы.

Перво-наперво надо подумать про то, диск с каким интерфейсом вы будете покупать. Твердо остановились на IDE? А как насчет SCSI, IEEE 1394 или USB? В зависимости от интерфейса жесткие диски могут различаться по скоростным характеристикам, стоимости, длине кабелей, гибкости и надежности, да мало ли еще по чему. Так что с интерфейсов мы и начнем.

IDE/ATA

IDE (Integrated Drive Electronics) - это название типа жестких дисков, имеющих интерфейс ATA (AT Attachment). Дешевая электроника IDE в сочетании с параллельной передачей данных ATA позволяет производить жесткие диски, приобретение которых не пустит вас по миру. Тем не менее, не стоит забывать, что ATA не предназначен для внешних подключений, и не любит кабелей длиной более 60см. То есть, такие ATA кабели можно купить, только вот использовать их я вам не советую.

Один канал ATA может поддерживать до двух дисков, первый - master и вторичный - slave. Очень часто, если не сказать, почти всегда, люди ставят на один канал жесткий диск как master и другое, более медленное устройство, типа CD-ROM, как slave. Но так как IDE может обращаться только к одному устройству на канале одномоментно, то таким образом снижается производительность системы в целом. Так что лучше не иметь slave-устройств в принципе. Тем более. Что сейчас все материнские платы имеют по два интегрированных канала IDE, а некоторые (типа любимой мною ABIT BX-133 RAID) и четыре. Просто подключите жесткий диск как master на первый канал, а DVD или CD-ROM как master на второй канал.

Сегодня на рынке присутствуют три основных стандарта IDE дисков: ATA/33, ATA/66 и ATA/100. В данном случае число показывает максимальную пропускную способность в мегабайтах в секунду. Только не забывайте, что для ATA/66 и ATA/100 требуется специальный ATA/66/100 80-контактный кабель, а со стандартным 40-контактным ваш ATA/66/100 диск будет работать как ATA/33. Как правило, такой кабель идет в комплекте со всеми материнскими платами, поддерживающими ATA/66/100. Эти три стандарта называют одним словом UDMA. И хотя это неверно, вам часто придется услышать, UDMA, ATA и IDE в виде взаимозаменяемых понятий.

Все IDE диски должны работать со всеми вариантами ATA. Диск ATA/100 должен отлично функционировать с контроллером ATA/33, а диск ATA/33 должен так же прекрасно работать с контроллером ATA/100. Но, понятно, что работать винчестер будет на скорости самого медленного компонента. В обоих, приведенных случаях это будет скорость ATA/33, то есть максимальная пропускная способность будет равна 33Мб/сек. Иногда можно наткнуться на некоторые несовместимости, типа, когда конкретный диск не желает работать с конкретным кабелем, или два диска от разных производителей не желают сосуществовать на одном канале контроллера. Ну, так электроника штука сложная. Чтобы удостовериться в этом, достаточно разобрать хард и посмотреть, где там внутри размещаются все эти гигабайты. Только такое лучше проделывать с "умершим" хардом, а не с тем, на котором хранится коллекция ваших любимых картинок и текстов про Винни Пуха.

На самом деле разница в производительности между ATA/33, 66 и 100 не так уж велика, так как разговор идет о пиковой пропускной способности, которая в реальной работе достигается крайне редко. Не существует дисков ATA/100 обеспечивающих передачу данных даже в 66Мб/сек, и очень мало таких. Что позволяют передачу в 33Мб/сек. Только кэш память жесткого диска может воспользоваться преимуществами повышенной пропускной способности. Но для этого размер кэша должен быть достаточно большим. А большинство IDE дисков имеет всего 512Кб кэш памяти, и только некоторые, те, что самые дорогие, могут похвастаться кэшом в 2 или даже 4 Мб.

Так что главным недостатком IDE по-прежнему остается малая скорость. Конечно. Современные IDE диски догнали по скоростным характеристикам старые модели SCSI дисков, но с новыми SCSI винчестерами ин все равно не сравниться. Можно приобрести достаточно быстрый IDE диск со скоростью вращения 7200 оборотов в минуту (rpm), но ведь можно купить и SCSI привод со скоростью 15,000rpm, который будет намного быстрее. А еще время наработки на отказ, заявляемое производителями, у IDE дисков гораздо меньше, чем у SCSI дисков. Возможно, это просто маркетинговые меры, но повсеместно бытует мнение, что SCSI устройства надежнее, чем IDE.

Тем не менее, даже диски со скоростью вращения 7200 оборотов на шпинделе, достаточно дороги. Большинство моделей присутствующих на нашем рынке имеют скорость вращения 5400rpm. Такие диски стоят дешевле на 30-40 долларов и производят меньше шума, но производительность у них меньше. Хотя для домашнего использования, это то, что нужно.

Будущее ATA, скорее всего. Лежит на пути перехода к стандарту Serial ATA. Serial ATA будет иметь кабель со всего двумя контактами (один на прием, один на передачу), и должен обеспечить IDE пропускную способность до 1.5Гбит/сек, а возможно и больше. Это вдвое перекрывает пропускную способность ATA/100, у которого контактов в 40 раз больше. Единственной отрицательной стороной Serial ATA является то, что на одном канале может быть только одно устройство, но при наличии контроллера с несколькими каналами это не проблема.

Преимущества
  • Неплохая производительность за малые деньги
  • Широкая распространенность, и, следовательно, совместимость с большинством существующего оборудования.
Недостатки
  • Не самые скоростные диски
  • Жесткое ограничение по длине кабеля
  • Только внутренние

SCSI

SCSI давно стал стандартным интерфейсом для рабочих станций и серверов. И хотя по деньгам SCSI обходится существенно дороже IDE, за эти деньги мы получаем гораздо большую пропускную способность, поддержку большего количества устройств на одном канале, гораздо большую длину кабелей (до 12 метров), поддержку внешних устройств и многозадачность. Немало, не правда ли?

Обычная (иногда говорят "узкая") шина SCSI может нести на себе до 8 устройств, а широкая (wide) до 16. Сам SCSI контроллер занимает один адрес, а остальные 15 оставляет для подключаемых устройств (соответственно на узкой шине для устройств остается 7 адресов). Старшие адреса SCSI имеют больший приоритет. Это делает установку SCSI немного муторной. Обычно лучше дать больший приоритет медленным устройствам, типа CD-ROM, а не жестким дискам.

Существует множество различных вариантов SCSI. Мы о них уже писали, и всем, кто хочет изучить этот вопрос подробно, я рекомендую статью "Интерфейсы SCSI". Из устройств доступных сейчас на рынке можно назвать Ultra, Ultra2 и Ultra160 SCSI. Ultra SCSI позволяет передачу 20Мб/сек и имеет 8 адресов. Широкая (wide) версия Ultra SCSI поднимает пропускную способность вдвое, то есть до 40Мб/сек. Ultra2 SCSI, известный так же как LVD (Low Voltage Differential) SCSI, имеет пропускную способность 40Мб/сек, и, соответственно, wide версия его дает нам 80Мб/сек. Ultra160 SCSI продолжает традицию удвоения пропускной способности, но бывает только в варианте wide, что дает нам 16 устройств на канале и 160Мб/сек.

SCSI устройства, как правило, обладают совместимостью, что называется, сверху вниз. Правда этого ни кто не гарантирует, но в большинстве случаев, скажем для примера, устройство SCSI-2 будет отлично себя чувствовать на контроллере Ultra2Wide SCSI. Правда при этом бывает, что при наличии на одной шине быстрого и медленного устройств оба начинают работать с максимальной скоростью медленного. А на самом деле, то, как будут вести себя разные SCSI устройства, подвешенные рядом, зависит в основном от контроллера.

Со SCSI часто возникают проблемы, касающиеся установки и первой настройки, особенно у тех, кто проделывает это первый раз. Все эти терминаторы, идентификаторы могут вызвать серьезную головную боль. В то же самое время, все эти проблемы с лихвой окупаются надежностью данного интерфейса. А появление активных терминаторов (к роботам из будущего отношения не имеют) заметно упростило установку SCSI устройств. Так что радуйтесь, раньше было хуже.

Главное преимущество, главная сила SCSI выражается емким иностранным словом high-end, то есть самые быстрые, самые объемистые жесткие диски имеют интерфейс SCSI. Seagate Cheetah с 15,000 оборотов на шпинделе в варианте IDE никогда не производился и вряд ли будет. Ну а способность поддерживать до 15 устройств на одном канале говорит об отличной масштабируемости, что для определенных целей тоже крайне важно.

Мир SCSI настолько обширен, что это тема даже не для одной статьи, поэтому прежде чем поставить жирную точку в данном разделе скажу всего несколько еще слов о будущем.

А будущее SCSI уже расписано как по нотам. Уже появляются первые устройства Ultra320, и следующим шагом будет Ultra640. Сам стандарт SCSI изначально предполагал масштабируемость, и стал масштабируем настолько, что вряд ли что-то может с ним сравниться в этом.

Преимущества
  • Большая производительность
  • Большие объемы
  • Возможность подключения, как внутренних устройств, так и внешних
Недостатки
  • Дороговизна
  • Возможны проблемы при установке

Fibre Channel (оптоволоконный канал)

Fibre channel - это интерфейс, в корне отличающийся от SCSI и IDE. Вообще он ближе к Ethernet и InfiniBand, если это вам что-то говорит. А если нет, то уясните себе следующее, этот интерфейс предназначен не только для того, что бы подсоединять харды и всякую-прочую периферию к системе, а в первую очередь для организации сетей, объединения удаленных друг от друга массивов жестких дисков, и прочих операций требующих высокой пропускной способности в сочетании с большими расстояниями. Fibre channel часто используется для соединения SCSI RAID массивов с сетью рабочей группы либо сервером.

Существующие технологии позволяют пропускную способность Fibre channel в 100Мбит/сек, а теоретический предел данной технологии лежит где-то в районе 1.06Гбит/сек. При этом уже сейчас ряд компаний занят разработкой устройств с пропускной способностью до 2.12Гбит/сек, но это уже следующее поколение интерфейса Fibre channel. На сегодняшнем рынке так же присутствуют решения, когда для достижения супер-большой пропускной способности используется целый ряд каналов Fibre channel одновременно.

В отличие от SCSI, Fibre channel обладает гораздо большей гибкостью. Если SCSI ограничивается всего 12 метрами, то Fibre channel позволяет соединения протяженностью до 10км при использовании оптического кабеля и несколько меньше при использовании относительно недорогих медных соединений, хотя недорогих именно относительно ;-).

Преимущества
  • Очень хорошая масштабируемость
  • Очень большие расстояния соединений (до 10км)
  • Высокая пропускная способность
  • Сеть из множества рабочих станций может работать с одним RAID массивом
Недостатки
  • Дорого
  • Очень дорого
  • Чем лучше, тем дороже

IEEE 1394

IEEE 1394, он же FireWire (как его назвала Apple), он же iLink (как его назвала Sony), реально становится стандартом для передачи цифрового видео, но так же может использоваться для подключения жестких дисков, сканеров, сетевого оборудования, цифровых камер, и всего, что требует хорошей пропускной способности. В настоящее время FireWire остается достаточно дорогим решением (по крайней мере, для рядового пользователя), но стандарт все больше проникает во все сферы компьютерной периферии и постоянно дешевеет.

FireWire способен поддерживать до 63 устройств на одном канале 400Мбит/сек. А IEEE 1394b, первая попытка серьезного пересмотра FireWire, будет поддерживать пропускную способность в 800Мбит/сек на канал. FireWire обеспечивает большую производительность, но внешние устройства с этим интерфейсом нуждаются в отдельном внешнем источнике питания.

Первые жесткие диски FireWire уже начинают появляться, и уже довольно давно существуют модели, использующие транслятор IDE/FireWire. А вот для видеокамер, сканеров и принтеров этот интерфейс используется уже очень широко. Так же на базе FireWire можно стоить производительные локальные сети. Многие модели компьютеров Apple имеют один или два FireWire порта, о вот на PC этот стандарт пока такого признания не получил.

Самой приятной особенностью FireWire является возможность "горячего" подключения. То есть, можно подключать и отключать FireWire устройства, не выключая компьютер. Но если таким устройством является жесткий диск, то операционная система должна уметь монтировать новые жесткие диски "на лету".

Будущее IEEE 1394 выглядит достаточно оптимистично, учитывая молодость этого стандарта, и уже почти готовую спецификацию 1394b, позволяющую удвоить пропускную способность. А признание данного стандарта дело недалекого будущего, популярность его растет с каждым днем, а цены, соответственно, падают.

Преимущества
  • "Горячее" подключение
  • Высокая пропускная способность
  • Отсутствие разделения устройств по приоритетам
Недостатки
  • Контроллеры жестких дисков стоят пока очень дорого

USB

USB 1 (Universal Serial Bus - Универсальная Последовательная Шина) стандарт получивший за последние несколько лет крайне широкое распространение. Сложно найти компьютер на котором не было бы поддержки USB (если только старый Pentium100). Данный интерфейс имеет два скоростных режима. Первый - "высокоскоростной" - обеспечивает пропускную способность в 12Мбит/сек и длину соединительных кабелей до 5 метров. Второй - низкоскоростной - пропускная способность 1.5Мбит/сек и длина кабелей до 3 метров. Понятно, что для жестких дисков данный стандарт малопригоден из-за своей "тормознутости", а вот для всяких устройств резервного копирования, CD-R, сканеров, сетевых устройств и устройств ввода вполне подходит.

На одном канале USB может присутствовать до 127 устройств, для чего могут использоваться устройства, пропускающие через себя сигнал, либо USB концентраторы. USB имеет, так называемый, мастер-контроллер, так что любой сигнал, передаваемый, скажем, от USB харда к USB CDR должен пройти через контроллер, а уже затем отправиться к требуемому устройству. Это здорово понижает пропускную способность при использовании нескольких USB устройств. Кроме того, USB устройства не могут быть разделяемыми (в сети, например), хотя два компьютера можно соединить между собой USB сетью через USB мост.

Зато, при всех своих минусах, USB позволяет "горячее" подключение. Правда операционная система все равно потребует у вас драйвер нового устройства, но перезагружать компьютер не придется. Хотя и это спорно. Мне, например, недавно попалась сетевая карта USB (удобное средство для подключения к сети опечатанного пломбой компьютера), так подключил-то я ее "по-горячему", а после установки драйверов Windows предложила перезагрузиться. Так что, как говориться, 100% даже морг не дает.

Ну, о будущем USB (по крайней мере, ближайшем) уже все известно. Этим будущим станет USB 2, и не когда-нибудь, а примерно в начале следующего года. USB 2 поднимет планку пропускной способности с 12 до 480Мбит/сек. Вот тогда и можно будет всерьез задуматься о жестком диске с интерфейсом USB 2. А пока в Сети идут дебаты, вытеснит USB 2 FireWire или оба стандарта найдут себя в разных областях компьютерной периферии.

Преимущества
  • Широкая распространенность
  • Низкая стоимость
  • "Горячее" подключение
Недостатки
  • Низкая эффективность для связи между устройствами
  • Низкая скорость (USB 2 это поправит)
  • Малая длина соединительных кабелей

Так выбирать то что?

На самом деле выбор уже определен вашей целью. Если вы собираете домашний компьютер для игр или для офисной работы, то IDE диск даст вам самую лучшую комбинацию цена/производительность. USB хорошо подойдет для внешнего CDR или ленточного накопителя для резервного копирования (если копировать не слишком много). Типа, дешево и сердито, зато переносит с места на место можно сколько угодно. Если вам нужен быстрый внешний диск для подключения к ноутбуку, или для регулярной переноски между несколькими компьютерами, и основным требованием помимо мобильности является производительность, то ваш выбор IEEE 1394. Если речь идет об оснащении серьезной рабочей станции или сервера, где критична надежность и производительность, то лучший выбор - SCSI, особенно в форме RAID, хотя и стоит это ух как кусаче. Ну а если вы формируете кластер автоматизированных рабочих мест, которым необходим высокоскоростной доступ к большому массиву данных, то Fibre channel обеспечит вам скорость, удаленность рабочих мест от массива информации практически не имеет значения. Другая возможность заключается в создании сети Gigabit Ethernet, а для сервера, как правило выбирают решение RAID SCSI, ну или, для некритичных серверов, IDE RAID.

Так что такое RAID?

RAID расшифровывается как Redundant Array of Inexpensive Disks, или если по-русски - Избыточный Массив Недорогих Дисков (ага видел я эти недорогие, у меня весь комп стоит дешевле, чем харды в тех RAID-х). RAID преследует две основные цели, повысить скорость и/или надежность. Существует достаточно много типов RAID, но основные это RAID 0, 1 и 0+1. RAID 0 позволяет объединить объем двух дисков в единое целое, так что операционная система будет видеть их и использовать как один физический диск. RAID 1 позволяет создавать "зеркало", то есть информация пишется сразу как на первый, так и на второй диск, и в случае, если первый, основной, хард "умрет", то все данные на втором будут в целости и сохранности. Ну, и, наконец, RAID 0+1 использует одновременно два описанных выше режима (не забывайте, что при этом требуется как минимум четыре жестких диска, два сливаются в массив, и два используются для "зеркала"). Есть еще другие варианты RAID для повышения надежности хранения информации, типа четности, для проверки целостности данных.

А размер?

У вас что проблемы с определением того, сколько места вам понадобится? 10Гб - это том минимум, который можно сегодня приобрести. Хотя кое-где еще завалялись жесткие диски меньшего размера, но пока вы дочитаете эту статью, пока соберетесь что-то купить, их уже в продаже и не будет. Если вы увлекаетесь собиранием музыки MP3, скачивает множество видеофрагментов из Интернета (тогда у вас выделенная линия :-) и вам понадобится не меньше 20 или 30Гб. Ну а если хотите заняться созданием мультипликации, обработки видео и т.д., то 50-100Гб будет в самый раз.

Все прочитанное не надо принимать близко к сердцу. Криков типа "У меня маленький винчестер, и девочки в классе надо мною смеются" тоже не надо. Пройдет время, винчестер вырастет, и все будет хорошо.



Литература по накопителям