Статья: Сравнительный анализ интерфейсов подключения периферийных устройств
В двух словах
Скорость передачи данных отдельно взятым устройством -- не единственный показатель, формирующий представления о современном PC. Реализация многозадачности -- гораздо более эффективный способ справиться с потоками данных, обрабатываемых современными приложениями, и ликвидировать разницу между производительностью быстрых процессоров и пропускной способностью периферии. Передача управления системной шиной самим устройствам ввода/вывода -- шаг к избавлению процессора от рутинных, пожирающих ресурсы операций пересылки данных. Enhanced IDE в роли заменителя SCSI смотрится сносно только с прикрепленным ценником. Время идет, адаптеры SCSI тоже дешевеют. Новое поколение высокоинтегрированных чипов и материнских плат со встроенной поддержкой SCSI предоставляет экономичную альтернативу дорогостоящим решениям SCSI.
Дисководы EIDE и SCSI внешне похожи, но работают по-разному.Чтобы помочь вам сделать правильный выбор, мы ответим на вопросы об этих двух технологиях. Еще совсем недавно выбор жесткого диска или дисковода CD-ROM не представлял сложной задачи. Просто потому, что большого выбора практически не было. Когда вы покупали новую систему, она, как правило, укомплектовывалась жестким диском с интерфейсом IDE, если только вы специально не просили установить диск SCSI. Впрочем, без необходимости (например, для файл-сервера или мощной рабочей станции) никто и не стал бы просить об этом, потому что SCSI-устройства были гораздо дороже накопителей с интерфейсом IDE. В настоящее время возможности интерфейса IDE расширились, он превратился в Enhanced IDE (EIDE), а SCSI стал доступнее по цене, так что появился реальный выбор. EIDE и SCSI -- это две основные шинные технологии для подключения к системе жесткого диска или накопителя CD-ROM. Интерфейс EIDE шире распространен, поскольку он (так уж исторически сложилось) дешевле и его проще конфигурировать. Однако SCSI, вообще говоря, работает быстрее, является более гибким и допускает большие возможности расширения. Прежде чем решить, каким путем идти (или довериться в этом вопросе продавцу ПК), вам нужно познакомиться с особенностями каждой технологии. Из сети America Online и других сетевых служб были взяты вопросы об EIDE и SCSI. В поисках ответов на них и в процессе тестирования в нашей лаборатории новейших систем мы узнали много удивительного о том, как работают эти технологии, и в том числе о том, как они не работают.
В.: Что такое EIDE?
О.: Приготовьтесь отведать кушанье из компьютерных аббревиатур. Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics) появился в середине 80-х годов в качестве недорогого способа подключения к ПК одного или двух жестких дисков. Программная и аппаратная части интерфейса IDE были разработаны так, чтобы обеспечивалась совместимость с дисковым контроллером машины PC AT производства корпорации IBM. Позже Институтом ANSI был принят соответствующий стандарт на интерфейс под названием AT Attachment (ATA). В большинстве случаев сокращения IDE и ATA обозначают один и тот же стандарт, однако IDE употребляется чаще. Ну, вы все еще голодны? Тогда следующая аббревиатура -- Enhanced IDE (EIDE). Этот стандарт объединяет в себе четыре важных функции, позволяющие интерфейсу IDE приблизиться к более совершенному SCSI (речь о котором пойдет дальше).
Во-первых, внесенные в спецификацию ATA улучшения (она получила имя ATA-2) позволили превзойти максимальную скорость передачи данных интерфейса IDE. Некоторые производители жестких дисков, среди которых компании Quantum и Seagate, для обозначения своих высокопроизводительных изделий применяют термин Fast ATA. Во-вторых, стандарт ATA Packet Interface (ATAPI) позволяет подключать к интерфейсу EIDE не только жесткие диски, но и другие устройства. В-третьих, системы с интерфейсом EIDE имеют новую BIOS, реализующую доступ к НЖМД объемом более 528 Мбайт, что с обычным IDE-адаптером было невозможно.
И, наконец, в-четвертых, EIDE-системы могут содержать до двух контроллеров (каналов), к каждому из которых можно подключить по паре периферийных устройств. Обычно первичный контроллер используется для одного или двух НЖМД, а вторичный обслуживает такие устройства, как накопители на магнитной ленте или дисководы CD-ROM. Вся периферия должна находиться внутри ПК. Очень важно помнить следующее: если продавец упоминает в своей речи термин EIDE, это означает, что он имеет в виду аппаратный интерфейс IDE, поддерживающий одно или несколько из вышеперечисленных нововведений, но совсем не обязательно все четыре. Выяснить точно, какие именно функции EIDE имеет ваш интерфейс, бывает нелегко. Неопределенные стандарты и отсутствие универсальной терминологии еще более усугубляют эту проблему. Путаницу вносят также спецификации продукта и основной BIOS, по которым порой бывает невозможно выяснить, какие режимы поддерживаются. Например, вполне вероятно, что EIDE-плата ISA (Industry Standard Architecture) будет работать с большими жесткими дисками и накопителями ATAPI, однако медленная шина ISA не позволит обеспечить высокую скорость передачи данных, присущую этим дисководам. Разработчик первой спецификации IDE, компания Western Digital, чтобы избежать подобных неясностей, продвигает программу введения логотипа EIDE. Но наличие логотипа EIDE будет говорить лишь о минимальном соответствии стандарту, а не о конкретной совместимости или показателях быстродействия. Кроме того, как упоминалось выше, продукт с логотипом EIDE может поддерживать лишь некоторые из четырех нововведений, а производители предпочитают рекламировать свою продукцию как EIDE, даже не имея права на использование соответствующего логотипа. Хорошая новость (ведь должны же быть и хорошие новости) заключается в том, что интерфейс IDE нередко бывает встроен в системную плату ПК и иногда обеспечивает некоторые функции EIDE. Так, если вы покупаете жесткий диск EIDE, вам не придется тратиться на контроллер, обычно необходимый, например, для SCSI-диска. На системной плате может быть и второй контроллер EIDE, обслуживающий дисковод CD-ROM, стример или оба эти устройства.
В.: Ну, хорошо, а что такое SCSI?
О.: Интерфейс SCSI (Small Computer System Interface) разработан в начале 80-х годов как стандарт для подключения к компьютеру до шести периферийных устройств, в том числе и жестких дисков. Сегодня этот интерфейс чаще всего встречается в мощных ПК и рабочих станциях, кроме того, он встроен в компьютеры Apple Macintosh. SCSI поддерживает множество различных типов устройств: жесткие диски, сканеры, оптические накопители, дисководы CD-ROM, принтеры и даже другие компьютеры.
Когда говорят об интерфейсе SCSI, то обычно подразумевают SCSI-2 (известный также как Fast SCSI) со скоростью передачи 10 Мбайт/с. Он довольно долго был не слишком распространен из-за проблем совместимости с периферийными SCSI-устройствами. Существует также стандарт Fast-Wide SCSI, имеющий скорость передачи данных до 20 Мбайт/с, но его редко встретишь где-либо, кроме мощных файл-серверов. И еще реже возникает желание приобрести его, особенно когда узнаешь, сколько он стоит.
В целом SCSI обычно обходится дороже, чем EIDE. Лишь немногие системы поставляются с контроллером SCSI на системной плате, поэтому сперва потребуется заплатить от 50 до 300 долл. за хост-адаптер. Несмотря на непрерывное снижение цен на SCSI-диски они обычно стоят на 5--15% дороже дисков EIDE той же емкости. Однако устройства SCSI работают быстрее, чем EIDE-диски, поскольку они изначально создавались для высокопроизводительных рабочих станций и серверов. Даже если в вашей системе уже есть периферийные устройства с интерфейсом IDE или EIDE, в частности жесткий диск, это не препятствие для установки SCSI. Например, можно установить контроллер SCSI для дисковода CD-ROM или скоростного ленточного накопителя и при этом оставить в ПК уже содержавшиеся в нем адаптер EIDE и НЖМД. Контроллеры двух типов будут нормально"сосуществовать" друг с другом, если нет конфликтов по каналам ввода-вывода, линиям запроса прерывания и адресам памяти.
В.: В моей машине небольшой жесткий диск IDE, а я хотел бы нарастить объем дисковой памяти. Могу ли я добавить в систему новый диск EIDE, сохранив старый? Нужно ли при этом также покупать EIDE-контроллер?
О.: Как правило, в систему можно добавить EIDE-диск в дополнение к уже установленному. Однако IDE-дисководы некоторых марок настолько "разборчивы", что могут отказаться работать вместе с накопителем другой марки. Или будут работать лишь в том случае, если НЖМД одной определенной фирмы будет ведущим, а другой -- ведомым накопителем. Все зависит от конкретного сочетания моделей дисков, поэтому вам надо или посоветоваться с кем-то, кто уже проделывал этот опыт, или попытаться поэкспериментировать самому, а в случае неудачи вернуть новый накопитель продавцу. Но даже если оба НЖМД хорошо "уживаются" друг с другом, старый IDE-диск, скорее всего, будет работать медленнее, чем любой новый из имеющихся на сегодняшний день дисков с интерфейсом EIDE.
Некоторые контроллеры EIDE при подключении к ним двух жестких дисков выбирают наивысшую из скоростей передачи данных, которая доступна обоим дискам. Это будет замедлять работу ПК до скорости, определяемой скоростью старого диска. Другие контроллеры работают с каждым накопителем на скорости, максимальной именно для него. Если ваш контроллер попадает в первую группу, то новый жесткий диск не будет работать в полную силу, и вы не получите той производительности, за которую заплатили.
Кроме того, чтобы проявились преимущества в скорости диска, ваш IDE- или EIDE-контроллер должен поддерживать функции нового НЖМД. К примеру, даже если новый жесткий диск EIDE может работать в режиме программируемого ввода-вывода данных PIO Mode 3, никакого увеличения производительности без поддержки этого режима контроллером вы не получите. К сожалению, нельзя просто определить, поддерживают ли EIDE-адаптер и НЖМД высокопроизводительные режимы PIO Mode 3 или 4. Лучшее, что можно предпринять, это посмотреть спецификации или проконсультироваться у поставщика оборудования. Не исключены проблемы и при добавлении в систему жесткого диска объемом более 528 Мбайт. Если в ПК установлен старый IDE-контроллер, BIOS может не воспринять НЖМД свыше 528 Мбайт. Следует еще раз подчеркнуть: трудно точно определить, какие функции поддерживает ваша система. Для ПК, выпущенного до лета 1994 г., вероятнее IDE-система, а не EIDE. Но это не означает, что у вас нет выбора. Если в вашей машине BIOS записана во флэш-ПЗУ, можно осуществить модернизацию программно. Или связаться с поставщиком системы и выяснить, есть ли у него микросхемы с новой BIOS. Существует также программное решение -- применить пакет Disk Manager фирмы OnTrack Computer Systems. В случае, когда ни один из перечисленных вариантов вам не подходит, купите плату расширения EIDE, имеющую собственную BIOS.
В.: На моей системной плате установлен контроллер EIDE, поэтому я приобрел накопитель CD-ROM EIDE (ATAPI). Как лучше всего его подключить?
О.: В зависимости от конфигурации вашей системы подключение дисковода CD-ROM через тот же кабель, что и НЖМД, может значительно снизить производительность системы или даже привести к ее полному останову. Как отмечалось в ответе на предыдущий вопрос, некоторые EIDE-контроллеры устанавливают скорость обмена данными, максимальную для обоих подключенных устройств, а дисководы CD-ROM
-- это довольно медленные устройства.
Что еще хуже, включение 32-разрядного доступа к жесткому диску сделает невозможной работу с накопителем CD-ROM по тому же каналу. Это означает, что дисковод CD-ROM нельзя подключать к тому же разъему и тем же кабелем, что и НЖМД. При запуске Windows в защищенном режиме драйвер 32-разрядного доступа к диску должен быть единственной программой для обмена данными с контроллером, поэтому работающий в реальном режиме драйвер CD-ROM не сможет посылать сигналы контроллеру. Для преодоления этих затруднений подключайте ATAPI-устройство, в частности, накопитель CD-ROM, ко второму каналу EIDE. Если же на системной плате есть только один EIDE-канал и он занят жестким диском, вам потребуется приобрести плату расширения EIDE.
В.: Насколько универсальны EIDE и SCSI? Можно ли к этим интерфейсам подключать дисковод CD-ROM, накопитель на магнитной ленте или какие-то другие устройства?
О.: Интерфейс SCSI поддерживает более широкий спектр устройств, чем EIDE. Для SCSI можно найти дисководы CD-ROM, ленточные и флоптические накопители, принтеры, сканеры и разные устройства со сменными носителями, например дисководы Iomega Bernoulli и SyQuest. Контроллер SCSI имеет семь адресов, один из которых используется им самим. Остальные адреса могут быть заняты любым из перечисленных устройств. Если шести адресов недостаточно, их число легко удвоить, установив второй SCSI-контроллер. Периферийные устройства размещаются как внутри ПК с питанием от внутреннего источника компьютера, так и снаружи (в этом случае они должны иметь свой источник питания). Попыткам сделать интерфейс EIDE столь же универсальным, как и SCSI, мешают конструктивные ограничения. Всего может быть подключено до четырех устройств к двум адаптерам -- по два на каждый. Конструкция соединительных кабелей такова, что все устройства должны находиться внутри ПК. Если же требуется установить больше четырех устройств, вероятно, все же придется воспользоваться SCSI-контроллером. В настоящее время ассортимент EIDE-устройств невелик и фактически ограничен лишь НЖМД. В конце прошлого года появились накопители CD-ROM EIDE (или, точнее, ATAPI). Производители, среди которых компания Conner Peripherals, объявили о готовящемся в этом году выпуске ленточных накопителей с интерфейсом EIDE. Но поскольку точкой опоры для рынка мощных рабочих станций и серверов является все же SCSI, найти более быстрые и емкие устройства можно именно в SCSI-версиях. Жесткие диски EIDE объемом более 1 Гбайт все еще достаточно редки, а дисков с этим интерфейсом, имеющих скорость вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту, нет совсем (у самых производительных современных моделей EIDE-накопителей этот и показатель равен 5400 оборотам в минуту).
В.: Какой интерфейс быстрее -- EIDE или SCSI?
О.: На этот простой вопрос нелегко дать столь же простой ответ.
Поскольку интерфейс SCSI опирается на самые быстрые периферийные устройства и высокие характеристики шины, он быстрее, чем EIDE. Однако операционная система, конфигурация ПК и быстродействие подключаемых компонентов выравнивают показатели. Во врезке "Быстродействие EIDE и SCSI" показаны результаты тестирования контроллеров этих двух интерфейсов, а врезка "Куда уходит время?" объясняет, от чего зависит производительность дисковода. Потенциальная сила интерфейса SCSI заключается в возможности организовывать последовательную цепочку запросов от устройств на шине SCSI. Центральный процессор -- гораздо более быстрый компонент ПК, чем жесткий диск или другие SCSI-устройства. Чтобы избежать простоя процессора, контроллер SCSI позволяет ЦП запрашивать данные от периферийных SCSI-устройств, а затем переходить к другой работе. Процессор даже может запросить данные от второго SCSI-устройства до завершения обработки запроса первого устройства. Контроллеры EIDE такой услуги не предоставляют. Они выполняют одновременно только одну команду и требуют реального вмешательства процессора.
Почему же не всегда бывает так, что в этой гонке на скорость интерфейс SCSI идет впереди с большим отрывом? Потому что преимущество множественных запросов ввода-вывода не проявляется в однозадачной среде типа DOS/Windows. Перед началом новой операции ввода/вывода DOS всегда ожидает завершения предыдущей. Если же взять многозадачную среду, например Windows NT, OS/2 или Windows 95, то в ней все достоинства SCSI будут проявляться. Прежде чем мы смогли сравнить быстродействие устройств SCSI и EIDE, нам пришлось поспорить о кэширования записи. Диски EIDE обычно поставляются с включенным режимом кэширования записи, в то время как у накопителей SCSI эта опция, как правило, выключена (различие объясняется тем, на какие рынки рассчитаны продукты). Диски SCSI чаще всего устанавливаются в файл-серверах, т. е. там, где надежность важнее быстродействия. При кэшировании записи ПО сервера считает, что все данные уже находятся на диске, в то время как в действительности они все еще хранятся в кэш-памяти и только ожидают записи на диск.
Мы проводили тестирование с включенным кэшированием как у дисков EIDE, так и у SCSI. В принципе, это безопасно, если перед выключением компьютера вы завершаете выполнение всех приложений и закрываете все открытые файлы. При работе с Windows 3.1/3.11 это означает, что перед выключением питания ПК нужно выйти в DOS и убедиться в неактивности НЖМД.
В.: Мне очень не нравится любой процесс инсталляции. Какой интерфейс, EIDE или SCSI, легче поддается настройке для Windows 3.1?
О.: Никакой. За исключением таких простых случаев, как установка единственного устройства в ПК, оба интерфейса, и EIDE, и SCSI, требуют сложной установки и настройки. Для правильного конфигурирования системы вам, по крайней мере, необходимо иметь базовые технические знания. Если в ПК установлен контроллер EIDE, каждое (или единственное) устройство должно иметь статус ведущего (master) или, если оно вторичное, ведомого (slave). Как правило, статус ведущего/ведомого назначается перестановкой перемычек, располагающихся на диске обычно возле разъема. В большинстве случаев сложнее всего найти документацию на диск -- поставщики НЖМД нечасто прилагают ее к своим изделиям. При работе с DOS и Windows программное обеспечение для контроллера IDE конфигурируется относительно просто. BIOS и Windows учитывают то, что объем диска IDE ограничен 528 Мбайт. Поэтому в случае больших НЖМД, как уже отмечалось при обсуждении вопроса об установке второго жесткого диска, могут возникать проблемы с настройкой программ.
