Serial ATA на IDF в Сан-Хосе: технические подробности

Serial ATA: hot couture

Уже хорошо знакомый нам по прошлым IDF и многочисленным публикациям в прессе (см. хотя бы наши тесты первых образцов в прошлом номере журнала и на www.ferra.ru/online/system/19510) интерфейс Seriala ATA версии 1.0 был на недавно прошедшем в Сан-Хосе Intel Developer Forum в преддверии рыночного бума. Практически все производители дисков и контроллеров показали на выставке работающие по Serial ATA 1.0 изделия, готовые к выходу на рынок. Число участников рабочей группы Serial ATA уже превысило сотню. Многочисленные презентации, совершенствование спецификации, объявления о выпуске новой продукции предвещают большой успех новейшей технологии в будущем году. Кстати, Intel наметила выпуск своего чипсета Springdale с хабом ICH5, оснащенным контроллером Serial ATA, на начало следующего года.

Сейчас же доступны многочисленные дискретные контроллеры Serial ATA от всех основных производителей подобных контроллеров. В частности, на экспозициях в ассортименте присутствовали контроллеры Serial ATA от Promise, 3ware, LSI, Marvell, NEC и других (на фото ниже). Чип-микроконтроллер Serial ATA от Silicon Image...

...был очень популярен для интеграции в системные платы...

...даже у Intel...

причем на IDF был объявлен вариант (пока только прототип в инженерном корпусе) такого же чипа с поддержкой устройств ATAPI:

...(DVD/CDROM; напомню, что пока все известные решения Serial ATA устройства ATAPI не поддерживают) и демонстрировалась работа оптических DVD-накопителей по Serial ATA.

Компания Promise представила несколько модификаций чипов для Serial ATA...

однако, как сказал представитель Promise, все эти чипы фактически являются одним и тем же кристаллом (точнее - два разных кристалла для дизайна TX2 и TX4), просто маркируются по-разному в зависимости от предназначения.

Свои контроллеры Serial ATA RAID были и у LSI Logic (для 32-х и 64-битной шин PCI отдельно).

Компания 3ware представила несколько контроллеров Serial ATA профессионального ранга (серия 8500, контроллеры на 4, 8 и 12 потров Serial ATA):

Причем, все они базировались на хорошо отлаженных параллельных ATA-контроллерах самой компании, просто в качестве конверторов на Serial ATA выступали известные чипы 88i8030 от Marvell (см. www.ferra.ru/online/system/19510).

На нем же был создан и миниатюрный конвертор Parallel-to-Serial ATA.

ПО заверениям специалиста из 3ware, ни малейших проблем в работе и совместимости у чипа Marvell не обнаружено.

Аналогичным образом поступили и многие другие: Adaptec показала лишь один контроллер для Serial ATA, и тот базировался на «параллельных» контроллерах HPT370 от HighPoint с конверторами Marvell,

...и даже Promise в одной из старших версий своего RAID-контроллера пошла таким же путем.

На стенде самой группы Serial ATA демонстрировалась одновременная работа шести дисков разных производителей, подключенных к разным контроллерам (разумеется, по Serial ATA), см. фото на следующей странице. Никаких конфликтов не возникало. Там же в беседе с представителями Maxtor и Seagate удалось выяснить, что если в анонсированных Serial-моделях Maxtor пока используется прежний контроллер параллельного интерфейса с трансляцией в Serial все тем же чипом Marvell (при этом, чтобы добиться скорости шины в 150 Мбайт/с немного повышается клокинг параллельной шины на плате диска), то у Seagate уже стоит собственный интегрированный чип с последовательной шиной. Кстати, там же в кулуарах я засек диск Seagate Barracuda ATA V на 30 Гбайт с Serial ATA (напомню, что ранее Seagate анонсировала использование интерфейса Serial ATA только у своих старших моделей емкостью более 80 Гбайт). Использование транслятора Marvell с «параллельного» контроллера на Serial ATA было замечено и за прототипами дисков WD и Samsung. Подробности о дисках с интерфейсом Serial ATA см. в фоторепортаже на следующей странице. Пока неясно, будут ли также поступать компании в своих серийных дисках, или это лишь опытные предварительные экземпляры.

На стенде NEC, представляющей, в частности, схемотехническое решение контроллера Serial ATA для заинтересованных производителей (сами чипы как изделия NEC продавать не хочет), были собраны модели дисков с интерфейсом Serial ATA от всех производителей винчестеров: Fujitsu (первый мобильный диск!), IBM, Maxtor, Samsung, Seagate и Western Digital (подробнее см. фоторепортаж). Все они без проблем работали вместе.

А на одном из стендов Intel были даже замечены двухпроцессорные серверы плоского конструктива с массивом дисков Serial ATA и возможностью горячей замены дисков прямо в корзине.

Serial ATA II: новый сериал

Другим не менее важным событием на Форуме было представление предварительного варианта окончательной версии спецификации Serial ATA II, публикация которой намечена на четвертый квартал текущего года.

Serial ATA II идет на смену еще не вышедшей на широкий рынок Serial ATA 1.0. Обогащение текущей версии 1.0 спецификации Serial ATA новыми функциями, предназначенными для обслуживания серверных и сетевых устройств, направлено на ускоренное внедрение этого интерфейса в указанных сегментах рынка. Причем на одном из стендов в рамках IDF компании Seagate, Intel и Silicon Image уже продемонстрировали работу устройств с использованием функций Serial ATA II: формирование очередей команд, уменьшающих суммарные задержки в работе дисков, то есть эффективно повышающее скорость их работы, и организация автоматического горячего переключения диска между двумя серверами при отказе одного из них.

Поддержка технологии очередности команд (Native Command Queuing) - это новая ключевая особенность интерфейса Serial ATA II, которая позволяет использовать новые интеллектуальные алгоритмы и улучшить работу серверов начального уровня, сетевых систем хранения данных и высокопроизводительных ПК. Технология очередности команд является, видимо, самой долгожданной возможностью нового стандарта. Она позволяет дисковому накопителю одновременно принимать несколько запросов ввода/вывода от процессора и самостоятельно формировать очередность исполнения команд для достижения максимальной скорости обмена данными. Накопители с поддержкой интерфейса Serial ATA II смогут расставлять запросы в очередь и выполнять их самостоятельно, без участия центрального процессора или чипсета материнской платы.

В Сан-Хосе впервые было показано законченное решение (дисковый накопитель Seagate, контроллер от Silicon Image и системное ПО от Intel), соответствующее новым спецификациям стандарта Serial ATA II. Поскольку спецификация Serial ATA 1.0 уже обеспечивает необходимую скорость, запаса которой хватит на годы вперед (см., например, www.ferra.ru/online/system/19510), основными особенностями второй версии стандарта Serial ATA должны стать дополнительные возможности, обеспечивающие более эффективную обработку данных. Это новые возможности Serial ATA II также могут помочь более широкому применению интерфейса Serial ATA и ускорить переход отрасли на Serial ATA не только с Parallel ATA, но и даже со SCSI-устройств начального и среднего уровня.

Что и подтвердила Intel, выпустив профессиональный контроллер Serial ATA RAID на чипах Silicon Image в компанию к высокопоизводительным решениям на Fibre Channel и U320 SCSI.

В спецификации Serial ATA II предусматриваются и другие усовершенствования и технологии, улучшающие производительность:

1. внеочередное исполнение команд и разбивка/сборка потока данных
2. полное управление окружением, включая управление вентилятором, индикаторами активности, температурным контролем и уведомлением о подключении новых устройств
3. подключение через соединительную плату, что позволяет преодолеть ограничения, связанные с длиной шлейфа стандарта Serial ATA 1.0, и использовать съемные устройства с возможностью горячей замены
4. возможность эффективного подключения большого количества дисковых накопителей

Разработка усовершенствованной спецификации Serial ATA II проходит в два этапа. На первом уточняются технические характеристики функций для серверных и сетевых устройств хранения данных, включая новые возможности нивелирования нагрузки на серверы, а также способы модернизации инфраструктуры путем оснащения корпусов устройств хранения данных средствами подключения через интерфейс Serial ATA. К таким средствам относятся функции диспетчерского обслуживания корпусов и поддержка объединительных плат. На вторую половину 2003 года намечено завершение второго этапа разработки спецификации Serial ATA II, призванной обеспечить прохождение сигналов на скоростях нового поколения, то есть 300 Мбайт/с. Приступить к освоению продукции на базе достижений второго этапа намечено на второе полугодие 2004 г. Serial ATA II полностью обратно совместим с первой версией шины. Будет использоваться тот же самый кабель, даже для скоростей 300 Мбайт/с (3 Гбит/с). По словам сотрудника Intel, работа над Serial ATA III пока не планируется. Первые продукты, поддерживающие интерфейс Serial ATA II, вероятно, поступят в продажу уже в следующем году и будут полностью совместимы с устройствами Serial ATA 1.0, а также обладать программной совместимостью с существующими сегодня операционными системами.

В заключение, за компанию к Serial ATA отметим еще один уже хорошо известный последовательный интерфейс - USB 2.0. На IDF в Сан-Хосе было представлено множество новинок для USB 2.0. В их числе - первая записывающая цифровая USB 2.0-видеокамера Hitachi и первый USB 2.0-накопитель на флэш-памяти производства компании Lexar Media, даже более компактный, чем его аналоги для USB 1.1.

А одной из самых громких сенсаций стала новость о драйверах устройств на Hi-Speed USB, встроенных в только что выпущенный Service Pack 1 операционной системы Microsoft Windows XP и в готовящуюся к выпуску ОС .Net Server, а также в следующую версию ядра Linux. Драйверы для Windows XP и Windows 2000 существовали и ранее, однако Windows XP SP1 стала первой операционной системой со встроенным драйвером для USB 2.0. По приезде в Москву я сразу же проверил работу встроенных в Service Pack 1 драйверов USB 2.0 на плате с чипсетом Intel 845G - действительно, никаких дополнительных драйверов, кроме тех, что были в SP1, но потребовалось, все контроллеры прекрасно определились и заработали. Напомню, что для Serial ATA специальных драйверов и подавно не нужно, поскольку изменения архитектуры шины лежат только в области физического интерфейса, а по регистрам и программному обеспечению он полностью совместим с нынешним параллельным ATA, то есть прозрачен для BIOS и операционной системы.

На этой странице собраны фотографии моделей дисков с интерфейсом Serial ATA, которые демонстрировались на IDF в Сан-Хосе в начале сентября 2002 года. Основные комментарии к этому фоторепортажу читайте по ходу дела и на предыдущей странице.

Прежде всего, интересен ПЕРВЫЙ в мире мобильный винчестер с Serial ATA - от Fujitsu. Ради этого компания Fujitsu даже организовала отдельный стенд на IDF:

А вот таким малюсеньким он выглядит по сравнению с кабелями.

Диск IBM с интерфейсом Serial ATA был всего один на всей многостендовой экспозиции - на стенде NEC (дисков остальных производителей было больше). Видимо это очень предварительный сэмпл типа IBM 120GXP с обновленной платой контроллера для Serial ATA. Что ж, IBM, как всегда запаздывает.

Зато трехдюймовых (настольных) дисков Serial ATA от остальной четверки производителей было предостаточно. Больше всех было дисков Maxtor - на 30-ти или даже 40-ка разных стендах. Самой популярной была новейшая модель Maxtor DiamondMax 16 емкостью 120 или 160 Гбайт: 

Причем, судя по маркировке и разговорам с представителем Maxtor, чтобы слепить сериальную модель из UATA133-шной, разработчики просто немного модифицировали плату контроллера диска, добавив туда чип-транслятор 88i8030 от Marvell, переводящий сигналы UATA/133 в Serial ATA и наоборот:

При этом, как сказал инженер Maxtor, для повышения трансфера "под" сериальные 150 Мбайт/с основной (параллельный) контроллер немного "разогнали".

Аналогично поступили Samsung и Western Digital в сэмплах своих дисков, причем у Samsung даже основной "параллельный" контроллер - тоже от Marvell:

А вот и сами сэмплы дисков Samsung...

...и Western Digital. Их можно было найти на нескольких стендах. Обратите внимание на 3 месяца гарантии на сэмпл WD (см. наклейку). :)

И лишь одна Seagate в своей модели Barracuda ATA V (на данном сэмпле с Serial ATA необычна емкость - всего 30 Гбайт)...

... использовала свой собственный чип контроллера с уже встроенной поддержкой Serial ATA. Так сказал инженер Seagate, присутствовавший на одном из стендов, где демонстрировались диски Seagate. К сожалению, проверить его слова было невозможно, поскольку с обратной стороны диск традиционно был прикрыт "броней":

А вот все эти диски вместе на стенде NEC:

К сожалению, данный чип от NEC не планируется для широкой продажи (по словам одного из старших сотрудников на стенде NEC).

А на стенде сообщества Serial ATA можно было не только наблюдать одновременную работу шести разных дисков (по Serial ATA, естественно)...

...но и ознакомиться с разнообразием кабелей и разъемов Serial ATA:

А вообще, мощное развитие индустри Serial ATA производит очень сильное впечатление. Не меньше, чем этот Боинг в натуральную величину. :)