Контроллер Promise SATA150 TX2plus: Serial ATA и UltraATA/133 в одном флаконе

Продолжаем наше знакомство с контроллерами компании Promise Technology для интерфейса Serial ATA, начатое в обзоре платы Promise SATA 150 TX4 (www.ferra.ru/online/storage/25264/). Теперь очередь контроллера Promise SATA 150 TX2plus — он хоть и дешевле TX4 и стоит сейчас в московских магазинах от 55 долларов против 80, но, на мой взгляд, представляет в данный момент больший интерес для массового пользователя.

Действительно, сравните сами: у TX4 целых 4 порта Serial ATA (ну куда сейчас столько, особенно если они не поддерживают RAID), а у TX2plus — два Serial ATA и один двухканальный порт UltraATA/133 (вспомним предшественницу — карту Promise Ultra133 TX2 www.ferra.ru/online/storage/14495/). То есть, по сути, карточка Promise SATA 150 TX2plus является своеобразным переходным этапом между Promise Ultra133 с двумя параллельными двухканальными портами и полностью последовательным решением типа Promise SATA 150 TX4.

Сейчас такая комбинация, на мой взгляд, оптимальна — для тех плат, где еще нет интерфейса UltraATA/133 (например — многие недорогие платы на чипсетах Intel), и тем более — Serial ATA, установка дополнительной «комбинашки» позволит не только приобщиться к новомодному последовательному интерфейсу, но и подключать пока более дешевые диски по UltraATA/133 (а это в некоторых случаях может даже принести несколько процентов прироста быстродействия дисковой подсистемы). Уже не говоря о приросте скорости за счет использования самого контроллера с отличным кэширующим драйвером. Да и дополнительные UltraATA-порты в системе не повредят. Таким образом, компания Promise очень удачно (и одна из немногих, кто) заполнила эту пустующую промежуточную нишу контроллеров с комбинированным интерфейсом. Помнится, HighPoint Technologies тоже пыталась сделать нечто подобное, выпустив в прошлом году SerialATA-контроллер RocketRAID 1520 (www.ferra.ru/online/storage/22858/) и укомплектовав его при этом двумя переходниками RocketHead 100 (), позволяющими подключать UltraATA-диски к портам Serial ATA. Но Promise поступила намного изящнее (хотя и выпустила в продажу свое решение на полгода позже HighPoint): во-первых, к Promise SATA 150 TX2plus можно подключать до четырех накопителей (и даже CD/DVDROM к параллельному интерфейсу), тогда как к RocketRAID 1520 — всего два (и без CDROM), во-вторых, у «промиса» используется более скоростной UltraATA/133 (у «хайпойнта» на переходнике — лишь UltraATA/100), а в-третьих, не нужно никаких переходников и отдельных чипов-трансляторов Marvell (которые применил HighPoint), поскольку у Promise все нужные функции уже интегрированы в единственный чип-микроконтроллер.

И не страшно, что RocketRAID 1520 поддерживает простейший RAID, а Promise SATA 150 TX2plus — нет. Ведь на этот случай у Promise есть «старший братик» — контроллер Promise FastTrak S150 TX2plus, который при цене чуть выше 80 долларов поддерживает функции RAID аж для четырех дисков.

Плата Promise FastTrak S150 TX2plus слегка отличается от платы Promise SATA 150 TX2plus, а сами контроллеры базируются на разных микросхемах — PDC20375 для контроллера Promise SATA 150 TX2plus и PDC20371 для RAID-контроллера Promise FastTrak S150 TX2plus. Впрочем, как подтвердил мне представитель компании, обе эти микросхемы имеют один и тот же кремниевый кристалл. Интересно, что греется он в данном случае заметно меньше, чем в случае контроллера SATA TX4 (www.ferra.ru/online/storage/25264/) — видимо, работа еще двух высокочастотных портов Serial ATA выливается в немалые потребляемые токи — и вполне обходится без радиатора, хотя в остальном (в том числе — в работе) они крайне похожи. Например, так же, как и в кристалле от TX4, здесь используется интегрированное в кремний лицензированное решение от Marvell для организации последовательных портов (но уже под другими номерами, см. фото).

Разумеется, контроллер Promise SATA150 TX2plus также поддерживает загрузочные диски, 48-битную LBA-адресацию для дисков объемом более 137 Гбайт, автоматически распознает и оптимизирует канал для каждого SATA-диск с целью получения лучшей производительности (включая tagged command queuing, elevator seek и packet chain command). Он может использоваться как с «бытовой» 33-мегагерцовой, так и с профессиональной 66-мегагерцовой 32-битной шиной PCI 2.3 (до 266 Мбайт/с). К сожалению, поддержка функции горячей замены и подключения дисков для данного контроллера производителем в спецификациях не заявлена (то есть официально не поддерживается, иначе бы об этом непременно и во всеуслышание сообщалось). Однако все не так плохо — контроллер TX2plus (как, впрочем, и TX4 с тем же успехом, а также большинство контроллеров на чипах SiI3112A) на практике вполне сносно способен на лету распознавать и вводить в систему вновь подключенные (только по Serial ATA!) винчестеры (пока я проверил это только под Windows XP) и убирать из системы на ходу отсоединенные от портов Serial ATA диски, не подвешивая (ну почти никогда) операционную систему. Диски, отсутствовавшие в системе физически при включении ПК (то есть в момент прохождение POST) и затем подключенные уже в Windows XP, как правило, работают вполне бессбойно (правда, иногда баги в виде замедленной работы диска все же проявлялись для таких случаев). Тем не менее, горячее подключение требует все же специальных решений (а не просто «втыкания» кабелей питания и сигнального по ходу работы ПК), и мы вернемся к вопросу «горячего» подключения SerialATA-дисков в отдельной статье.

Оба SerialATA-контроллера Promise (TX4 и TX2plus) используют одну и ту же версию BIOS (файлы прошивок различаются незначительно), однако тут выяснилась интересная особенность. Дело в том, что TX4 со всеми современными SATA-дисками работает по протоколу Ultra DMA 5 (то есть UltraATA/100, см. фото ), хотя по крайней мере два из них (Maxtor и Samsung) разработаны для интерфейса UltraATA/133 (правда, с использованием чипа-транслятора от Marvell на платах самих дисков) и с другими контроллерами Serial ATA реально способны показывать скорость работы интерфейса заметно более 100 Мбайт/с (то есть использовать режим Ultra DMA 6). Этот факт еще раз демонстрирует наличие в чипах Promise «внутренних» трансляторов Marvell из параллельного в последовательный интерфейс, «обрезающих» скорость работы последовательного интерфейса с дисками до уровня Ultra DMA 5 (это видно и из непосредственных измерений).

Однако, в отличие от TX4, контроллер SATA 150 TX2plus для дисков, подключенных к параллельному интерфейсу, способен работать и по Ultra DMA 6 (то есть UltraATA/133, если диск таковой интерфейс поддерживает, см. фото экрана POST выше). Для SATA-каналов же и у этого контроллера действует ограничение по Ultra DMA 5, аналогичное TX4. Это еще раз убеждает меня в том, что инженеры Promise просто взяли ядро от UltraATA/133-микроконтроллера, использованного в плате Ultra133, добавили туда трансляторы из параллельного в последовательный интерфейс от Marvell, усилили драйвера (кэшированием под Windows и возможностью горячего «определения» дисков) и выдали это как новые кристаллы для Serial ATA. По-моему, это в корне отличается от подхода той же Silicon Image или Intel, разработавших свои SerialATA-контроллеры «с нуля», минуя промежуточный «параллельный» интерфейс. Попробуйте меня разубедить.

Процедуру начальной загрузки (POST) контроллер Promise SATA 150 TX2plus также проходит достаточно быстро. Разумеется, под DOS он работает через свой BIOS, под Windows XP/2000/NT4/Me/98 имеются драйвера, а программа Hitachi Feature Tool v1.80 не может определить диски и работать с ними, если они подключены к контроллерам Promise SATA150. После установки драйверов контроллер Promise SATA150 TX2plus и подключенные к нему диски возникают в Device Manager Windows XP, как показано на скриншоте ниже.

Так же, как и TX4, наш герой умеет при помощи специальной утилиты CacheConfig под Windows управлять режимом кэширования при работе с дисками (детали см. в предыдущей части обзора www.ferra.ru/online/storage/25264/) — Write Back (аналог отложенной записи внутри винчестеров) или Write Through (прямая запись, без отложенного кэширования). Как показали наши тесты, эти механизмы (особенно Write Back) соотносятся преимущественно к работе драйвера контроллера под Windows (а не к режиму функционирования firmware контроллера, как у ряда других изделий) и используют для кэширования записи не столько аппаратные возможности самого микроконтроллера Promise, сколько оперативную память Windows.

Переходим к тестированию новинки. Тут нам предстоит просмотреть несколько вещей: во-первых, сравнить производительность SerialATA-частей двух контроллеров Promise (TX4 и TX2plus) между собой (на двух дисках Seagate Barracuda Serial AVA V объемом 80 и 120 Гбайт) и с конкурентами на чипе SiI3112A, а во-вторых, сравнить производительность SerialATA-части и UltraATA-части контроллера TX2plus на максимально близких по производительности дисках, а также производительсность UltraATA-части с другими UltraATA-контроллерами (особенно, при использовании разных режимов кэширования контроллера Promise). И в решении второй задачи нам поможет винчестер Seagate Barracuda ATA V ST3120024A (интерфейс UltraATA/100, буфер 8 Мбайт, как и у «сериальной» барракуды того же объема, см. www.ferra.ru/online/storage/25246/), любезно предоставленный компанией «Ф-Центр». Конфигурация тестового стенда — та же, что и в предыдущей части нашего обзора (www.ferra.ru/online/storage/25264/). Для обозначения режимов кэширования Write Back и Write Through у контроллера Promise мы использовали на диаграммах сокращения «WB» и «WT» соответственно. Модели дисков с интерфейсом UltraATA обозначены там же буквой «U».

Среднее время доступа к дискам, измеренное в программах HD Tach 2.61, WinBench 99 и AIDA32 v3.61, совпадает на разных контроллерах Promise в пределах погрешности измерений, и при активировании режима Write Back возрастает почти на 1 мс.

Скорость работы интерфейсов ATA (Serial ATA, UltraATA/100 и UltraATA/33) на разных контроллерах Promise также почти совпадает. Тем не менее, для TX2plus она все же немного выше, чем для TX4, особенно, в режиме WT (при этом TX2plus чуть быстрее контроллеров на SiI3112A). Пока что UltraATA-шная Барракуда с 8-мегабайтны буфером ничем не отличается от своей SerialATA-шной сестрицы. В режиме Write Back скорость чтения «буфера диска» контроллером возрастает до заоблачных величин 300-500 Мбайт/с и в прошлой части нашего обзора мы уже разобрались в причинах этого. При отключении кэширования Write Back измеренная скорость интерфейса UltraATA/100 падает до тех же величин, что показывают и другие «параллельные» контроллеры с этим диском.

Графики теста HD Tach 2.61 в режимах Write Back и Write Through для параллельной «8-меговой» и сериальной барракуд выглядят точно так же, как и в случае контроллера TX4 и фактически ни о чем существенном нам не говорят (приводим их просто для очистки совести).

А вот более наглядные результаты другого популярного теста, ATTO Disk Benchmark, подтверждают ранее виденное для TX4: при установке режима Write Back и размере тестового файла менее объема буфера диска (см. результаты для 128 кб, 1 Мб и 4 Мб-файлов) скорость записи и чтения (!) блоками размером до 64 кбайт включительно резко возрастает до «кэшированных» значений порядка 200-300 Мбайт/с, то есть фактически все операции записи и чтения производятся с системной памятью ПК, минуя винчестер. Для блоков данных размером от 128 кбайт и выше Windows и драйвер не умеет использовать такой режим кэширования (это закономерно вследствие особенностей Windows). Если же размер тестового файла превышает буфер диска (8-16 Мбайт), то кэширование Write Back не может обеспечить увеличение скорости передачи, и быстродействие ограничивается сугубо скоростью чтения/записи пластины самого винчестера. То же самое наблюдается и для диска с интерфейсом UltraATA/100.

Для режима Write Through (без специального кэширования под Windows) мы имеем немного другую картину: при небольшом размере тестового файла (128 кб и 1 Мб) скорость чтения или записи может возрастать относительно скорости пластины примерно до 70 Мбайт/с (то есть до скорости работы с буфером винчестера со стороны интерфейса Serial ATA), однако уже с 4-мегабайтного файла все упирается в скорость самой пластины. То есть можно сказать, что режим Write Back «помогает» ускорить работу непосредственно с буфером винчестера вплоть до файлов размером около 4 Мбайт, тогда как в «обычном» некэширующем режиме Write Through 8-мегабайтный буфер диска перестает «помогать» уже при меньших размерах файлов (около 2 Мбайт), а кэширование Write Back повышает эффективность работы контроллера с большим буфером винчестера. То же самое наблюдается и для диска с интерфейсом UltraATA/100.

Загрузка CPU на дисковых операциях резко (в разы) возрастает в режиме Write Back (одинаково для обоих контроллеров), что подтверждает программную природу кэширования. Тут интересно отметить, что похожий кэширующий драйвер hptpro.sys для контроллеров HighPoint (мы его анализировали ранее в статьях на www.ferra.ru/online/storage/25230/ и www.ferra.ru/online/storage/25246/) далеко не столь жаден до системных ресурсов (хотя тоже использует средства операционной системы для оптимизирующего кэширования, правда, не столь продуктивно, как драйвер от Promise).

Переходим к тестам производительности дисков в приложениях. Тут мы в верхней части диаграмм ранжируем всех испытуемых в порядке роста их производительности, а нижние 4 строчки диаграмм в отдельном виде сравнивают между собой работу контроллера Promise SATA 150 TX2plus с «одинаковыми» дисками Seagate, подключенными по разным интерфейсам — SerialATA и UltraATA/100 («ультрааташный» имеет букву «U» в обозначении на диаграммах). Для полноты картины мы привели также результаты для пятой барракуды с параллельным интерфейсом, но 2-мегабайтным буфером (www.ferra.ru/online/storage/20795/) — на диаграммах она имеет приписку «2 Mb».

В тесте офисных приложений Business Disk WinMark из WinBench 99 под Windows XP прежде всего поражает отрыв контроллера HighPoint при использовании кэширующего драйвера hptpro.sys, причем «промисов» не спасает даже CacheConfig с Write Back! Позднее мы убедимся, что никакого отношения к реальности этот результат не имеет и свидетельствует лишь об оптимизации драйвера HighPoint сугубо под этот частный тест. Вместе с тем, все «промисы» в режиме WB уверенно идут впереди остальных, а TX2plus в целом смотрится более выигрышно, чем TX4, как в режиме WB, так и в режиме WT, и при этом в среднем чуть быстрее (даже  с WT), чем контроллеры на SiI3112A. При сравнении последних 4 строчек диаграммы видно, что SerialATA-случай работает чуть быстрее, чем UltraATA/100 (несмотря на практическое равенство в измеренной ранее скорости интерфейсов ATA).

Ровнее ситуация в тесте профессиональной работы (High-End Disk WinMark 99), где Windows-кэширование уже не так эффективно (хотя драйвер hptpro.sys снова лидирует): лишь при использовании режима WB контроллерам Promise иногда удается взять вверх над «сликонами» на диске объемом 80 Гбайт, а оба отдать предпочтение какому-либо из контроллеров Promise здесь сложно. В споре моделей SerialATA и UltraATA на одном контроллере (TX2plus) здесь однозначно выигрывает новейший интерфейс.

В тесте скорости работы с временным файлом программы Adobe Photoshop режим Write Back фатально ускоряет работу с диском у обоих «промисов» (тут TX4 слегка шустрее TX2plus) и делает их недосягаемыми для уонкурентов. В споре «последовательный или параллельный» снова впереди «сериалы». Кстати, драйвер hptpro.sys в этом тесте растерял всю свою былую прыть.

В тестах Nbench 2.4 многопотоковой работы (чтения или записи файлов) на FAT32 под Windows XP контроллеры Promise не в состоянии справиться с адаптековским «силиконом», но со стандартным SiI3112A идут вровень (режим WB тут им не помогает, а скорее даже мешает). В этом тесте оба контроллера Promise выглядят равноценно, да и SerialATA-диск не имеет преимуществ перед UltraATA-моделью с тем же объемом буфера (лишь при многопотоковом чтении последняя немного «проседает»). И снова hptpro.sys «отдыхает», хотя, справедливости ради, и WB-режим тут тоже не в фаворе.

Зато в тестах копирования крупных файлов преимущество режима WB контроллеров Promise SATA150 налицо, TX2plus снова оказался чуть быстрее, чем TX4, а вот между «одинаковыми» дисками с разным интерфейсом разницу увидеть крайне сложно.

Однако при переходе на копирование мелких файлов преимущество ситуация с кэшированием Promise разворачивается на 180 градусов: теперь уже быстрее режим WT (особенно на FAT32; на NTFS режим WB пока не сдается). В споре двух «промисов» закономерный паритет, в споре «Promise vs Silicon Image» тут быстрее первый, а в споре «SerialATA-UltraATA» снова с завидным отрывам впереди последовательный, но только на NTFS, тогда как на FAT32 «параллельный» все-таки смог урвать свой кусочек призового пирога (и я там был, мед-пиво пил…).

В тесте на скорость архивирования мелких файлов можно констатировать примерное равенство ВСЕХ конфигураций на NTFS (диски-то фактически все одинаковы — пятые барракуды). Однако на FAT32 временное перемирие злостно нарушается — и «промисы» в режиме WB успешно атакуют зазевавшихся. Интересно, что снова UltraATA-модель барракуды работает на TX2plus быстрее сериальной! «Может что-то в консерватории подправить?».

Процедура экстракции (не путать с экстрадицией) файлов из архива легче дается контроллерам Promise (особенно на FAT32, и не важно, какой из двух контроллеров, главное, что WT быстрее WB — снова неожиданность для «продвинутого» режима WB). Тем не менее, NTFS возвращает лавры режиму WB, а UltraATA-диск неожиданно станцевал «умирающего лебедя» перед Serial ATA (хотя на FAT32 они пока равны).

Напоследок — классика. Intel Iometer. Как и в первой части нашего обзора, мы может констатировать, что в серверных паттернах режим Write Through всегда более производительный, чем режим Write Back. Часто это позволяет контроллеру Promise SATA150 TX4 опережать конкурентов на чипе SiI3112A, однако UltraATA-контроллер HighPoint HPT370 по-прежнему весьма неплох в этом тесте, несмотря на свой возраст (см. также www.ferra.ru/online/storage/13953/). И драйвер hptpro.sys тут только мешает (как и режим WB у промисов). «Кэширование — кыш!» Некоторое преимущество SerialATA-модели над UltraATA все же наблюдается, а вот среди двух «промисов» фаворита нет (это в принципе закономерно).

В паттернах настольного ПК и рабочей станции ситуация аналогична вышеописанной «серверной» (снова приходим у выводу о «непоказательности» этих паттернов для эмуляции производительности десктопов.

Наконец, наш специальный паттерн потокового чтения/записи показывает, что «конек» режима WB — это потоковая работа с данными (например, мультимедиа), которая кэшируется более эффективно, чем случайные обращения по запросам: в режиме Write Back контроллеры Promise SATA150 до 25-30% опережают конкурентов (сравните с тестами в «фотошопе» и копирования крупных файлов). Тогда как в режиме WT «промайсы» уступают и SiI3112A, и HPT370! Этот тест еще раз показывает, что кардинальной разницы в производительности между одинаковыми дисками с разным интерфейсом (Serial ATA и UltraATA/100) в данный момент нет, и выбор определяется скорее личными предпочтениями и ценой накопителя.

Подытожим вышесказанное. Новые 4-канальные Serial ATA контроллеры Promise SATA150 TX4 и TX2plus в целом, несомненно, удались (невзирая на некоторые упрощения в подходе к проектированию). Возможность гибко менять политику кэширования записи под Windows (правда, такая смена требует перезагрузки ОС) теоретически позволяет пользователю выбрать наиболее предпочтительный режим исходя из выполняемых им задач, поскольку несмотря на «прогрессивность» режима Write Back, в ряде тестов и приложений он лишь замедляет работу с дисками. Более «простой» и дешевый контроллер Promise SATA150 TX2plus по совокупности не только не хуже более дорогого и «концептуального» Promise SATA150 TX4, но даже немного выигрывает у него в выборочных тестах быстродействия. А уж для простого массового пользователя сочетание на одной плате двух портов Serial ATA и двухканального порта UltraATA/133 смотрится очень привлекательно для апгрейда дисковой подсистемы недорогих компьютеров, собранных в прошлом году и ранее.

Безусловно, справедлив и некоторый скепсис: высокая (по сравнению с интегрированными на материнских платах контроллерами Serial ATA) розничная цена и достаточно ограниченный круг применений таких PCI-контроллеров в ближайшем будущем не играют на руку росту их популярности. Однако продажи дисков с интерфейсом Serial ATA набирают обороты, цены на некоторые «сериальные» модели уже почти сравнялись с «обычными» дисками, а последние, как мы могли убедиться на примере тестов чуть выше, нередко все же немного проигрывают в быстродействии (а заодно — и в надежности передачи данных и удобстве использования) «новичкам». Поэтому, видимо, контроллеры Promise SATA 150 ждет ничуть не меньшая популярность, чем их предшественников — платы Ultra133, Ultra100 и Ultra66 (по поводу этой троицы в свое время тоже было немало скепсиса).