Megatest 250GB disků: 1. část

Nové vlastnosti - rozšíření původního Serial ATA

Původní návrh specifikace Serial ATA 1.0a (verze "a" je původní návrh opravený o maličké nedostatky) se v roce 2004 dočkal rozšíření v podobě Extensions to Serial ATA 1.0a. Toto rozšíření vytvořila skupina výrobců hardware, nám již dobře známá jako Serial ATA II (SATA II).

Cílem rozšíření bylo uvést nové technologie, které by umožnily zvýšit výkon pevných disků. Není tajemstvím, že zdaleka nejpomalejší komponentou dnešních počítačů jsou právě pevné disky. A u pevných disků je jasně limitující především doba vyhledávání dat. Rozšíření původního návrhu proto přineslo technologii Native Command Queuing (NCQ), která umožňuje řazení příkazů do fronty a jejich vykonávání optimalizovanou cestou.

Věc se má tak, že pokud procesor vyžaduje nějaká data, vyvolává příkazy řadiči pevného disku. Pokud je těchto příkazů víc, tedy pokud jsou vyžadovány větší objemy dat, může se snadno stát, že tato data se budou nacházet na různých částech pevného disku. Za normálních okolností disk přebírá příkazy a vykonává je přesně v tom pořadí, v jakém byly vyvolány procesorem. To může být velmi neefektivní. Představme si situaci, kdy máme požadavek na troje data - A a C se nachází těsně vedle sebe, B daleko od nich. V případě, kdy se bude zpracovávat pořadí A, B, C, bude to trvat velmi dlouho, protože mechanické části disku budou muset přejíždět sem a tam. Inteligentní zpracování by bylo, kdyby se A a C vykonaly téměř současně a až následně by přišlo na řadu B. A přesně tak funguje Native Command Queuing.

V praxi má tento systém především urychlit časy přesunování čtecí / zapisovací hlavičky (seek time) a dobu čekání na otočení plotny (RPM latency). Namísto více než dvou otáček tak modelový příklad uvádí pouze něco málo přes jednu otáčku.

Problémem technologie NCQ bohužel je, že sama o sobě přináší určité zpoždění. Přetřídění příkazů do ideální fronty prostě nějakou dobu trvá. V okamžiku, kdy je příkazů hodně - tedy především u serverů, diskově náročných pracovních stanic či intenzivního běžného používání (například bootování operačního systému) - dochází k zrychlení. Pokud je ale příkaz jen jeden (a to není při jednoduchém zatížení nic neobvyklého), výkon naopak poklesne. Celkově lze Native Command Queuing v některých situacích přisoudit určitý přínos, je ale nutné mít na paměti, že někdy naopak může zpomalovat.

Neméně zajímavou technologií dále definovanou v rozšíření je Staggered Spin-Up (střídavé roztáčení). Ta umožňuje, aby v konfiguraci dvou či více pevných disků docházelo k roztáčení motorů otáčejících plotny nikoli najednou u všech disků, ale postupně. Roztáčejí je velmi energeticky náročné a není tajemstvím, že motor si při něm často řekne i o 2 Ampéry proudu, zatímco za normálních okolností má spotřebu mnohem menší. Při více discích toto může znamenat velký problém pro ATX12V zdroje, které nemusí být schopny dodat dostatek energie. Postupným roztáčením je možné tuto proudovou špičku eliminovat, byť za cenu delšího startu počítače.

Vývoj specifikace Serial ATA však rozšířením neskončil. V současnosti je finalizována verze Serial ATA Revision 2.5. Toto další rozšíření přináší řadu velmi zajímavých funkcí, byť se ve většině případů již netýkají klasického použití ve stolních počítačích, a tedy pro typického zákazníka nejsou tak důležitá jako původní extenze. Tou asi nejznámější novinkou specifikace 2.5 je rychlost přenosů 300 MB/s, jinak také nazývaná SATA 3.0 Gb/s. Té je dosaženo prostým zvýšením frekvence z 1500 MHz na dvojnásobek, tedy na 3000 MHz. Nutno podotknout, že toto navýšení se týká pouze některých typů použití, zatímco u jiných je z důvodu zachování integrity dat zachována maximální povolená rychlost 150 MB/s.

Na tomto místě bych rád uvedl na pravou míru jeden pro zákazníka poměrně nepříjemný fakt - veškerá rozšíření definovaná v Extensions to Serial ATA 1.0a a v Serial ATA Revision 2.5 jsou pro výrobce pevných disků a řadičů nepovinná! To znamená, že disk sice může některé technologie využívat, ale nemusí to být zdaleka všechny. Veškerá vylepšení by měla být zpětně kompatibilní a práce schopná i s disky a řadiči vyvinutými dle původní specifikace 1.0a. Požadujete-li nějakou konkrétní funkci, musíte se o její podporu zajímat u každého typu disku samostatně.

External Serial ATA (eSATA)

Další vymožeností spadající pod Serial ATA Revision 2.5 je eSATA.

Původně bylo rozhraní Serial ATA navrženo jako interní. Postupem doby se ale ukázalo, že by se dalo poměrně dobře implementovat i pro externí přístroje - například externí pevné disky. Ty jsou dnes připojovány přes USB 2.0 nebo přes FireWire. Protože tato rozhraní byla navrhována pro zcela jiné účely (FireWire je například určen především pro audio-vizuální techniku a USB pro připojení periferií), je jejich propustnost omezující. Například USB 2.0 je schopné maximálně 480 Mbitů za vteřinu, což činí pouze 60 MB/s.

V praxi je ale rychlost ještě významně limitována režií.

Typicky by mělo USB 2.0 poskytovat rychlost pouze 45 MB/s. Protože dnešní pevné disky jsou schopné číst data z plotny rychlostí přesahující 60 MB/s, je zde evidentně limit. A právě proto vzniklo eSATA.

Toto externí rozhraní, ke kterému se časem budou připojovat externí pevné disky (které mimochodem získávají stále více na popularitě), bude mít pozměněné konektory. Zásuvka na disku bude "obalena" v kovovém rámu, který bude zajišťovat uzemnění. Samotný konektor se pak bude zasouvat hlouběji, čímž se sníží šance na propojení citlivých datových pinů s nějakým vnějším zdrojem elektřiny. Kabeláž pro eSATA se také bude lišit od té pro interní pevné disky - její maximální délka bude činit až dva metry a bude dodatečně stíněná. Konektory by zároveň měly být připraveny pro až pět set zasunutí a vysunutí (interní verze je navržena pouze pro padesát).