Serial ATA: неделя высокой моды

Хорошо знакомый нам по прошлым IDF и многочисленным публикациям в прессе интерфейс Serial ATA версии 1.0 на недавно прошедшем в Сан-Хосе Форуме Intel находился на пороге рыночного бума

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 Serial ATA версии 1.0 на недавно прошедшем в Сан-Хосе Форуме Intel находился на пороге рыночного бума [8]. 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 перевалило за сотню. Многочисленные презентации, совершенствование спецификации, объявления о выпуске новой продукции предвещают новейшей технологии несомненный успех 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 устройств. В частности, на стендах IDF были представлены контроллеры от Promise, 3ware, LSI, Marvell, NEC и других (на фото). Чип-контроллер Serial ATA от Silicon Image [2] был самым популярным у производителей системных плат (включая Intel) [3], причем на IDF был объявлен вариант (пока только прототип в инженерном корпусе) такого же чипа с поддержкой устройств ATAPI [19] (DVD/CDROM; до сих пор все известные решения Serial ATA не поддерживают ATAPI) и демонстрировалась работа оптических DVD-накопителей по Serial ATA. Компания Promise представила несколько модификаций чипов для Serial ATA [4], однако, как сказал ее представитель, все они фактически являются одним и тем же кристаллом (точнее, двумя кристаллами - для дизайна TX2 и TX4), просто маркируются по-разному в зависимости от предназначения. Свои контроллеры Serial ATA RAID были и у LSI Logic [7] (для 32- и 64-битной шины PCI).

Компания 3ware представила линейку контроллеров Serial ATA профессионального уровня [1]. Причем все они базировались на хорошо отлаженных параллельных ATA-микроконтроллерах 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 [13]. 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 [6], и даже Promise в одной из старших версий своего RAID-контроллера пошла тем же путем [5].

На стенде самой группы Serial ATA демонстрировалась одновременная работа шести дисков разных производителей, подключенных к разным контроллерам Serial ATA. Никаких конфликтов не возникало. В беседе с представителями Maxtor и Seagate удалось выяснить, что если в Serial-моделях Maxtor пока используется прежний контроллер параллельного интерфейса с трансляцией в Serial все тем же чипом Marvell [9] (при этом, чтобы добиться скорости шины в 150 Мбайт/с, немного повышается клокинг параллельного АТА на плате диска), то у Seagate уже стоит собственный интегрированный чип с последовательной шиной. Кстати, неподалеку я обнаружил диск Seagate Barracuda ATA V на 30 Гбайт с Serial ATA [20] (напомню, что ранее Seagate анонсировала использование интерфейса Serial ATA только у своих старших моделей емкостью более 80 Гбайт). Использовали транслятор Marvell с «параллельного» контроллера на Serial ATA и прототипы дисков Samsung [10] и WD [11]. Пока неясно, будет ли то же самое в серийных дисках, или это лишь опытные сэмплы.

На стенде NEC [12], 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 [21] (первый мобильный диск!), IBM, Maxtor, Samsung, Seagate и Western Digital [12,20]. Все диски без проблем работали вместе. А на одном из стендов Intel были даже двухпроцессорные серверы плоского конструктива с массивом дисков Serial ATA [14] и возможностью их горячей замены прямо в корзине [15].

Другим важным событием на Форуме было представление варианта окончательной версии спецификации Serial ATA II, публикация которой намечена на четвертый квартал этого года. Serial ATA II идет на смену еще не вышедшей на широкий рынок Serial ATA 1.0. Обогащение текущей версии новыми функциями, предназначенными для обслуживания серверных и сетевых устройств, направлено на ускоренное внедрение этого интерфейса в указанных сегментах рынка. Причем на одном из стендов компании Seagate, Intel и Silicon Image демонстрировали 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 [16].

Поддержка технологии очередности команд (Native Command Queuing) - 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, видимо, самая долгожданная возможность нового стандарта. Она позволяет дисковому накопителю одновременно принимать несколько запросов ввода/вывода от процессора и 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 Serial ATA 1.0 уже обеспечивает запас скорости на годы вперед (см., например, www.ferra.ru/online/system/19510), основными отличиями второй версии стандарта должны стать дополнительные возможности для более эффективной обработки данных. Эти возможности также могут помочь более широкому применению интерфейса Serial ATA и ускорить переход отрасли на Serial ATA не только с Parallel ATA, но даже со SCSI-устройств начального и среднего уровня. Что и подтвердила Intel, выпустив профессиональный контроллер Serial ATA RAID [17] на чипах SI [18] в компанию к высокопроизводительным решениям на Fibre Channel и U320 SCSI.

В спецификации Serial ATA II есть и другие улучшения:

• внеочередное исполнение команд и разбивка/сборка потока данных;

• полное управление окружением, включая управление вентилятором, индикаторами активности, температурным контролем и уведомлением о подключении новых устройств;

• 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;

• возможность эффективного подключения большого количества дисковых накопителей.

Разработка 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 диспетчерское обслуживание 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 года [8]. 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 будут обладать программной совместимостью с существующими операционными системами.

В заключение отметим еще один 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 [22], даже более компактный, чем его аналоги для USB 1.1. А одним из самых значительных (впрочем - давно предвкушаемых) событий 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.