Контроллеры Ultra100 и FastTrak100 компании Promise

Казалось, что совсем недавно появившийся стандарт ATA66 должен был задержаться на рынке на некоторое время, однако бурное развитие технологий жестких дисков и IDE RAID-систем привело к необходимости еще более повысить скорость передачи данных. Компания Promise, первая представившая Ultra ATA/66 IDE и IDE RAID контроллеры, обновила свои продукты до нового стандарта Ultra ATA/100. Promise Ultra100 Характеристики: Поддерживаемые устройства: Ultra ATA/100, Ultra ATA/33, EIDE, Fast ATA-2, ATAPI Максимальное количество устройств: 4 Шина: PCI Максимальная скорость передачи: пиковая 100 Mбайт/с с дисками стандарта Ultra ATA/100 Требования IRQ: одно прерывание на устройство, поддержка IRQ sharing Поддерживаемые режимы: Ultra DMA 5/4/3/2/1, PIO 4/3/2, DMA 2/1/0 Возможности BIOS устройства: автоматическое определение подключенных дисков, автоматический выбор оптимального (в том числе и UDMA) режима для каждого диска, поддержка устройств объемом до 128 Гбайт, автоматическое определение 80-проводного IDE кабеля для выбора режима UDMA66/100 Особенности устройства: поддержка режима bus mastering, поддержка CRC для Ultra ATA устройств, два канала IDE допускают раздельную установку режимов для Ultra ATA и/или EIDE устройств Поддержка ОС: DOS 5.x и выше, Windows 3.x, Windows 95/98, Windows NT 3.5/4.x, Windows2000 Кабель в комплекте: 80-wire/40-pin IDE кабель Рекомендованная цена $49 Поскольку на плате нет большого количества переключателей и разъемов, то хранить под рукой описание многие наверняка не будут. Специально для них :) Promise нанесла маркировку разъемов "IDE1"/"IDE2" на обратную сторону карты. Теперь можно не переворачивать ПК для нахождения первого порта. Вот только маркировка первых контактов разъемов получилась не очень хорошо - при плотной установке PCI-карт ее не видно. Впрочем, при использовании прилагающегося IDE шлейфа, это не страшно. Дело в том, что в отличие от обычных китайских, он снабжен ключевым выступом, не допускающим неправильную установку. В комплект поставки входят: контроллер, один UDMA66/100 шлейф (80pin), дискета с драйверами, описание. В момент загрузки BIOS контроллера выводит на экран конфигурацию подключенных дисков: Диски нумеруются последовательно, начиная с D0 (Primary Master) до D3 (Secondary Slave). Под Ultra DMA 5 подразумевается Ultra ATA 100, под Ultra DMA 4/3 соответственно Ultra ATA 66/33. Возможны также варианты работы в PIO- и просто (не Ultra) DMA-режимах. При подключении UDMA 66/100 диска обычным 40 проводным шлейфом, контроллер выдаст предупреждение: [WARNING] BECAUSE OF 40-CONDUCTOR CABLE(S) USED. WOULD BE DOWN TO ULTRA33 MODE. PLEASE USE 80-CONDUCTOR CABLE(S) IF ULTRA66 MODE OR ABOVE WANTED! К сожалению, такие параметры, как занимаемая область памяти и прерывание остаются загадкой до загрузки операционной системы - устройство (в отличие от многих SCSI-контроллеров) не выводит их на экран. BIOS контроллера Ultra100 занимает 8 Kбайт в области 0xC000-0xDFFF, так что необходимо заранее проверить, есть ли там место. Например, в сильно загруженных ПК его может не быть. У меня так и получилось при одновременной установке Ultra100 и FastTrak100. Так как на материнской плате был еще и SCSI-контроллер со своим BIOSом, то BIOS FastTrak100 вообще не появился при загрузке. Ввиду того, что порядок назначения ресурсов материнской платой зависит от физического расположения карт в слотах, можно было бы отказаться от неиспользуемого сейчас SCSI BIOS или вообще запретить SCSI контроллер, но проще было просто тестировать по одному контроллеру за раз :) Поскольку работа через INT13 сейчас никого не устраивает по причине низкой скорости, то необходима установка драйверов (хотя даже под Windows 9x диски в принципе и так видны). В комплект входят драйвера для всего семейства Microsoft Windows - 95/98, NT 3.5/4.0, 2000. Для DOS и Windows 3.x драйвера не нужны. Диски, подключенные к Ultra100, могут отключаться в случае бездействия, для этого в комплект драйверов для Windows 9x входит драйвер power management. Есть также драйвер S.M.A.R.T. При этом для просмотра информации можно использовать утилиты типа EZ-S.M.A.R.T. от Micro House Solutions. Была проведена проверка, насколько хорошо поддерживаются другие операционные системы - Windows NT и Windows 2000. Для последней установка устройства прошла как положено - при загрузке система нашла новое устройство и попросила установить дискету с драйверами, что и было сделано. Отметим, что система работала стабильно, интенсивные тесты проводились несколько часов подряд. Контроллер, как и в Windows 98 был помещен в раздел SCSI адаптеров. А вот с Windows NT были проблемы - при установке Ultra100 система вообще не загружалась, причем даже не сообщала синим экраном по какому поводу. Сначала я решил попробовать поставить драйвера до установки устройства, но это не помогло. Тогда я отключил диски от контроллера, но и это не сработало. На самом деле, в конце концов, оказалось (AMI BIOS не очень удачно выводит таблицу PCI устройств), что при установленном контроллере SCSI-адаптер на плате выбирает тоже прерывание, что и видеокарта, а это и вызывает проблемы при загрузке. После установки Ultra100 контроллера в другой PCI-слот, ситуация исправилась: Windows NT успешно загрузилась и проработала под большой нагрузкой 5 часов. Отметим, что, хотя для контроллера Ultra100 отмечена возможность IRQ sharing (т.е. разделения одной линии прерывания с другими PCI картами), для большинства других устройств такой информации, к сожалению нет. Так что установка 4-5 PCI карт в современные материнские платы, даже с 6 слотами, является нелегкой задачей (особенно учитывая встроенные USB и ACPI или даже VGA, сетевые и SCSI контроллеры). Для выявления особенностей Ultra100 мы попробовали выключить режим Ultra100 и сравнить результаты тестов. Также использовалась и предлагаемая Promise утилита кеширования для Windows 98 PTCache. Для управления режимом Ultra100/66/33 использовалась утилита IBMATASW, которую можно найти на http://www.storage.ibm.com/. Она смогла увидеть (и узнать в них IBM :) диски на контроллере Ultra100 под управлением DOS, что, несомненно, говорит о хорошей совместимости Promise Ultra100. Для тестирования применялся компьютер следующей конфигурации: Материнская плата SuperMicro P6DBU Процессор Intel Pentium III 600E 64 Мбайта SDRAM Windows 98SE К контроллеру подключался тестовый диск IBM DTLA 307015 15GB 7200 RPM ATA/100, содержащий один раздел FAT32. Во всех тестах применялись драйвера из комплекта поставки. Операционная система и тестовые утилиты были установлены на другом диске, подключенном к встроенному контроллеру PIIX4e. Тесты проводились 10 раз, результаты усреднялись. Вторые цифры в клетках - % загрузки процессора при выполнении теста. Ultra100 Ultra66 Ultra33 PTCache WinBench 99 Общие Business Disk WinMark 99 (TB/S) 5523, 26.70 5545 5438 6618, 38.69 High-End Disk WinMark 99 (TB/S) 20518, 19.22 20160 19590 19920, 21.32 Disk Transfer Rate:Beginning (TB/S) 36600, 3.49 36600 30200 36600, 3.59 Disk Transfer Rate:End (TB/S) 19720 19800 19800 19733 Disk Access Time (Milliseconds) 12.54, 0.19 12.5 12.5 12.5, 0.19 Disk CPU Utilization (Percent Used)(transfer rate 20000 bytes/sec) 2.01 1.80 1.78 2.04 High-End подробно Disk Playback/HE:AVS/Express 3.4 (TB/S) 13645 13280 11730 16590 Disk Playback/HE:FrontPage 98 (TB/S) 99600 100200 99080 98830 Disk Playback/HE:MicroStation SE (TB/S) 20064 19820 19240 25540 Disk Playback/HE:Photoshop 4.0 (TB/S) 11573 11570 11340 11650 Disk Playback/HE:Premiere 4.2 (TB/S) 20736 20040 21580 14590 Disk Playback/HE:Sound Forge 4.0 (TB/S) 30827 28940 29460 25160 Disk Playback/HE:Visual C++ 5.0 (TB/S) 24755 24730 24340 22860 Как и предполагалось, в случае использования одного диска все "игры" вокруг скоростей 100/66/33 оказались несущественными. Говорить о 50% преимущества Ultra ATA/100 перед Ultra ATA/66 вообще бессмысленно. Единственный случай, когда наблюдается значительное падение скорости: в режиме Ultra33 для линейного чтения, что вполне естественно - в начале диска скорость чтения IBM DTLA с поверхности заведомо больше 33 Mбайт/c. Отметим также и сомнительный смысл в использовании PTCache - скорость заметно выросла только в тесте Business Disk WinMark 99, но при работе с большими файлами (Disk Playback/HE:Premiere 4.2) также заметно упала. Для одновременного теста нескольких дисков мы использовали Adaptec SCSI Bench. Тест немного староват - шкала рассчитана на максимальную скорость в 40 Mбайт/с, что соответствует UltraWideSCSI, однако он считает и большие скорости. Тест позволяет в реальном времени менять количество дисков в тесте и режим - последовательно чтение (в начала диска), чтение одного и того же сектора (для большинства современных дисков сводится к чтению из буфера/кеша диска) или чтение случайных секторов. Несмотря на то, что диски находятся на разных каналах, суммарная скорость заметно ограничивается. Это уже влияние шины PCI 32bit/33 MГц. чья пропускная способность "всего" 133 Mбайт/с. Кстати, если использовать нестандартные частоты FSB (например, 75 или 83 МГц), то с увеличением частоты PCI повысится и ее пропускная способность. Таким образом, можно сказать, что, если сегодня покупать новый IDE контроллер, то лучше ориентироваться на Ultra100. Однако замена существующего контроллера Ultra66 на новый, с поддержкой Ultra100, не даст существенного прироста скорости. Что касается использования старых контроллеров с максимальной скоростью 33MB/s, то даже они вполне работоспособны с большинством жестких дисков предыдущего поколения, когда HDD является единственным устройством на IDE канале. И только совсем новые модели IBM и Seagate могут работать с ними "не в полную силу". Если же у вас два или более диска и/или хочется еще быстрее :), то лучше использовать RAID контроллер, например Promise FastTrak100, о котором мы расскажем далее. Promise FastTrak100 Характеристики: Поддерживаемые устройства: Ultra ATA/100, Ultra ATA/33, EIDE Максимально количество устройств: 4 Шина: PCI Максимальная скорость передачи: пиковая 133 Mбайт/с PCI 2.1 32bit/33 MГц Требования IRQ: одно прерывание на устройство, поддержка IRQ sharing Требования UMA: 32KB в области 0xC000-0xEFFF Поддерживаемые режимы: Ultra DMA 5/4/3/2/1, PIO 4/3/2, DMA 2/1/0 Возможности BIOS контроллера: автоматическое определение и конфигурирование дисков, возможность загрузки с любого массива Уровни RAID: RAID 0 (striping, 1-4 drives), RAID 1 (mirroring, 2 drives), RAID 1 + spare (3 drives), RAID 0+1 (4 drives only), JBOD (spanning, 1-4 drives) Поддержка ОС: DOS/Windows 3.x, Windows 95/98, Windows NT 3.5/4.x, Windows2000 Утилиты: FastBuild для автоматической настройки RAID; FastCheck для мониторинга состояния массивов и дисков Кабель в комплекте: два 80-wire/40-pin IDE Рекомендованная цена: $124 Комплектность аналогична Ultra100: контроллер, два UDMA66/100 шлейфа (80 проводов), 2 дискеты - с драйверами и утилитами, описание. На самом деле, если бы не было маркировки "Ultra100"/"FastTrak100", даже платы контроллеров сложно было бы отличить. Похоже, повторяется история с Ultra66/FastTrak66, которые отличались лишь одним резистором и BIOS. Выше я описал проблему, заключающуюся в том, что одновременно контроллеры Ultra100, FastTrak100 и SCSI на материнской плате не заработали (не было FastTrak100 BIOS). Как оказалось, и один FastTrak100 тоже не мог найти место для своего BIOS, если есть SCSI. Так что перед установкой необходимо проверить: найдется ли в верхней памяти свободный сегмент, размером 32 Кбайта. В моем случае при наличии SCSI его не было: VGA 0xC000-0xCFFF, SCSI 0xD000-0xDFFF, 0xE000-0xFFFF BIOS. Хорошо написанное руководство почти не содержит лишней информации. Много места уделено принципам работы контроллера, описанию возможных проблем и FAQ. Поддержка драйверами аналогична - для DOS/Windows 3.x они не требуются, а для Windows 9x/NT/2000 их нужно установить с прилагаемой дискеты. Поскольку устройство новое, пока есть некоторые ограничения на установке контроллеров: под Windows NT можно установить максимум пару, а вот Windows 2000 допускает использование только одного FastTrak100. Это обещают исправить в следующих версиях BIOS/драйверов. Устройство также позволяет проверять S.M.A.R.T. статус дисков - для этого используется FastCheck RAID Utility. Все функциональные возможности (уровни RAID, автоматическое восстановление и т.п.) полностью аналогичны описанному ранее Promise FastTrak66. Комплект утилит у этих контроллеров также одинаковый. Несмотря на декларирование данной возможности в руководстве, не удалось установить массив из одного диска под Windows NT/Windows 2000. При проведении теста WinBench 99 Disk Transfer Rate система стабильно вылетала в синий экран. Не помогли перестановка в другие слоты, замена процессора, памяти, настройка системы, драйверов и т.п. Под Windows 98 созданный "массив" тем не менее прекрасно работал. Так что, возможно, что драйвера для Windows NT/2000 не совсем корректно написаны. Конечно, случай с одним диском в массиве скорее исключение, но, тем не менее, этот режим не работает, хотя и должен. Поскольку сравнивать этот контроллер пока не с чем, да и отличия от FastTrak66 не сильно велики, посмотрим только, как отличаются по скоростям различные конфигурации RAID (условия тестирования совпадают с вышеописанными для Ultra100): Stripe 1 диск Stripe 2 диска Stripe 3 диска Stripe 4 диска Mirror+Stripe 4 диска WinBench 99 Общие Business Disk WinMark 99 (TB/S) 5278, 26.13 6586, 31.73 6943, 33.22 7255, 34.82 6436, 31.46 High-End Disk WinMark 99 (TB/S) 18600, 19.33 23500, 25.91 24230, 27.99 25350, 29.65 21380, 23.63 Disk Transfer Rate:Beginning (TB/S) (*) 37000, 3.7 74000, 14.2 76000, 17.57 90000, 21.4 74000, 13.6 Disk Transfer Rate:End (TB/S) (*) 18200 36000 55000 75000 36000 Disk Access Time (Milliseconds) 12.73, 0.26 12.93, 0.06 13.33, 0.17 12.9, 0.20 10.8, 0.63 Disk CPU Utilization (Percent Used)(transfer rate 20000 bytes/sec) 11 16.37 16.07 16.63 17.1 High-End подробно Disk Playback/HE:AVS/Express 3.4 (TB/S) 13260 14710 15130 15520 15420 Disk Playback/HE:FrontPage 98 (TB/S) 98150 100780 98780 100710 100800 Disk Playback/HE:MicroStation SE (TB/S) 18980 21650 20870 22630 20680 Disk Playback/HE:Photoshop 4.0 (TB/S) 11370 15520 17660 19730 13400 Disk Playback/HE:Premiere 4.2 (TB/S) 16660 21400 21980 21630 18360 Disk Playback/HE:Sound Forge 4.0 (TB/S) 22300 36510 39300 41300 27500 Disk Playback/HE:Visual C++ 5.0 (TB/S) 22440 28850 27010 28250 25720 (*) поскольку графики чтения имеют ярко выраженную форму "пилы" (кстати, меняющую фазу если тестировать несколько раз см.), то мы подправили эти цифры для большего соответствия реальным результатам, поскольку программа выбирала на наш взгляд не совсем правильные. Представим информацию таблицы в виде % прироста относительно базового однодискового варианта: Stripe 2 диска Stripe 3 диска Stripe 4 диска Mirror+Stripe 4 диска WinBench 99 Общие Business Disk WinMark 99 (TB/S) 24.78 31.55 37.46 21.94 High-End Disk WinMark 99 (TB/S) 26.34 30.27 36.29 14.95 Disk Transfer Rate:Beginning (TB/S) 100.00 105.41 143.24 100.00 Disk Transfer Rate:End (TB/S) 97.80 202.20 312.09 97.80 Disk CPU Utilization (Percent Used) 48.82 46.09 51.18 55.45 High-End подробно Disk Playback/HE:AVS/Express 3.4 (TB/S) 10.94 14.10 17.04 16.29 Disk Playback/HE:FrontPage 98 (TB/S) 2.68 0.64 2.61 2.70 Disk Playback/HE:MicroStation SE (TB/S) 14.07 9.96 19.23 8.96 Disk Playback/HE:Photoshop 4.0 (TB/S) 36.50 55.32 73.53 17.85 Disk Playback/HE:Premiere 4.2 (TB/S) 28.45 31.93 29.83 10.20 Disk Playback/HE:Sound Forge 4.0 (TB/S) 63.72 76.23 85.20 23.32 Disk Playback/HE:Visual C++ 5.0 (TB/S) 28.57 20.37 25.89 14.62 Судя по этим цифрам, наиболее оптимальным вариантом будет использование двух дисков в Stripe. Скорость линейного чтения 74-35 Mбайт/с достаточно велика и в среднем достигает половины пропускной способности стандартной PCI шины; дальнейший рост уже не так заметен. Ну а если нужен максимум, что ж - покупайте корпус побольше (IDE RAID, в отличие от SCSI, сложно вынести в отдельную коробку) и 4 самых быстрых сегодня диска серии IBM DTLA, тогда можно будет сказать, что это самое лучшее для обычного ПК без SCSI и PCI64. В качестве дополнительного параметра настройки можно использовать выбор размера блока при работе дисков в режиме Stripe. Блок может быть размером от 0.5 Kбайт до 1 Mбайт (т.е. 0.5, 1, 2, 4, ...1024 Kбайт). Стандартным вариантом считается 64 Kбайт. Для примера мы провели тесты при размере блока 4 Kбайт и 512 Kбайт на Stripe с двумя дисками. Заметим, что результаты сильно зависят и от файловой системы. Точнее от размера ее кластера. 64 Kбайт 4 Kбайт 512 Kбайт WinBench 99 Общие Business Disk WinMark 99 (TB/S) 6586, 31.73 5942, 29.84 6544, 32.2 High-End Disk WinMark 99 (TB/S) 23500, 25.91 20300, 24.00 23060, 25.16 High-End подробно Disk Playback/HE:AVS/Express 3.4 (TB/S) 14710 12700 15940 Disk Playback/HE:FrontPage 98 (TB/S) 100780 99580 99420 Disk Playback/HE:MicroStation SE (TB/S) 21650 21640 21160 Disk Playback/HE:Photoshop 4.0 (TB/S) 15520 14580 15960 Disk Playback/HE:Premiere 4.2 (TB/S) 21400 15740 19720 Disk Playback/HE:Sound Forge 4.0 (TB/S) 36510 26980 29820 Disk Playback/HE:Visual C++ 5.0 (TB/S) 28850 25060 27440 Преобразование таблицы в % изменения от базового варианта c блоком 64 Кбайта поможет понять, как и на что влияет размер блока Stripesetа: 4 Kбайт 512 Kбайт WinBench 99 Общие Business Disk WinMark 99 (TB/S) -9.78 -0.64 High-End Disk WinMark 99 (TB/S) -13.62 -1.87 High-End подробно Disk Playback/HE:AVS/Express 3.4 (TB/S) -13.66 8.36 Disk Playback/HE:FrontPage 98 (TB/S) -1.19 -1.35 Disk Playback/HE:MicroStation SE (TB/S) -0.05 -2.26 Disk Playback/HE:Photoshop 4.0 (TB/S) -6.06 2.84 Disk Playback/HE:Premiere 4.2 (TB/S) -26.45 -7.85 Disk Playback/HE:Sound Forge 4.0 (TB/S) -26.10 -18.32 Disk Playback/HE:Visual C++ 5.0 (TB/S) -13.14 -4.89 Видно, что, как при уменьшении, так и при увеличении размера блока, в общем наблюдается снижение производительности. Оно, скорее всего, связано с увеличением внутренних накладных расходов контроллера, поскольку для 4 Kбайт блоков приходится делать больше операций, а использование 512 Kбайт блока для большинства данных задач не оправдывается и не дает технологии Stripe развернуться в полую силу. Таким образом, для каждой конкретной конфигурации и задачи вполне можно найти наиболее оптимальный вариант. Однако и стандартный вариант с блоком 64 Кбайта не так уж и плох для многих приложений. Итак, Promise удалось поддержать славу FastTrak66 и выпустить новый контроллер с поддержкой последних стандартов интерфейса IDE/ATA, не растеряв положительных качеств FastTrak66. Растущая популярность RAID решений на IDE дисках обеспечит устойчивый спрос на такие продукты. Остается только пожелать компании фирме поддерживать не только пользователей операционных систем компании Microsoft. Жесткие диски предоставлены компанией "Ф-Центр"