Skip to content

Dyski twarde od A do Z | Forum - Dysk twardy i nie tylko

Increase font size Decrease font size Default font size
Jesteś: News arrow Interfejs arrow Podobieństwa i różnice
Podobieństwa i różnice Utwórz PDF Drukuj Poleć znajomemu
22.11.2008.

Zamieszanie w nazwach 
Gdy oficjalnym standardem został interfejs ATA-2, zaczęły pojawiać się „nazwy handlowe” w rodzaju „Fast ATA” czy „Enhanced IDE”. Miały one znaczenie wyłącznie marketingowe, odnosząc się do sprzętu w jakimś stopniu zgodnego z ATA-2, ale dzięki popularności rynkowej firm używających tych określeń zostały potraktowane i masowo rozumiane jako określenia standardów. Zresztą firmy te, ufne w swoją wielkość i popularność, pozwalały sobie na dość daleko posuniętą elastyczność w stosowaniu się do standardów.
 
Lansowany w swoim czasie przez Quantum interfejs „Fast ATA-2” był całkowicie zgodny z ATA-2, nie wyłączając szybkości – słowo fast miało charakter wyłącznie marketingowy. Z kolei „Fast ATA” Seagate to nieco ograniczone ATA-2 (bez obsługi trybów PIO 4 i multiword DMA 2). Ale największego zamieszania narobiło określenie EIDE (Enhanced IDE), stosowane przez Western Digital. EIDE to oprócz wszystkich funkcji ATA-2 także ATAPI i obsługa dwóch kanałów, tj. czterech urządzeń EIDE. Ta ostatnia funkcja co prawda nie ma żadnego odzwierciedlenia w konstrukcji interfejsu i w całości jest obsługiwana przez BIOS i logikę płyty głównej, tym niemniej została ujęta w specyfikacji EIDE. W ten sposób każda współczesna płyta główna jest zgodna z tą częścią specyfikacji Western Digital, nawet jeśli konstruktor płyty nigdy nie słyszał ani o tej firmie, ani o Enhanced IDE.
Kolejnym źródłem zamieszania stał się, obowiązujący obecnie, standard Ultra ATA. „Ultra DMA-33”, „UDMA” itp. to kolejne marketingowe nazwy, które wprawdzie niekoniecznie odwołują się do standardu, ale dobrze brzmią. Ostatnim marketingowym sloganem jest  DMA-66. A jedyną metodą na połapanie się, z jakim dyskiem naprawdę mamy do czynienia, jest odwołanie się do jego specyfikacji technicznej, w której jasno określone są obsługiwane przez jego interfejs tryby PIO i DMA.

Small Computer System Interface (SCSI) to twór bardziej skomplikowany od stosunkowo prostego interfejsu ATA. Podobnie jak ten ostatni, również i urządzenia SCSI mają wbudowane sterowniki, ale podczas gdy ATA jest praktycznie wyłącznie interfejsem pomiędzy dyskiem a jednostką centralną, SCSI stanowi faktyczną szynę systemową, a inteligentne sterowniki urządzeń i bogaty protokół komunikacji sprawiają, że możliwe jest realizowanie przez SCSI wielu funkcji zupełnie niedostępnych dla urządzeń ATA/IDE, jak choćby wymiana danych pomiędzy urządzeniami SCSI bez pośrednictwa jednostki centralnej. W odróżnieniu od ATA, SCSI zostało zaprojektowane od razu z myślą o szerokiej gamie urządzeń, aczkolwiek w początkowej fazie rozwoju również było dość silnie zorientowane na obsługę dysków.

Bałagan nazewnictwa wewnątrz standardu SCSI ma charakter nieco inny niż w przypadku ATA – poszczególne nazwy nie są „hasłami marketingowymi”, lecz raczej opisową charakterystyką poszczególnych wariantów szerokiej rodziny substandardów, np. „Fast Wide SCSI” czy „Ultra SCSI”. Ułatwia to nieco poruszanie się wśród odmian, oczywiście pod warunkiem znajomości ich podstawowych definicji. Na szczęście, mimo nieprecyzyjnego nazewnictwa, poszczególne substandardy są wystarczająco dokładnie zdefiniowane, a ponadto podporządkowane zasadzie kompatybilności zstępującej.

Standard SCSI został zatwierdzony przez ANSI w 1986 roku i bardzo szybko się zestarzał jeśli chodzi o wydajność – szyna 8-bitowej szerokości, taktowana zegarem 5 MHz, mogła stanowić dobry system komunikacji 12 lat temu, ale wymagania systemów komputerowych, nawet tych „small”, wzrastały bardzo szybko. Dlatego już w 1990 roku ANSI zatwierdziło SCSI-2 jako zapis standardu o wariantach dających szeroki zakres możliwości rozwoju.

SCSI w swoich rozlicznych wariantach w stosunkowo niewielkim stopniu znalazł zastosowanie w PC, z dwu głównych przyczyn. Pierwszą z nich była relatywnie wysoka cena urządzeń SCSI i dodatkowy koszt sterownika. Drugą przyczyną ograniczonego stosowania tego interfejsu w komputerach standardu PC był fakt, że zarówno oprogramowanie systemowe (DOS a później Windows), jak  i architektura samego komputera nie były przystosowane do wykorzystania możliwości SCSI. Tym niemniej interfejs SCSI bywa stosowany w PC, szczególnie w dwu przypadkach: w maszynach wysokiej klasy, w których koszty nie odgrywają krytycznej roli, natomiast oprogramowanie ma szansę wykorzystania funkcji SCSI, oraz, często w uproszczonej wersji, jako interfejs dla urządzeń takich, jak streamery, skanery, dyski magnetooptyczne i inne urządzenia o dużej objętości danych przesyłanych przez interfejs.

Te najpopularniejsze sterowniki SCSI często mają bardzo ograniczony zakres funkcji – zwykle główne ograniczenie polega na tym, że do interfejsu może być podłączone tylko jedno urządzenie nie zaś, jak wynikałoby ze standardu, aż 7. Sterownik taki, zwykle niewspółmiernie tańszy od "pełnoprawnego", obsługuje podzbiór funkcji SCSI-2 wystarczający do wypełnienia przewidzianej dla niego roli, ale tak naprawdę jest jedynie interfejsem – nie obsługuje zarządzania szyną SCSI.
 
EIDE i S.C.S.I. - podobieństwa i różnice
 
Mimo że SCSI powstało nieco wcześniej od swojego konkurenta, jest do chwili obecnej wykorzystywany w dyskach twardych stosowanych w bardziej zaawansowanych systemach komputerowych. Czynnikiem decydującym o wyborze EIDE jest cena. Dyski wykorzystujące ten interfejs są znacznie tańsze, ale czy gorsze? Należy przyjrzeć się bliżej technologii na jakiej bazują obydwa interfejsy. 

 zd7.gif

Technologia

Od strony fizycznego zapisu danych na nośniku magnetycznym pomiędzy dyskami SCSI a EIDE nie ma praktycznie żadnej różnicy. Niższa cena dysków EIDE wynika z zastosowanych w nich mechanizmów oferujących nieznacznie mniejsze osiągi przy przesyłaniu danych. Kolejnym, bardzo istotnym czynnikiem kształtującym cenę tych dysków jest masowość ich produkcji. Jedną z podstawowych zasad ekonomii jest to, że przy większej produkcji koszty są niższe. Tak jak EIDE postrzegany jest jako podstawowe rozwiązanie dla biurkowych komputerów PC, tak SCSI uważany jest za standard dla serwerów plików, stacji roboczych i systemów biurkowych klasy wyższej. Historia ewolucji IDE i SCSI pokazuje rosnącą popularność obydwu standardów. W klasie wyższej rosną możliwości SCSI, natomiast na rynku masowym EIDE zastępuje wcześniejsze generacje SCSI o podobnych pojemnościach i wydajnościach.

Dyski coraz szybsze

Wydajność dysku (zarówno SCSI, jak i EIDE) jest określana głównie przez czynniki mające charakter mechaniczny. Są to: czas pozycjonowania mechanizmu głowicy oraz szybkość obrotowa napędu. Pozycjonowanie określa jak szybko głowica odczytująca dane jest w stanie znaleźć się nad właściwą ścieżką, zaś im większa szybkość obrotowa, tym prędzej dany sektor na tejże ścieżce znajdzie się pod głowicą. Niestety, stałe zwiększanie szybkości obrotowej i zmniejszanie czasu pozycjonowania wymaga zastosowania coraz droższych i wytrzymalszych materiałów.

Kiedy S.C.S.I jest wydajniejsze

W systemach komputerowych posiadających jeden dysk twardy, zakup dysku SCSI jest inwestycją nieco chybioną. Podobna sytuacja zachodzi w przypadku starszych systemów operacyjnych (DOS, wczesne wersje Windows), które nie mają wielozadaniowości. Prawdziwy zysk wydajności wynikający z użycia dysków SCSI będzie widoczny w systemach wielozadaniowych zaopatrzonych w wiele nośników pamięci masowej. EIDE to zasadniczo środowisko jednozadaniowe. Nawet przy zastosowaniu zarządzania magistralą (bus mastering) i funkcjach Ultra DMA, system musi poczekać na wykonanie polecenia przez napęd, tak więc przy posiadaniu wielu dysków EIDE podczas komunikacji komputera z jednym z nich inne czekają dopóki zajęty w danej chwili napęd zakończy swoje zadania. SCSI jest interfejsem inteligentnie zarządzającym zasobami.

Główną jego zaletą jest ustawianie zadań dla dysków w kolejkę. Dysk SCSI po otrzymaniu od systemu zadania odłącza się od interfejsu wykonując przydzielone mu zlecenia, a w tym czasie pozostałe dyski mogą komunikować się z systemem. Ponadto kolejkowanie zadań pozwala na optymalny odczyt danych z każdego dysku. Polega to na tym, że zadania dla każdego dysku są ustawiane nie w kolejności ich otrzymywania, lecz tak, aby droga głowicy danego dysku odczytująca potrzebne w danym momencie dane była jak najkrótsza, co znacznie skraca czas odczytu i oszczędza mechanikę napędu.

Nie jest to jedyna przewaga SCSI nad EIDE. Interfejs SCSI umożliwia kopiowanie danych z jednego urządzenia SCSI na drugie bez udziału procesora. Interfejs SCSI został zaprojektowany do obsługi urządzeń peryferyjnych w ogóle, a nie tylko i wyłącznie nośników pamięci masowej tak jak to jest w przypadku EIDE. Dlatego też w rozbudowanych systemach komputerowych połączenie za pomocą jednego interfejsu wielu urządzeń np. dysków twardych, skanerów, streamerów potrafi przynieść wymierne korzyści. Wspomniana wyżej np. funkcja SCSI kopiowania (SCSI Copy) z urządzenia na urządzenie pozwala wykorzystywać np. podczas skanowania fotografii (oczywiście skanerem SCSI) moc obliczeniową procesora do innych zadań. Jest to realizowane w znacznym stopniu poprzez jeszcze jedną funkcję SCSI, jaką jest możliwość odłączenia od magistrali aktualnie zajętych urządzeń, a tym samym przyporządkowanie jej wolnym urządzeniom. Należy jednak pamiętać o dość istotnym aspekcie. Użycie tanich kart SCSI powoduje, że dodatkowe rozkazy wchodzące w skład interfesju SCSI muszą być wykonywane za pośrednictwem procesora i pamięci komputera, co powoduje paradoksalną sytuację – dobrze skonfigurowana magistrala EIDE może być szybsza od analogicznej SCSI. Dlatego też, gdy najistotniejsza jest wydajność systemu, użycie dysków SCSI o dobrych parametrach nie wystarcza. Konieczne jest uwzględnienie i dopasowanie wszystkich składników magistrali SCSI.

zd8.gif

Macierz 
Macierz dyskowa, to zestaw zwykle 3 – 5 dysków widzianych jako jedno urządzenie logiczne, zapewniający redundancję danych wystarczającą do zabezpieczenia ciągłości pracy systemu w wypadku awarii jednego z dysków. Nie jest to może definicja specjalnie ścisła, ale zupełnie wystarczająca w przypadku najczęściej spotykanych macierzy pracujących w systemie RAID3-RAID5 (zbieżność numerów z liczbą dysków jest zupełnie przypadkowa... poziomy RAID – Redundant Array of Inexpensive Disks – odnoszą się do różnych algorytmów zapewniających nadmiarowość danych i związaną z tym odporność na awarie). Gwoli ścisłości, tzw. dyski lustrzane są najprostszą realizacją macierzy w systemie RAID1.

Realizacje macierzy w świecie serwerów PC (w komputerach końcowych są stosowane raczej rzadko) można podzielić na trzy rodzaje: sprzętowe, programowe i autonomiczne. W pierwszym przypadku, wszystkie funkcje sterowania macierzą, kontrolę rozmieszczenia poszczególnych fragmentów danych i obliczanie odpowiednich sum kontrolnych realizowane są przez „inteligentny”, dedykowany kontroler dyskowy, który również pamięta szczegóły konfiguracji sprzętowej – np. przyporządkowanie poszczególnych dysków do macierzy (przykładem są np. macierze Mylexa, dostępne również jako OEM u nawet najbardziej markowych producentów sprzętu komputerowego). W przypadku macierzy programowych, cała „inteligencja” podsystemu mieści się w driverze właściwym dla danego systemu operacyjnego, podczas gdy sam sterownik może być niemal dowolny (np. „zwykłe” SCSI-2 Adapteca) – w tym systemie macierze realizuje np. Micropolis. Macierze autonomiczne (zwane niekiedy SCSI-TO-SCSI) są realizowane całkowicie zewnętrznie w stosunku do komputera, „inteligencja” jest wbudowana w specjalny moduł sterujący, natomiast całość jest podłączana do zwykłego kontrolera SCSI i widziana jako pojedynczy dysk logiczny.

 
« poprzedni artykuł   następny artykuł »