Сравнительный анализ интерфейсов подключения периферийных устройств

Сравнительный анализ интерфейсов подключения периферийных устройств

Борьба интерфейсов подключения периферийных устройств ввода/вывода и хранения информации началась, когда перед компьютером замаячила перспектива стать персональным, т. е. доступным и ориентированным на приложения, невзыскательные к ресурсам и скорости исполнения. SCSI всегда был более дорогой альтернативой IDE хотя бы в силу своей декларируемой производительности. Благодаря то ли цене, то ли действиям производителей готовых систем, то ли общественному мнению или всему сразу областью применения SCSI постепенно стали считаться исключительно серверы высокого уровня и специализированные рабочие станции. Более того, громкие анонсы новых протоколов передачи данных создали представление, что EIDE является не только более дешевым, но и не уступающим SCSI по скорости решением. Ниже пойдет речь о родовых различиях двух интерфейсов и их «профессиональной» пригодности в современных задачах широкого спектра.

Выписка из «истории болезни»

Термин Integrated Device Electronics, или IDE, стал синонимом недорогой дисковой подсистемы. Массовое распространение интерфейса, несколько поколений ценовых войн и история развития аппаратных и программных средств привели к тому, что сейчас около 90% всех PC стандартно снабжены контроллером жесткого диска IDE и используют накопители EIDE. Процессоры стали в сотни раз быстрее, емкость жестких дисков увеличилась в той же пропорции, а вот скорость передачи данных между диском и PC через контроллер IDE возросла примерно раз в десять, и сам контроллер в общих чертах остался тем же. На заре развития интерфейса для ускорения передачи данных IBM применила режим программируемого ввода/вывода (PIO), подразумевающий участие центрального процессора в транзакциях между системой и накопителем. Все остальные функции процессора на это время приостанавливаются. PIO — это однозадачный подход. IDE — это тоже однозадачный подход, в него с самого начала заложен принцип: один интерфейс — одна инструкция. Гармонично довершала картину актуальная тогда операционная система DOS, также являвшаяся однозадачной. Напротив, SCSI (Small Computer System Interface) изначально был построен по «интеллектуальному» принципу. Адаптеры выполняют передачу данных, управляя шиной в режиме прямого доступа к системной памяти (Bus Master), а устройства активизируются «по необходимости». Это освобождает ресурсы процессора для выполнения других задач и позволяет осуществлять доступ к нескольким дискам одновременно. Предпринятое Western Digital со товарищи введение в начале 90-х стандарта Enhanced IDE расширило спектр совместимых устройств, привнесло двухканальную схему работы и способность к управлению шиной. Родовая травма «однозадачности» не помешала массовому распространению действительно быстрых и дешевых EIDE-устройств, а также мифа об их самодостаточности и адекватности современным задачам. Разработка новых протоколов передачи данных продолжает время от времени увеличивать предельные значения скоростей, теоретически доступных по интерфейсу EIDE.

К несчастью, скорость передачи данных отдельным устройством ввода/вывода — не единственный фактор, имеющий значение для производительности системы в целом, а часто — и не определяющий. Стандарту Enhanced IDE по-прежнему не хватает оснований считаться интерфейсом, удовлетворяющим требованиям современного скоростного PC. Пресловутое десятикратное отставание в прогрессе скорости контроллеров IDE от CPU, известное как I/O Gap, привело к тому, что процессоры большинства PC часто расходуют время на холостые циклы ожидания данных от подсистем ввода/вывода. Зато компьютеры получаются действительно дешевые.

PIO и Bus Master

Существует два механизма передачи данных адаптером от устройства хранения информации в системную шину: процессорный, или программируемый ввод/вывод (PIO) и ввод/вывод с использованием способности самого устройства захватывать шину, управлять ею и загружать данные непосредственно в системную память (Bus Master DMA).

Первый, классический способ приема данных от устройства состоит в том, что процессор выполняет команду чтения порта, считывает байт или слово данных в свой регистр, после чего переписывает его в память, затем повторяет эту процедуру до тех пор, пока вся необходимая информация не будет считана из устройства в память. Типичным примером реализации PIO являются IDE-контроллеры, практически без изменений прожившие с нами последнее десятилетие. При работе IDE-контроллера процессор отвечает за передачу данных, в это время выполнение других его функций приостанавливается. Проблема в том, что, кроме общения с периферийными устройствами хранения данных, CPU должен осуществлять множество других действий. В многозадачных операционных системах особенно накладно использовать процессор исключительно для операций ввода/вывода. Поэтому контроллеры внешних устройств стали наделяться возможностями, замещающими функции процессора. В стандарт интерфейса ввода/вывода Enhanced IDE, помимо расширения класса обслуживаемых устройств (жесткие диски, CD-ROM, магнитооптические и ZIP-накопители и т. д.) и увеличения их количества до четырех — по два на каждом из двух возможных каналов, была внесена функция управления системной шиной. Процессор программирует контроллер EIDE, указывая ему, откуда он должен взять данные и куда в память их положить. Затем контроллер захватывает управление шинами PCI и памяти и выполняет операции по считыванию данных с жесткого диска или CD-ROM непосредственно в память в режиме прямого доступа (DMA — Direct Memory Access). При таком способе обмена данными процессор свободен после выдачи команд контроллеру EIDE и занимается другими задачами.

Тем не менее, даже наделенный свойством управления шиной интерфейс EIDE сохранил свой главный недостаток, будучи по своей природе однозадачным. EIDE хорош для операционных систем, таких, как DOS и ранняя Windows, которые сами являются однозадачными, так как он в состоянии выставить в определенный момент времени ровно один запрос ввода/вывода. Многозадачные среды, такие, как OS/2, NT, Windows 95 или NetWare, не только упростили работу с приложениями, но и сделали очевидным преимущество применения контроллеров, обслуживающих множественные запросы к данным. А это под силу только SCSI.

Что же касается EIDE, то, недорогой и ограниченный в применении, он только некоторыми чертами отдаленно напоминает своего более развитого соперника. Функция Bus Master наделяет интерфейс EIDE SCSI-подобными свойствами. Само расширение интерфейса IDE до двух независимых (что тоже неочевидно) каналов, обслуживающих одновременно выполнение двух запросов к двум из четырех устройств, вносит некоторый параллелизм и дает определенный выигрыш в производительности. Однако это далеко не то же самое, что запустить семь параллельных запросов к устройствам на одном контроллере SCSI! Характерно, что реализация одновременного обслуживания двух запросов к устройствам на двух независимых каналах EIDE, заложенная в основу интерфейса, до недавнего времени имела некоторую поддержку под Windows 95 только для контроллеров Intel PIIX. В других случаях операционная система не могла обращаться более чем к одному устройству EIDE в каждый момент времени, что, конечно же, сказывалось на производительности системы в целом, особенно при наличии медленных (по сравнению с жесткими дисками) устройств вроде приводов CD-ROM или стримеров. Можно надеяться, что со стандартизацией интерфейсных чипов и улучшением программной поддержки со стороны операционных систем EIDE сможет обеспечивать и одновременный поканальный доступ к устройствам, и эффективное управление системной шиной, но ему все равно будет далеко до возможностей SCSI.

Многозадачность

Важнейшей характеристикой производительности используемых в PC контроллеров ввода/вывода является способность к одновременной обработке данных нескольких приложений. В компьютере много устройств, несоответствие скоростей которых составляет несколько порядков. Процессор мощностью в сотни MIPS, в течение десятков миллисекунд ожидающий отработки запроса ввода/вывода, подобен Ferrari, вздумавшему полетать по проселкам Фастовского района. Десять лет назад процессору нужно было 100 мс для формирования запроса ввода/вывода к одному диску, отработка запроса занимала также около 100 мс. Сегодня на запрос требуется 1 мс, на отработку же инструкции уходит порядка 10 мс. В однозадачной среде 9 мс, или 90% времени, составляет время ожидания. В многозадачной среде вместо ожидания отработки инструкции процессор переключается на другую задачу, генерирует новый запрос и т. д. Одновременная обработка различных инструкций многократно повышает производительность дисковой подсистемы. Контроллер Enhanced IDE по-прежнему работает только с одним устройством ввода/вывода в каждый момент времени. Отсутствие механизма параллельной обработки нескольких потоков данных и реальной поддержки операций ввода/вывода в режиме DMA без участия центрального процессора — основной бич дисковой EIDE-подсистемы и ее «черная метка». В действительности не подвергается сомнению преимущество SCSI перед EIDE — иначе почему в высокоуровневых системах и серверах баз данных сплошь используется только SCSI? Вопрос состоит в том, имеет ли смысл применение SCSI-устройств в настольных компьютерах, типичным приложением для которых является работа в Internet. Ответ — однозначно. Причин несколько, но самыми весомыми являются две. Во-первых, SCSI — это интерфейс, реализующий множественные одновременные запросы к устройствам на одной шине. Во-вторых, SCSI реально обеспечивает управление шиной в режиме Bus Master с минимальной нагрузкой на центральный процессор. Когда жесткий диск и CD-ROM подсоединены к одному интерфейсу SCSI, медленное позиционирование головок привода компакт-дисков не сказывается на быстродействии операций с жестким диском, поскольку устройство SCSI отключается от шины, пока не наступает готовность к передаче данных. Сколько бы ни было на шине SCSI-устройств, активизация, или подсоединение к шине каждого из них, производится самим устройством только при передаче данных. Поскольку поток информации с жесткого диска измеряется несколькими мегабайтами в секунду (и для отдельно взятых дисков EIDE и SCSI с одинаковыми механическими характеристиками идентичен), то даже относительно недорогого контроллера Ultra SCSI с пропускной способностью до 20 MBps достаточно для обеспечения полноценной параллельной работы двух-трех накопителей SCSI на одной шине. Необходимость в более дорогом контроллере Ultra/Ultra2 Wide SCSI с его запасом производительности в 40/80 MBps может возникнуть разве что при интенсивной обработке мультимедийной информации.

Если способность к отключению от шины заметно повышает эффективность SCSI-систем с несколькими устройствами хранения данных, то другая особенность относится к оптимизации запросов к информации, расположенной на одном накопителе. Электроника передовых жестких дисков SCSI, как, например, технология Serpentine в дисках Western Digital Enterprise, реализует так называемую управляемую очередь команд, когда порядок выполнения инструкций и последовательность перемещения головок оптимизируются самим накопителем.

Многозадачность в настольных системах

Если аргументы в пользу SCSI в противовес EIDE в многопользовательских средах обычно не вызывают возражений, то в отношении «одноместных» настольных PC обсуждение многозадачности и смысла применения SCSI обычно прекращается под натиском ценовых аргументов сторонников «экономичных» решений.

Рассмотрим типичный набор действий владельца PC при работе с современными приложениями. Пользователи настольных систем под управлением Windows 9х попадают в многозадачную среду сразу после нажатия кнопки Power. За то время, пока система приходит в готовность, успевают стартовать несколько системных приложений, открываются окна и т. д. Далее просвещенный пользователь начинает свою работу с сеанса посещения Сети. Как правило, устанавливается коммутируемое соединение по модему с Internet-провайдером запуском программы удаленного доступа. После этого проверяется почта и загружается броузер. Для просмотра файлов, подшитых к сообщениям, запускаются: Word для чтения пресс-релиза, Adobe Acrobat для знакомства с эскизом рекламы, WinZip для распаковки чужих прайс-листов и Excel для их прочтения, при этом что-то сохраняется на диск. За какие-то пару минут запущенными оказываются с десяток задач. Таким образом, сложно отстаивать аргумент, что рядовой пользователь настольного ПК работает в однозадачной среде.

Апологеты истинной многозадачности считают подобный расклад примером «псевдомногозадачной» последовательной работы с приложениями в многооконном интерфейсе — с одним приложением в одном окне в один момент времени. В качестве контрпримера достаточно вспомнить, сколько времени скачивались очередной Service Pack или драйверы к видеокарте. При этом вы, наверняка, делали что-то еще, пребывая в ясном и активном уме. Обилие интересной и, что характерно, объемной информации в Сети (графика, видео, аудио) позволяет с толком заполнить любой промежуток времени, запустив несколько копий броузера. Это ли не многозадачность? Такие условия работы типичны сегодня для многих настольных PC, подавляющее большинство которых оснащены накопителями EIDE, плохо пригодными к одновременной работе с приложениями различной природы, в отличие от SCSI-систем. Почему-то считается, что оптимизация операций ввода/вывода данных свойственна только мэйнфреймам и рабочим станциям. Тем не менее технологии ввода/вывода данных — узкое место всех без исключения PC, а с изменением состава типичных современных приложений и увеличением объема получаемой и преобразуемой информации проблема охватывает и персональные системы.

Анатомия заблуждения

Вообще говоря, главной задачей PC является обработка данных. Применение в качестве хранилища информации жесткого диска — механического в своей основе устройства — является сильным тормозящим фактором. Поэтому во всех ОС часть системной памяти резервируется под кэш, в котором располагаются «наиболее часто используемые» данные, что позволяет обойтись без повторного обращения за ними к жесткому диску. Потому инвестиции в системную память благотворно сказываются на ускорении работы компьютера. Больше памяти — больше кэш — реже приходится обращаться к диску. Тем не менее невозможно разместить в оперативной памяти всю необходимую информацию, поэтому в дополнение к кэшу в операционных системах организуется файл подкачки (swap file) на жестком диске, куда сбрасываются данные неактивных приложений. Нетрудно догадаться, что swap file — одно из самых посещаемых мест на диске. Чем быстрее при этом работает жесткий диск, тем меньше времени уходит на приведение компьютера в полностью боеспособное состояние. Так что скоростной диск — еще одна хорошая инвестиция в PC. А лучше — два скоростных диска, отдельно для приложений и часто изменяемых данных.

Броузеры также кэшируют информацию из Web и сохраняют ее на диске, благодаря чему ускоряется повторная загрузка страниц. Таким образом, кэш броузера — еще одна «горячая точка». Да мало ли разных файлов формируется на диске при комплексной работе с PC во время просмотра, записи, печати, редактирования содержимого Web-страниц — спул-файл печати, файл сканированного или захваченного образа и т. д. Все это в конечном счете — операции ввода/вывода, замкнутые на одно из самых медленных устройств PC — жесткий диск. Большая часть современных PC снабжена одним жестким диском EIDE и одним накопителем CD-ROM, которые хорошо если подсоединены к разным каналам. Часто из копеечной экономии их подключают к разъемам одного и того же кабеля. Как было сказано, основная проблема интерфейса EIDE — это возможность обработки ровно одного запроса ввода/вывода в каждый момент времени, и пока выполнение одной системной команды не закончится, любое устройство остается недосягаемым для остальных операций. Если учесть, что типичное время только позиционирования головок привода CD-ROM составляет сотни миллисекунд, то разнести два устройства по разным каналам IDE — это уже большое благо. Накопители EIDE, к сожалению, далеко не такие быстрые, как может показаться после чтения анонсов. Несмотря на примелькавшиеся цифры 33 MBps или 66 MBps, таких показателей не достигает даже внутренняя пиковая скорость работы жесткого диска. Что касается реалий, то хорошо, если при чтении непрерывно записанных файлов устойчивая скорость передачи составит около 10 MBps, а вообще говоря, с учетом времени позиционирования головок средняя скорость потока данных с диска обычно не превышает одного-двух мегабайт в секунду. При этом все обращения к диску производятся последовательно. Представьте, что вы надеялись совместить в системе с одним диском EIDE запись содержимого жесткого диска (поток чтения) на CD-R (поток записи) с блужданием по Сети (поток кэширования на диск) и редактированием текстового документа (поток записи в файл подкачки), используя два последних занятия для заполнения паузы. В условиях последовательного выполнения команд ввода/вывода в неконтролируемом порядке сохранить непрерывность потока записи на CD-R малореально, и быстро понять это помогут несколько испорченных заготовок. Еще одним большим заблуждением в отношении EIDE является то, что наименование Ultra DMA свидетельствует о работе устройства в режиме управления шиной и прямого доступа к памяти (DMA), и ресурсы центрального процессора автоматически перераспределяются для работы с другими приложениями. В действительности в большинстве PC устройства Ultra DMA как работали много лет назад, так и продолжают работать в режиме программного ввода/вывода под управлением процессора (PIO), делая нереальным эффективное совмещение нескольких видов деятельности. Для реализации функции DMA производителям (сборщикам) компьютеров нужны особые драйверы устройств Bus Master, установка и наладка которых нередко оказывается непростым делом. Виноватыми могут быть и разработчики драйверов, и производители EIDE-устройств, но кому интересны отговорки? Функция Bus Master, поддерживаемая контроллером SCSI, позволяет уменьшить нагрузку на центральный процессор и его участие в передаче данных, высвобождая вычислительные ресурсы для прочих ресурсоемких задач. Даже для простейших контроллеров SCSI типичная загрузка процессора при копировании большого файла будет ниже, чем при использовании жесткого диска EIDE.

В двух словах

Скорость передачи данных отдельно взятым устройством — не единственный показатель, формирующий представления о современном PC. Реализация многозадачности — гораздо более эффективный способ справиться с потоками данных, обрабатываемых современными приложениями, и ликвидировать разницу между производительностью быстрых процессоров и пропускной способностью периферии. Передача управления системной шиной самим устройствам ввода/вывода — шаг к избавлению процессора от рутинных, пожирающих ресурсы операций пересылки данных. Enhanced IDE в роли заменителя SCSI смотрится сносно только с прикрепленным ценником. Время идет, адаптеры SCSI тоже дешевеют. Новое поколение высокоинтегрированных чипов и материнских плат со встроенной поддержкой SCSI предоставляет экономичную альтернативу дорогостоящим решениям SCSI.

Дисководы EIDE и SCSI внешне похожи, но работают по-разному.Чтобы помочь вам сделать правильный выбор, мы ответим на вопросы об этих двух технологиях. Еще совсем недавно выбор жесткого диска или дисковода CD-ROM не представлял сложной задачи. Просто потому, что большого выбора практически не было. Когда вы покупали новую систему, она, как правило, укомплектовывалась жестким диском с интерфейсом IDE, если только вы специально не просили установить диск SCSI. Впрочем, без необходимости (например, для файл-сервера или мощной рабочей станции) никто и не стал бы просить об этом, потому что SCSI-устройства были гораздо дороже накопителей с интерфейсом IDE. В настоящее время возможности интерфейса IDE расширились, он превратился в Enhanced IDE (EIDE), а SCSI стал доступнее по цене, так что появился реальный выбор. EIDE и SCSI — это две основные шинные технологии для подключения к системе жесткого диска или накопителя CD-ROM. Интерфейс EIDE шире распространен, поскольку он (так уж исторически сложилось) дешевле и его проще конфигурировать. Однако SCSI, вообще говоря, работает быстрее, является более гибким и допускает большие возможности расширения. Прежде чем решить, каким путем идти (или довериться в этом вопросе продавцу ПК), вам нужно познакомиться с особенностями каждой технологии. Из сети America Online и других сетевых служб были взяты вопросы об EIDE и SCSI. В поисках ответов на них и в процессе тестирования в нашей лаборатории новейших систем мы узнали много удивительного о том, как работают эти технологии, и в том числе о том, как они не работают.

В.: Что такое EIDE?

О.: Приготовьтесь отведать кушанье из компьютерных аббревиатур. Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics) появился в середине 80-х годов в качестве недорогого способа подключения к ПК одного или двух жестких дисков. Программная и аппаратная части интерфейса IDE были разработаны так, чтобы обеспечивалась совместимость с дисковым контроллером машины PC AT производства корпорации IBM. Позже Институтом ANSI был принят соответствующий стандарт на интерфейс под названием AT Attachment (ATA). В большинстве случаев сокращения IDE и ATA обозначают один и тот же стандарт, однако IDE употребляется чаще. Ну, вы все еще голодны? Тогда следующая аббревиатура — Enhanced IDE (EIDE). Этот стандарт объединяет в себе четыре важных функции, позволяющие интерфейсу IDE приблизиться к более совершенному SCSI (речь о котором пойдет дальше).

Во-первых, внесенные в спецификацию ATA улучшения (она получила имя ATA-2) позволили превзойти максимальную скорость передачи данных интерфейса IDE. Некоторые производители жестких дисков, среди которых компании Quantum и Seagate, для обозначения своих высокопроизводительных изделий применяют термин Fast ATA. Во-вторых, стандарт ATA Packet Interface (ATAPI) позволяет подключать к интерфейсу EIDE не только жесткие диски, но и другие устройства. В-третьих, системы с интерфейсом EIDE имеют новую BIOS, реализующую доступ к НЖМД объемом более 528 Мбайт, что с обычным IDE-адаптером было невозможно.

И, наконец, в-четвертых, EIDE-системы могут содержать до двух контроллеров (каналов), к каждому из которых можно подключить по паре периферийных устройств. Обычно первичный контроллер используется для одного или двух НЖМД, а вторичный обслуживает такие устройства, как накопители на магнитной ленте или дисководы CD-ROM. Вся периферия должна находиться внутри ПК. Очень важно помнить следующее: если продавец упоминает в своей речи термин EIDE, это означает, что он имеет в виду аппаратный интерфейс IDE, поддерживающий одно или несколько из вышеперечисленных нововведений, но совсем не обязательно все четыре. Выяснить точно, какие именно функции EIDE имеет ваш интерфейс, бывает нелегко. Неопределенные стандарты и отсутствие универсальной терминологии еще более усугубляют эту проблему. Путаницу вносят также спецификации продукта и основной BIOS, по которым порой бывает невозможно выяснить, какие режимы поддерживаются. Например, вполне вероятно, что EIDE-плата ISA (Industry Standard Architecture) будет работать с большими жесткими дисками и накопителями ATAPI, однако медленная шина ISA не позволит обеспечить высокую скорость передачи данных, присущую этим дисководам. Разработчик первой спецификации IDE, компания Western Digital, чтобы избежать подобных неясностей, продвигает программу введения логотипа EIDE. Но наличие логотипа EIDE будет говорить лишь о минимальном соответствии стандарту, а не о конкретной совместимости или показателях быстродействия. Кроме того, как упоминалось выше, продукт с логотипом EIDE может поддерживать лишь некоторые из четырех нововведений, а производители предпочитают рекламировать свою продукцию как EIDE, даже не имея права на использование соответствующего логотипа. Хорошая новость (ведь должны же быть и хорошие новости) заключается в том, что интерфейс IDE нередко бывает встроен в системную плату ПК и иногда обеспечивает некоторые функции EIDE. Так, если вы покупаете жесткий диск EIDE, вам не придется тратиться на контроллер, обычно необходимый, например, для SCSI-диска. На системной плате может быть и второй контроллер EIDE, обслуживающий дисковод CD-ROM, стример или оба эти устройства.

В.: Ну, хорошо, а что такое SCSI?

О.: Интерфейс SCSI (Small Computer System Interface) разработан в начале 80-х годов как стандарт для подключения к компьютеру до шести периферийных устройств, в том числе и жестких дисков. Сегодня этот интерфейс чаще всего встречается в мощных ПК и рабочих станциях, кроме того, он встроен в компьютеры Apple Macintosh. SCSI поддерживает множество различных типов устройств: жесткие диски, сканеры, оптические накопители, дисководы CD-ROM, принтеры и даже другие компьютеры.

Когда говорят об интерфейсе SCSI, то обычно подразумевают SCSI-2 (известный также как Fast SCSI) со скоростью передачи 10 Мбайт/с. Он довольно долго был не слишком распространен из-за проблем совместимости с периферийными SCSI-устройствами. Существует также стандарт Fast-Wide SCSI, имеющий скорость передачи данных до 20 Мбайт/с, но его редко встретишь где-либо, кроме мощных файл-серверов. И еще реже возникает желание приобрести его, особенно когда узнаешь, сколько он стоит.

В целом SCSI обычно обходится дороже, чем EIDE. Лишь немногие системы поставляются с контроллером SCSI на системной плате, поэтому сперва потребуется заплатить от 50 до 300 долл. за хост-адаптер. Несмотря на непрерывное снижение цен на SCSI-диски они обычно стоят на 5—15% дороже дисков EIDE той же емкости. Однако устройства SCSI работают быстрее, чем EIDE-диски, поскольку они изначально создавались для высокопроизводительных рабочих станций и серверов. Даже если в вашей системе уже есть периферийные устройства с интерфейсом IDE или EIDE, в частности жесткий диск, это не препятствие для установки SCSI. Например, можно установить контроллер SCSI для дисковода CD-ROM или скоростного ленточного накопителя и при этом оставить в ПК уже содержавшиеся в нем адаптер EIDE и НЖМД. Контроллеры двух типов будут нормально" сосуществовать" друг с другом, если нет конфликтов по каналам ввода-вывода, линиям запроса прерывания и адресам памяти.

В.: В моей машине небольшой жесткий диск IDE, а я хотел бы нарастить объем дисковой памяти. Могу ли я добавить в систему новый диск EIDE, сохранив старый? Нужно ли при этом также покупать EIDE-контроллер?

О.: Как правило, в систему можно добавить EIDE-диск в дополнение к уже установленному. Однако IDE-дисководы некоторых марок настолько «разборчивы», что могут отказаться работать вместе с накопителем другой марки. Или будут работать лишь в том случае, если НЖМД одной определенной фирмы будет ведущим, а другой — ведомым накопителем. Все зависит от конкретного сочетания моделей дисков, поэтому вам надо или посоветоваться с кем-то, кто уже проделывал этот опыт, или попытаться поэкспериментировать самому, а в случае неудачи вернуть новый накопитель продавцу. Но даже если оба НЖМД хорошо «уживаются» друг с другом, старый IDE-диск, скорее всего, будет работать медленнее, чем любой новый из имеющихся на сегодняшний день дисков с интерфейсом EIDE.

Некоторые контроллеры EIDE при подключении к ним двух жестких дисков выбирают наивысшую из скоростей передачи данных, которая доступна обоим дискам. Это будет замедлять работу ПК до скорости, определяемой скоростью старого диска. Другие контроллеры работают с каждым накопителем на скорости, максимальной именно для него. Если ваш контроллер попадает в первую группу, то новый жесткий диск не будет работать в полную силу, и вы не получите той производительности, за которую заплатили.

Кроме того, чтобы проявились преимущества в скорости диска, ваш IDEили EIDE-контроллер должен поддерживать функции нового НЖМД. К примеру, даже если новый жесткий диск EIDE может работать в режиме программируемого ввода-вывода данных PIO Mode 3, никакого увеличения производительности без поддержки этого режима контроллером вы не получите. К сожалению, нельзя просто определить, поддерживают ли EIDE-адаптер и НЖМД высокопроизводительные режимы PIO Mode 3 или 4. Лучшее, что можно предпринять, это посмотреть спецификации или проконсультироваться у поставщика оборудования. Не исключены проблемы и при добавлении в систему жесткого диска объемом более 528 Мбайт. Если в ПК установлен старый IDE-контроллер, BIOS может не воспринять НЖМД свыше 528 Мбайт. Следует еще раз подчеркнуть: трудно точно определить, какие функции поддерживает ваша система. Для ПК, выпущенного до лета 1994 г., вероятнее IDE-система, а не EIDE. Но это не означает, что у вас нет выбора. Если в вашей машине BIOS записана во флэш-ПЗУ, можно осуществить модернизацию программно. Или связаться с поставщиком системы и выяснить, есть ли у него микросхемы с новой BIOS. Существует также программное решение — применить пакет Disk Manager фирмы OnTrack Computer Systems. В случае, когда ни один из перечисленных вариантов вам не подходит, купите плату расширения EIDE, имеющую собственную BIOS.

В.: На моей системной плате установлен контроллер EIDE, поэтому я приобрел накопитель CD-ROM EIDE (ATAPI). Как лучше всего его подключить?

О.: В зависимости от конфигурации вашей системы подключение дисковода CD-ROM через тот же кабель, что и НЖМД, может значительно снизить производительность системы или даже привести к ее полному останову. Как отмечалось в ответе на предыдущий вопрос, некоторые EIDE-контроллеры устанавливают скорость обмена данными, максимальную для обоих подключенных устройств, а дисководы CD-ROM

— это довольно медленные устройства.

Что еще хуже, включение 32-разрядного доступа к жесткому диску сделает невозможной работу с накопителем CD-ROM по тому же каналу. Это означает, что дисковод CD-ROM нельзя подключать к тому же разъему и тем же кабелем, что и НЖМД. При запуске Windows в защищенном режиме драйвер 32-разрядного доступа к диску должен быть единственной программой для обмена данными с контроллером, поэтому работающий в реальном режиме драйвер CD-ROM не сможет посылать сигналы контроллеру. Для преодоления этих затруднений подключайте ATAPI-устройство, в частности, накопитель CD-ROM, ко второму каналу EIDE. Если же на системной плате есть только один EIDE-канал и он занят жестким диском, вам потребуется приобрести плату расширения EIDE.

В.: Насколько универсальны EIDE и SCSI? Можно ли к этим интерфейсам подключать дисковод CD-ROM, накопитель на магнитной ленте или какие-то другие устройства?

О.: Интерфейс SCSI поддерживает более широкий спектр устройств, чем EIDE. Для SCSI можно найти дисководы CD-ROM, ленточные и флоптические накопители, принтеры, сканеры и разные устройства со сменными носителями, например дисководы Iomega Bernoulli и SyQuest. Контроллер SCSI имеет семь адресов, один из которых используется им самим. Остальные адреса могут быть заняты любым из перечисленных устройств. Если шести адресов недостаточно, их число легко удвоить, установив второй SCSI-контроллер. Периферийные устройства размещаются как внутри ПК с питанием от внутреннего источника компьютера, так и снаружи (в этом случае они должны иметь свой источник питания). Попыткам сделать интерфейс EIDE столь же универсальным, как и SCSI, мешают конструктивные ограничения. Всего может быть подключено до четырех устройств к двум адаптерам — по два на каждый. Конструкция соединительных кабелей такова, что все устройства должны находиться внутри ПК. Если же требуется установить больше четырех устройств, вероятно, все же придется воспользоваться SCSI-контроллером. В настоящее время ассортимент EIDE-устройств невелик и фактически ограничен лишь НЖМД. В конце прошлого года появились накопители CD-ROM EIDE (или, точнее, ATAPI). Производители, среди которых компания Conner Peripherals, объявили о готовящемся в этом году выпуске ленточных накопителей с интерфейсом EIDE. Но поскольку точкой опоры для рынка мощных рабочих станций и серверов является все же SCSI, найти более быстрые и емкие устройства можно именно в SCSI-версиях. Жесткие диски EIDE объемом более 1 Гбайт все еще достаточно редки, а дисков с этим интерфейсом, имеющих скорость вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту, нет совсем (у самых производительных современных моделей EIDE-накопителей этот и показатель равен 5400 оборотам в минуту).

В.: Какой интерфейс быстрее — EIDE или SCSI?

О.: На этот простой вопрос нелегко дать столь же простой ответ.

Поскольку интерфейс SCSI опирается на самые быстрые периферийные устройства и высокие характеристики шины, он быстрее, чем EIDE. Однако операционная система, конфигурация ПК и быстродействие подключаемых компонентов выравнивают показатели. Во врезке «Быстродействие EIDE и SCSI» показаны результаты тестирования контроллеров этих двух интерфейсов, а врезка «Куда уходит время?» объясняет, от чего зависит производительность дисковода. Потенциальная сила интерфейса SCSI заключается в возможности организовывать последовательную цепочку запросов от устройств на шине SCSI. Центральный процессор — гораздо более быстрый компонент ПК, чем жесткий диск или другие SCSI-устройства. Чтобы избежать простоя процессора, контроллер SCSI позволяет ЦП запрашивать данные от периферийных SCSI-устройств, а затем переходить к другой работе. Процессор даже может запросить данные от второго SCSI-устройства до завершения обработки запроса первого устройства. Контроллеры EIDE такой услуги не предоставляют. Они выполняют одновременно только одну команду и требуют реального вмешательства процессора.

Почему же не всегда бывает так, что в этой гонке на скорость интерфейс SCSI идет впереди с большим отрывом? Потому что преимущество множественных запросов ввода-вывода не проявляется в однозадачной среде типа DOS/Windows. Перед началом новой операции ввода/вывода DOS всегда ожидает завершения предыдущей. Если же взять многозадачную среду, например Windows NT, OS/2 или Windows 95, то в ней все достоинства SCSI будут проявляться. Прежде чем мы смогли сравнить быстродействие устройств SCSI и EIDE, нам пришлось поспорить о кэширования записи. Диски EIDE обычно поставляются с включенным режимом кэширования записи, в то время как у накопителей SCSI эта опция, как правило, выключена (различие объясняется тем, на какие рынки рассчитаны продукты). Диски SCSI чаще всего устанавливаются в файл-серверах, т. е. там, где надежность важнее быстродействия. При кэшировании записи ПО сервера считает, что все данные уже находятся на диске, в то время как в действительности они все еще хранятся в кэш-памяти и только ожидают записи на диск.

Мы проводили тестирование с включенным кэшированием как у дисков EIDE, так и у SCSI. В принципе, это безопасно, если перед выключением компьютера вы завершаете выполнение всех приложений и закрываете все открытые файлы. При работе с Windows 3.1/3.11 это означает, что перед выключением питания ПК нужно выйти в DOS и убедиться в неактивности НЖМД.

В.: Мне очень не нравится любой процесс инсталляции. Какой интерфейс, EIDE или SCSI, легче поддается настройке для Windows 3.1?

О.: Никакой. За исключением таких простых случаев, как установка единственного устройства в ПК, оба интерфейса, и EIDE, и SCSI, требуют сложной установки и настройки. Для правильного конфигурирования системы вам, по крайней мере, необходимо иметь базовые технические знания. Если в ПК установлен контроллер EIDE, каждое (или единственное) устройство должно иметь статус ведущего (master) или, если оно вторичное, ведомого (slave). Как правило, статус ведущего/ведомого назначается перестановкой перемычек, располагающихся на диске обычно возле разъема. В большинстве случаев сложнее всего найти документацию на диск — поставщики НЖМД нечасто прилагают ее к своим изделиям. При работе с DOS и Windows программное обеспечение для контроллера IDE конфигурируется относительно просто. BIOS и Windows учитывают то, что объем диска IDE ограничен 528 Мбайт. Поэтому в случае больших НЖМД, как уже отмечалось при обсуждении вопроса об установке второго жесткого диска, могут возникать проблемы с настройкой программ.