USB 3.0 и SATA Rev. 3.0: догонялки

⇡#Результаты тестов

Скорость интерфейса Serial ATA Revision 3.0 для всех четырёх хост-контроллеров, работающих в режимах AHCI и IDE, и двух типов современных накопителей (HDD и SSD) показана на следующей диаграмме:

Скорость интерфейса SATA Rev. 3.0 для HDD, SSD и 4 хост-контроллеров, работающих в режимах AHCI и IDE

Результатов много, поэтому пойдем поэтапно.

• Во-первых, сразу бросаются в глаза заметно более низкие показатели бенчмарка HD Tach RW 3, чем у двух других использованных нами утилит (лишь изредка они близки: например, для IDE-режима работы контроллеров). Если для SATA Rev. 2.0 эта программа выдавала весьма высокие показатели, то SATA 6 Гбит/с ставит этот тест на одно колено (впрочем, ряд не показанных нами здесь утилит вообще «сбивает с ног»). Поэтому полностью доверять показателям HD Tach 3 в случае SATA Rev. 3.0 уже не стоит, они могут служить разве что для относительного и весьма приблизительного сравнения однотипных решений.

• Во-вторых, показатели низкоуровневого теста Buffered Read из AIDA64 Disk Benchmark хоть и достаточно высоки и к тому же наглядны (программа строит график, близкий к горизонтальному), всё же, как правило, ниже, чем скорости работы интерфейса, полученные нами при помощи файлового теста ATTO Disk Benchmark. К тому же последний удобен тем, что позволяет одновременно с чтением измерять и буферизованную скорость записи, не разрушая информацию на дисках (то есть тесты можно проводить даже на системных логических разделах). Для высокоскоростного интерфейса SATA 6 Гбит/с именно профессиональный бенчмарк от ATTO способен дать наиболее адекватные результаты полосы пропускания шины (варианты аналогичных измерений при помощи, например, теста IOMeter выходят за рамки данной статьи ввиду их повышенной комплексности). Именно в тесте ATTO нам удалось получить скорости работы интерфейса SATA с контроллером SandForce SF-2281, близкие к практическому пределу самого интерфейса (570-580 Мбайт/с по полезным данным).

• В-третьих, очевидно, что в режиме AHCI для всех 4 контроллеров и дисков скорость работы интерфейса существенно выше, чем в режиме IDE. Разумеется, пресловутая NCQ здесь ни при чём — при измерениях скорости интерфейса данные читаются/пишутся практически только в буфер накопителя, реальные обращения к магнитным пластинам и флеш-памяти пренебрежимо малы. А это значит, что AHCI-режим хост-контроллеров позволяет более эффективно использовать шину SATA, чем устаревший IDE. Особенно заметна «пропасть» между скоростью AHCI и IDE для SSD — порой разница доходит до полутора раз!

Кстати, если включить опцию кеширования в драйверах Marvell для контроллера Marvell 88SE9172 (и аналогичных),

то показатели тестов буферизованного чтения для данного контроллера возрастают примерно до 3 Гбайт/с, то есть соответствуют скорости работы с системной памятью тестового ПК. Понятно, что к скорости самого интерфейса это не имеет никакого отношения.

• В-четвёртых, показательно, что при записи скорость работы интерфейса SATA, как правило, существенно ниже, чем при чтении. Единственное исключение — IDE-режим общения с SSD, где более простая организация протокола IDE, очевидно, приносит свои плоды. Впрочем, если верить «файловому» тесту ATTO, то для жёстких дисков (HDD) падение скорости интерфейса SATA при записи по сравнению с чтением может доходить до двух раз и даже более! И только с SSD нам удалось получить при записи скорость интерфейса, превышающую 3 Гбит/с, то есть при записи на HDD скорость SATA Rev. 3.0 почти такая же, как при использовании интерфейса SATA предыдущего поколения (Rev. 2.0).

• В-пятых, интегрированные в системные чипсеты SATA-контроллеры показали заметно более высокую скорость работы интерфейса, чем дискретные на шине PCIe x1 2.0 (от Marvell и ASMedia): 470 Мбайт/с против примерно 350 Мбайт/с для AHCI HDD (и 550 против 400 Мбайт/с для AHCI SSD). Напомним, что первые связаны с процессором и контроллером памяти по вчетверо более быстрым шинам (их пиковая скорость 2 Гбайт/с против 500 Мбайт/с у PCIe x1 2.0). А шина PCIe x1 2.0 со своими 5 Гбит/с уже «обрезает» полосу интерфейса SATA 6 Гбит/с. Дополнительными факторами, негативно влияющими на скорость, оказываются задержки на шинах, в том числе обслуживание самой шины PCIe x1 контроллером шин в системном чипсете, а также неидеальности реализации SATA в дискретных контроллерах. Если вам нужны максимальные скорости от ваших SATA SSD или RAID-массивов, то альтернативы чипсетным контроллерам в бюджетном сегменте фактически нет (профессиональные SAS/SATA-контроллеры на шине PCI Express x8 мы здесь в расчёт не берём). Дискретные же SATA-контроллеры подойдут там, где нужно гибко хранить большие объёмы данных, то есть для внешних eSATA-накопителей или внутренних HDD большой ёмкости и не топовой скорости.

• В-шестых, микроконтроллеры ASMedia ASM1061 и Marvell 88SE1972 демонстрируют примерно одинаковую скорость работы интерфейса SATA 6 Гбит/с. Некоторое предпочтение первому можно отдать при записи, однако для одиночных HDD (а именно в таком режиме эти контроллеры лучше всего использовать, см. выше) разница совершенно некритична.

• В-седьмых, соперничество AMD и Intel на почве SATA-контроллеров («не ЦП и ГП двуедиными живы…») показывает, что решения в «южниках» Z68 и SB950 примерно равноценны по скорости чтения как в AHCI, так и IDE-режимах. Однако на стороне AMD оказывается в среднем более высокая скорость записи в режиме AHCI (на HDD и SSD) и наличие шести портов со скоростью 6 Гбит/с против пока что двух у Intel Z68. С небольшим преимуществом этот раунд «красно-зелёные» выигрывают у «голубых».

Въедливый читатель без труда сможет сделать из результатов на диаграмме выше ещё несколько интересных выводов, а мы переходим к скорости интерфейса USB 3.0 на разных контроллерах.

Скорость интерфейса USB 3.0 для разных HDD и 3 хост-контроллеров

• Во-первых, заметим, что внешний 2,5-дюймовый диск Seagate GoFlex STAA500205 (500 Гбайт) показал практически такие же результаты по скорости интерфейса, как и Seagate GoFlex Desk STAC4000200 на 4 Тбайт с 3,5-дюймовым диском SATA 6 Гбит/с. Поэтому на диаграмме мы приводим результаты лишь для последнего, а первый был использован нами только для проверки (подтверждения) тех проблем со скоростью, которые мы наблюдали у современных внешних дисков Seagate с некоторыми контроллерами USB 3.0. В отличие от них, внешний диск Transcend StoreJet TS500GSJ25D3 на 500 Гбайт (кстати, на более древнем чипе-трансляторе) вёл себя более уверенно и быстро со всеми из протестированных нами контроллеров.

• Во-вторых, нынешние внешние диски Seagate для USB 3.0 имеют явные проблемы с некоторыми хост-контроллерами в плане скорости интерфейса. Так, ограничение по скорости в районе 100-110 Мбайт/с с двумя из трёх показанных на диаграмме выше контроллеров USB 3.0 не позволяет полностью раскрыть скоростной потенциал 4-терабайтного винчестера, установленного в этот накопитель (собственная скорость HDD доходит до 190 Мбайт/с!). Интересно, что хотя на платы от ASRock и Gigabyte был установлен хост USB 3.0 одной и той же модели (Etron EJ168A), его работа с разными внешними дисками оказалась разной по скорости: накопитель от Transcend работал явно быстрее с платой Gigabyte (на Intel), чем с ASRock (на AMD), зато на плате ASRock диски Seagate не имели глобальных проблем со скоростью USB 3.0 и демонстрировали почти всю свою прыть (подкачала лишь скорость записи).

• В-третьих, USB-контроллер ASMedia ASM1042 на «материнке» ASUS с диском Transcend показал почти ту же скорость, что и быстродействующий Etron EJ168A на плате ASRock, однако для накопителей Seagate недобор скорости интерфейса с ним оказался почти двукратным, что нельзя признать удовлетворительным. Впрочем, как мы отмечали выше, отдельная PCIe-плата контроллера USB 3.0 на чипе ASM1042 показала ещё более низкие значения, на уровне 50-60 Мбайт/с, то есть данные он передаст не «с ветерком», а «с матерком», ставящим под сомнение целесообразность применения USB 3.0 вместо 2.0.

• В-четвёртых, скорость интерфейса внешних дисков с включенным (BP, Better Performance) кешированием внешних накопителей в Windows оказывается почти такой же, как с выключенным (QR, Quick Removal). Реальную пользу от BP можно будет ощутить только при чтении/записи множества мелких файлов или при работе приложений с внешнего HDD. А пока что пиковая скорость интерфейса USB 3.0 на реальных рыночных продуктах едва доходит до 200 Мбайт/с, что примерно вдвое ниже как ожидаемого от него потенциала, так и показателей сопоставимых решений на eSATA версии «6 Гбит/с».

⇡#Выводы

Собственно, все выводы из результатов наших испытаний скорости интерфейсов SATA Rev. 3.0 и USB 3.0 для наиболее популярных современных контроллеров компактно изложены по пунктам выше. Так, оказывается, что «не все контроллеры одинаково полезны». Среди хостов SATA Rev. 3.0 однозначно лидируют интегрированные в чипсеты AMD и Intel, причем подключать современные SSD и RAID-массивы лучше именно к ним, тогда как «дополнительные» наплатные SATA-чипы на шине PCI Express x1 2.0 уступают «чипсетным» по скорости интерфейса до полутора раз и пригодны только для нетребовательных к быстродействию внутренних и внешних HDD. А режим AHCI во многих случаях выгоднее по скорости, чем IDE.

Текущие решения для USB 3.0 пока не могут соперничать по скорости с SATA/eSATA даже второго поколения (3 Гбит/с) — они медленнее «PCI-экспрессных» чипов SATA/eSATA Rev 3.0 примерно вдвое. Однако потенциал, заложенный в USB 3.0, всё же позволяет надеяться на появление в будущем контроллеров и внешних USB-накопителей со скоростью передачи данных свыше 300 Мбайт/с.