Поиск на сайте: Расширенный поиск


Новые программы oszone.net Читать ленту новостей RSS
Утилита для полного удаления из системы драйверов видео от AMD и NVIDIA. С помощью DDU вы сможете удалить драйверы полно...
Программа для определения занятого места на жестком диске. TreeSize позволяет найти файлы и папки, которые занимают боль...
XviD4PSP - удобный и качественный мультиформатный конвертер на основе AviSynth. Конвертирует файлы для PSP, PS3, XBOX 36...
Многофункциональный календарь-планировщик с функциями напоминателя, будильника, синхронизатора с КПК на базе Windows Mob...
Утилита, расширяющая возможности стандартного буфера обмена. Программа запоминает наиболее часто копируемую в буфер инфо...
OSzone.net Железо Жёсткие диски Разное SATA, NCQ и производительность RSS

SATA, NCQ и производительность

Текущий рейтинг: 4.05 (проголосовало 63)
 Посетителей: 13512 | Просмотров: 17005 (сегодня 1)  Шрифт: - +
Когда накопители c интерфейсом Serial ATA медленно, но верно вытесняли устройства с привычным Parallel ATA, аргументов в пользу нового стандарта было два: во-первых, удобство подключения, во-вторых, перспективы в будущем получить более высокую скорость работы. Проведенное нами в то время тестирование (cм. Андрианов С., Что же выбрать: Serial или Parallel ATA? // Мир ПК. 2004. №4. с. 51) подтвердило: производительность дисков с обоими интерфейсами примерно одинакова. Вполне логично было предположить, что увеличение производительности произойдет с появлением интерфейса SATA 2. Окончательный стандарт этого интерфейса пока еще не принят (c текущим состоянием дел можно ознакомиться на сайте консорциума разработчиков www.serialata.org), но накопителей и контроллеров, поддерживающих какой-либо из вариантов спецификации, на рынке уже достаточно. А значит, пришло время внимательно присмотреться к ее достоинствам и недостаткам. Технологических нововведений, способных отразиться на производительности, по сути дела, два — увеличение пропускной способности интерфейса до 300 Мбайт/c и метод сортировки команд NCQ (Native Command Queuing), который ранее существовал как дополнение к стандарту SATA 1.0.

C увеличением пропускной способности все более или менее понятно — пока никакого существенного эффекта от него не будет, так как скорости чтения и записи на диск еще не достигли и прежнего максимума (150 Мбайт/c). Впрочем, некоторое повышение производительности все же возможно при условии большого объема кэш-памяти накопителя и эффективного алгоритма ее использования. А вот с сортировкой команд, пожалуй, стоит разобраться более подробно.

Общая идея технологии NCQ заключается в оптимизации перемещений считывающей головки и соответственно уменьшении времени ожидания считывания. Следует отметить, что сходная технология TCQ (Tagged Command Queuing) применяется в серверных накопителях уже достаточно давно. В алгоритме TCQ запросам к накопителю присваиваются определенные «ярлыки», обеспечивающие один из трех возможных приоритетов в обработке: выполнять запросы строго в порядке поступления (Ordered), обработать запрос сразу после выполнения текущего (Head of queue) и обработать в наиболее оптимальный для накопителя момент времени (Simple). Реализация алгоритма TCQ позволяла создавать очереди на обработку длиной до 216 запросов и таким образом оптимизировать траекторию считывающих головок. По сравнению с TCQ алгоритм обработки NCQ, с одной стороны, упрощен (максимальная длина очереди — 32 запроса), но, с другой, в него добавлена возможность частичной обработки запроса (Out of order data), при которой накопитель может передать часть данных из одного запроса, потом часть данных из следующего, а потом, при удобном случае (т.е. при подходящем расположении считывающих головок), вернуться к обработке недовыполненных запросов, что по идее также должно уменьшить время ожидания перед считыванием очередного блока данных. Кроме того, в алгоритме NCQ возможны только два статуса для исполнения — либо немедленно, либо в наиболее удобный для накопителя момент времени. В общем, теоретически применение NCQ вроде бы существенно и без лишних затрат повышает производительность. В некоторых предварительных обзорах и пресс-релизах даже говорилось о том, что накопители с частотой вращения 7200 об/мин, поддерживающие технологию NCQ за счет своей «интеллектуальности», могут показывать более высокую производительность, чем накопители с частотой вращения 10 000 об/мин.

На практике для того, чтобы накопитель с NCQ полностью продемонстрировал свои возможности, первым делом необходимо обзавестись контроллером, поддерживающим это нововведение. Если не рассматривать вариант отдельного RAID-контроллера, то требование можно переформулировать: необходимо применение системной платы с южным мостом ICH7R или ICH7R для систем на базе процессоров Intel или на платы на наборе микросхем nForce4 Ultra для процессоров AMD.

В качестве тестового стенда мы использовали ПК NIX X4000 Pro на базе системной платы Gigabyte GA-8I955X Pro, любезно предоставленный компанией «НИКС Компьютерный супермаркет». Новое поколение дисков было представлено накопителями Western Digital WD2500 и Samsung SpinPoint SP2504C. Для того чтобы пользоваться преимуществами алгоритма сортировки, необходимо выставить в BIOS режим работы контроллера AHCI (Advanced Host Controller Interface) и установить в систему соответствующий драйвер для его корректной работы — в нашем случае это Intel Matrix Storage Manager. Убедившись, что накопитель действительно работает в режиме SATA 2, запускаем наш универсальный набор тестов WorldBench 5, позволяющий оценить скорость работы ПК на комплекте реальных приложений. Повторив тест 3 раза и усреднив результаты, отключаем режим AHCI в BIOS и повторяем измерения. Результаты приведены в табл. 1. Возможно, это покажется несколько странным, но в большинстве случаев в режиме, поддерживающем сортировку команд, производительность не только не повышается, но, наоборот, несколько снижается. Заметное увеличение скорости работы наблюдается только для приложения Nero Express.

Таблица 1. Время выполнения эталонного набора действий в тестах WorldBench 5, с

Накопитель ACD Systems ACDSee PowerPakc 5.0 Adobe Photoshop 7.0.1 Adobe Premiere 6.5 Ahead Software Nero Express 6.0.0.3 Discreet 3ds max 5.1 (DirectX) Discreet 3ds max 5.1 (OpenGL)
SP2504 без NCQ 535 357 452 582 278 333
SP2504 c NCQ 548 359 452 421 279 334
WD2500 без NCQ 556 357 455 519 274 334
WD2500 c NCQ 557 359 450 471 279 327
Накопитель Microsoft Office XP with SP-2 Microsoft Windows Media Encoder 9.0 Mozilla 1.4 MusicMatch Jukebox 7.10 Roxio VideoWare Movie Creator 1.5 WinZipComputing WinZip 8.1
SP2504 без NCQ 527 364 463 488 288 357
SP2504 c NCQ 527 362 452 421 279 334
WD2500 без NCQ 556 357 455 519 274 334
WD2500 c NCQ 557 359 450 471 279 327

Теперь воспользуемся другим нашим традиционным набором тестов — PCMark04. Результаты измерений с его помощью приведены в табл. 2.

Таблица 2. Производительность дисковой подсистемы в тестах PCMark04, Мбайт/с

Накопитель XP Startup Application Load File Copying General HDD Usage
SP2504 без NCQ 8,1138 6,132 49,409 5,1614
SP2504 c NCQ 9,91 7,32 49,87 6,138
WD2500 без NCQ 8,906 7,27 41,6428 5,81
WD2500 c NCQ 9,62 8,4 41,693 6,438

Примечание. Каждое измерение проводилось 5 раз, приведены средние значения.

Согласно этим данным, похоже, что некоторый прирост производительности все же присутствует, причем во всех приложениях. На первый взгляд противоречивые результаты вполне согласуются друг с другом, но прежде чем делать выводы, проведем традиционное измерение низкоуровневых параметров накопителей с помощью HDTach 3.0 (см. табл. 3). Здесь мы видим своего рода «компромисс» между предыдущими тестами: результаты в обоих режимах работы совпадают в пределах допустимой погрешности. И это тоже легко объяснимо. Так каким же данным верить?

Таблица 3. Низкоуровневые параметры накопителей, измеренные с помощью HDTach

Накопитель Скорость обмена с буфером, Мбайт/с Средняя скорость чтения, Мбайт/с Время случайного доступа, мс
SP2504 без NCQ 173,70 59,70 15,60
SP2504 c NCQ 171,00 61,70 15,50
WD2500 без NCQ 164,00 53,00 13,40
WD2500 c NCQ 166,30 52,80 13,40

Пожалуй, теперь уже можно подвести первые итоги. Одинаковые результаты в третьем тесте объясняются проще всего: сортировка команд на такие характеристики, как время случайного доступа, не влияет. А для того чтобы объяснить отсутствие прироста производительности в WorldBench, стоит вспомнить о том, что изначально сортировка команд применялась в серверных накопителях. То есть тех, которые используются в приложениях, отличающихся большим числом запросов к случайным областям диска. В этом случае перераспределение запросов и оптимизация перемещений головок действительно могут определить значительный прирост производительности. А при работе с нашей тестовой системой в типовых приложениях, на основе которых и построен WorldBench, очередь к жесткому диску составляла максимум два-три запроса, да и дефрагментация перед началом тестирования лишает технологию NCQ последних шансов продемонстрировать свои преимущества. Измерения, проводимые в тестах для накопителей пакета PCMark 2004, построены на основе анализа «следов» обращения к жестким дискам при работе приложений, но, по всей видимости, именно синтетический характер нагрузки и обусловливает несколько большую длину очереди к жесткому диску. Как следствие, создаются условия, при которых сортировка команд позволяет достичь измеряемого прироста производительности.

Таким образом, с одной стороны, никакого существенного увеличения производительности от применения NCQ и SATA 2 вроде бы не наблюдается. Поэтому, пожалуй, стремиться любой ценой получить в пользование накопитель и системную плату с гордой надписью SATA 2 совершенно ни к чему. Но, опять же как подтверждают и наши измерения, при использовании определенного ПО сортировка команд все же приносит ощутимый эффект. Причем дело здесь не только в области применения конкретной программы, но и в способах реализации ввода/вывода — при асинхронном обращении к диску (т.е. когда программа не приостанавливает свою работу до завершения текущей операции ввода/вывода) вероятность возникновения очереди запросов и соответственно ее оптимизации существенно возрастает. То есть вполне возможно, что по мере того как накопители и контроллеры с поддержкой NCQ будут получать все более широкое распространение и, следовательно, все большее число разработчиков начнут оптимизировать под NCQ свои приложения, выигрыш в производительности станет увеличиваться. И пока подобные соображения по-прежнему остаются главным аргументом в пользу применения нового стандарта.

Редакция выражает благодарность представительствам Western Digital и Samsung, а также компании «НИКС Компьютерный супермаркет» (http://www.nix.ru/) за оборудование, предоставленное для тестирования.

Автор: Сергей Полтев  •  Иcточник: Мир ПК, #12/2005  •  Опубликована: 29.01.2006
Нашли ошибку в тексте? Сообщите о ней автору: выделите мышкой и нажмите CTRL + ENTER
Теги:  


Оценить статью:
Вверх
Комментарии посетителей
Комментарии отключены. С вопросами по статьям обращайтесь в форум.