Ultra DMA (стр. 2 из 2)

Быстрый (burst) (немедленный) режим передачи предполагает от 16.6МБ/сек(PIO режим 4) до 16.6МБ/сек (DMA режим 2) и до 33МБ/сек (UDMA).Kim-Hoe Pang в своем патче ядра 2.1.55 логически проверил скорость передачив максимальном режиме UDMA: 60 нс/слово, что означает 33МБ/сек.Замечу, что скоростной (burst) режим передачи влияет только на данные,передаваемые из кэша EIDE винчестера (476Кб на IBM 6.4Гб),а это IMHO не особенно актуально для большинства пользователей Linux.Ядро Linux использует для кэширования доступа к винчестеру столькооперативной памяти, насколько это возможно, и если данные не находятся вкэше ядра, то мало шансов, что они будут в меньшем по размеру кэшевинчестера.

Намного большее значение имеет устойчивая скорость передачи (sustained transfer rate) - скорость, на которой данные передаются с винчестера в память. Проще всего использовать hdparm, чтобы измерить устойчивую скорость передачи, например "hdparm -t /dev/hda", для измерения скорости первого IDE диска.

Вот некоторые данные, собранные после большого количества испытаний, сиспользованием утилиты hdparm (Mark Lord):PIO в режиме 4 под Linux дает скорость передачи: +/- 5.2MB/sDMA в режиме 2 под Linux дает скорость передачи: +/- 7.2MB/sUDMA в режиме 2 под Linux дает скорость передачи: +/- 9.8MB/s

Как вы можете видеть, UDMA все еще в два раза быстрей обычного EIDE, и все еще значительно быстрей Bus Master DMA. Большинство современных UDMA-дисков дают от 10 до 15 МБ/сек с использованием UDMA в режиме 2 (33 MB/s) или 4 (66 МБ/сек).

Кроме того, использование DMA, в отличии от PIO, значительно сокращает использование процессора во время обмена с диском.

UDMA или SCSI?

Я не могу дать вам точные цифры, но, по общему мнению, SCSI может дать лучшую производительность, чем UDMA. Тем не менее, если вы посмотрите на цены винчестеров, то заметите, что UDMA значительно дешевле. В большинстве случаев, коэффициент цена/производительность говорит в пользу UDMA.

Ultra DMA/66

Появление очередного стандарта на IDE интерфейс вызвано острой необходимостью - IDE жесткие диски со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин начали выпускаться в заметных объемах, и ничего не мешает увеличить скорость до 10000 об/мин.

При таких скоростях считывания скорость передачи данных по интерфейсу становится немаловажным фактором, влияющим на быстродействие компьютера в целом. Кроме этого, надо учитывать желание производителей жестких дисков постоянно подстегивать интерес к новым технологиям и тем самым постоянно стимулировать спрос на их продукцию.

Перед разработчиками стандарта стояла задача - увеличить вдвое скорость передачи данных, не потеряв в надежности и, самое главное, не вызвав повышения стоимости реализации интерфейса как на самом IDE устройстве, так и в контроллере IDE. Кроме этого, необходимо сохранить совместимость сверху вниз, так как низкоскоростные IDE устройства, такие как магнитооптические накопители, CD-ROM приводы и жесткие диски, выпущенные ранее, должны работать с контроллерами UDMA/66 без каких-либо проблем.

Основное преимущество работы IDE устройств с поддержкой нового стандарта явствует из названия Ultra DMA/66 - скорость обмена по новому интерфейсу равна 66 MB/c.

Скорость обмена (max.)	Тип разъма	Количество проводников в кабеле	CRC контроль
DMA Mode 1	11.1 MBytes/s	40-выводов IDE	40	Нет
Multi-word DMA Mode 1	13.3 MBytes/s	40-выводов IDE	40	Нет
Multi-word DMA Mode 2	16.6 MBytes/s	40-выводов IDE	40	Нет
Ultra ATA Mode 2	33.3 MBytes/s	40-выводов IDE	40	Да
Ultra ATA Mode 4	66.6 MBytes/s	40-выводов IDE	80	Да

Главное отличие нового стандарта - увеличенная в два раза скорость обмена. Поскольку длительность каждого сигнала на IDE соответственно также уменьшается в два раза, то резко возрастает угроза влияния помех на сигналы интерфейса. Уже при разработке стандарта UltraDMA/33 был применен метод CRC (Cyclical Redundancy Check - циклический контроль с избыточным кодом) и данные тем самым контролировались на всей цепи их прохождения.

CRC сохранился в качестве метода контроля целостности данных, но, кроме этого, пришлось впервые (с момента появления IDE интерфейса) изменить кабель, показанный на рисунке ниже.

Теперь кабель имеет 80 проводников при тех же 40 контактах. Во всем остальном стандарт полностью совместим со своими предшественниками. Любой жесткий диск с интерфейсом UltraDMA/66 будет работать с любым контроллером IDE и наооборот. Единственное жесткое условие - жесткий диск стандарта UltraDMA/66 будет работать с соответствующим контроллером только через специальный кабель. Как видно на фотографии ниже, внешне кабель для UltraDMA/66 отличается только более тонкими проводниками и разница эта не очевидна (если только рядом не лежит обычный IDE кабель). Проще всего отличить один кабель от другого по цвету разъемов. На кабелях для UltraATA/66 голубой разъем ВСЕГДА подключается к контроллеру, а черные разъемы - к периферийным устройствам.

На фотографии верхний кабель - обычный IDE кабель, ниже - кабель для UltraDMA/66.

Первые жесткие диски с поддержкой нового стандарта были выпущены фирмой Western Digital в декабре 1998 года.

В заключении хотелось бы предостеречь от больших надежд на качественный скачок в производительности дисковой подсистемы компьютера после появления и внедрения UltraDMA/66. Реально скорость работы в 66 MBytes/sec будет достигаться только при работе с буфером на жестком диске. Поэтому при работе с жестким диском, имеющим размер буфера до 512 kBytes, можно ручаться за то, что никакого реального прироста производительности дисковой подсистемы при замене диска и контроллера с UltraDMA/33 на UltraDMA/66 не произойдет. Какое-то повышение производительности будет заметно на жестких дисках с буфером 2 MBytes и больше. Скорее всего, размер буфера и дальше будет расти, так как только в этом случае рост скорости интерфейса будет заметен.

Многие проводят параллели между SCSI и IDE, так как скорость SCSI интерфейса также постоянно растет. Но эти сопоставления неправомерны - на одной SCSI шине может быть до 15 устройств и при размере буфера на каждом, например, 2 MBytes, контроллер должен иметь возможность непрерывно оперировать с 30 MBytes данных и для этого просто необходимо иметь высокие скорости на SCSI интерфейсе. На IDE шине в принципе возможно подключение только двух устройств и поэтому скорость интерфейса такого существенного значения не имеет

Скорость жесткого диска с контроллером Ultra DMA/66 по сравнению с контроллером Ultra DMA/33

Сравнение проводилось на следующем оборудовании:

материнская плата ASUSTeK P3B-F

процессор Pentium II 475 MHz (шина 105 MHz)

128 MBytes RAM

первый жесткий диск с установленными программами - Western Digital AC29100 Expert, второй диск, скорость которого измерялась - Western Digital WD273BA

контроллер ABIT Hot Rod Ultra DMA/66

OS - Windows 98 Second Edition Russian

Как мы тестировали:

использовался тест ZD Winbench 99 1.1

режим DMA разрешен

режим Ultra DMA/66 разрешался соответствующей программой для диска WD273BA только при работе с контроллером Ultra DMA/66

Диск WD273BA был выбран для измерения разницы в скорости как один из самых высокопроизводительных дисков на рынке, к тому же он имеет достаточно большую кэш-память на диске, 2 MBytes. Реально, по нашему мнению, влияние более производительного интерфейса будет увеличиваться практически прямо пропорционально объему кэш-памяти на диске, так как на практике диск не может в силу своих характеристик отдавать данные даже со скоростью в 4 раза меньше скорости самого интерфейса Ultra DMA/66.

Название опции:

Ultra DMA Mode

Возможные значения:

Auto, Disabled илиAuto, Enabled, Disabled илиAuto, Mode 0, Mode 1, Mode 2, Mode 3, Mode 4, Mode 5, Mode 6, Disabled илиAuto, SWDMA 0, SWDMA 1, SWDMA 2, MWDMA 0, MWDMA 1, MWDMA 2, UDMA 0, UDMA 1, UDMA 2, UDMA 3, UDMA 4, UDMA 5, UDMA 6

Описание:

Опция позволяет указать режим прямого доступа к памяти (DMA — Direct Memory Access, UDMA — Ultra DMA), используемый при работе накопителя, подключенного к данному каналу стандартного IDE/SATA-контроллера чипсета. Как правило, можно использовать режим автоматического определения возможностей накопителя (Auto). В случае проблем с данным конкретным диском можно попытаться отключить режим DMA (Disabled). Только стоит иметь в виду, что это приведет к существенному падению производительности дисковой подсистемы, использовать эту меру можно только в крайнем случае.

Зачастую среди значений данной опции присутствуют не только варианты, дающие возможность включить или отключить режим прямого доступа к памяти, но и значения, позволяющие указать конкретный режим. Тогда, если накопитель работает нестабильно, можно попробовать вместо полного отключения DMA перейти на один из младших режимов. Возможно, это полностью решит проблему, при этом не столь пагубно сказавшись на производительности дисковой подсистемы.

Для справки приведем названия режимов и максимальную скорость обмена данными с накопителем интерфейса IDE или SATA для каждого из режимов (следует учитывать, что режимы DMA дополняют режимы PIO Mode, обеспечивая существенно большую скорость работы):

Single-Word DMA 0	2.1 Мбайт/сек
Single-Word DMA 1	4.2 Мбайт/сек
Single-Word DMA 2	8.3 Мбайт/сек
Multi-Word DMA 0	4.2 Мбайт/сек
Multi-Word DMA 1	13.3 Мбайт/сек
Multi-Word DMA 2	16.7 Мбайт/сек
Ultra DMA 0	16.7 Мбайт/сек
Ultra DMA 1	25.0 Мбайт/сек
Ultra DMA 2 или Ultra DMA 33	33.3 Мбайт/сек
Ultra DMA 3	44.4 Мбайт/сек
Ultra DMA 4 или Ultra DMA 66	66.7 Мбайт/сек
Ultra DMA 5 или Ultra DMA 100	100.0 Мбайт/сек
Ultra DMA 6 или Ultra DMA 133	133.0 Мбайт/сек

Все современные жесткие диски с интерфейсом IDE способны работать как минимум в режиме Ultra DMA 100. Приводы оптических дисков и им подобные устройства обычно используют режим Ultra DMA 33, есть модели, использующие Ultra DMA 66. Таким образом, для более или менее современных жестких дисков должна быть установлена комбинация PIO Mode 4 и Ultra DMA 100 (как вариант, Ultra DMA 133), но лучше установить значение Auto. Для приводов оптических дисков и им подобных устройств — PIO Mode 4 и Ultra DMA 33 (как вариант, Ultra DMA 66), но, опять же, лучше использовать Auto