Сравнение интерфейсов SCSI и IDE

При сравнении производительности и возможностей жестких дисков IDE и SCSI необходимо учитывать несколько факторов. В настоящее время жесткие диски этих двух типов чаще всего устанавливаются в PC-совместимых компьютерах, и во многих случаях один изготовитель выпускает практически одинаковые жесткие диски, но с разными интерфейсами. Выбор оптимального жесткого диска в каждом конкретном случае зависит от многих обстоятельств и зачастую весьма сложен.

В большинстве случаев IDE-диски при выполнении конкретной задачи или по результатам проверки с помощью программ аттестации оказываются эквивалентными устройствам SCSI. При этом они дешевле устройств SCSI. Однако в некоторых ситуациях диски SCSI имеют преимущество и в производительности и в цене. Это неудивительно, ведь SCSI в действительности является усовершенствованием IDE, причем оба этих интерфейса "происходят" от ST-506/412 и ESDI.

Эволюция дисков SCSI

Напомним, что SCSI - это не дисковый интерфейс, а шина, к которой могут подключаться интерфейсные адаптеры, соединенные, в свою очередь, с контроллерами жестких дисков или других устройств. Первые устройства SCSI для PC были просто обычными жесткими дисками ST-506/412 или ESDI с отдельным дополнительным интерфейсным адаптером шины SCSI (его еще иногда называют переходным контроллером), который, с одной стороны, согласовывал интерфейс ST-506/412 или ESDI, а с другой - SCSI. Первые такие интерфейсные адаптеры представляли собой самостоятельные печатные платы, а полностью устройство монтировалось в отдельном корпусе.

Следующий шаг заключался в том, чтобы перенести "конвертер" шины SCSI на плату управления самого жесткого диска, т. е. сделать интерфейс SCSI встроенным.

На этом этапе ясно, что внутренние операции в жестком диске вовсе не обязательно должны осуществляться в соответствии с требованиями стандарта ST-506/412 или ESDI, поскольку единственное устройство, с которым приходится "общаться" контроллеру диска, оказалось встроенным в жесткий диск. Учитывая это, изготовители интегральных микросхем для интерфейсов и контроллеров начали разрабатывать на базе уже имевшихся комплектов для ST-506/412 и ESDI специализированные микросхемы с более широкими возможностями и более высоким быстродействием. Внимательно присмотревшись к современному диску SCSI, можно заметить, что микросхема или набор микросхем контроллера диска в нем либо те же самые, либо усовершенствованные, которые устанавливались в контроллерах ST-506/412 или ESDI.

Рассмотрим несколько примеров. Жесткий диск ATA IDE должен полностью эмулировать интерфейс системного уровня дискового контроллера WD1003 компании Western Digital. Эти жесткие диски должны работать так, как будто в них встроен контроллер ST-506/412 или ESDI (что и есть на самом деле). Возможности встроенных контроллеров обычно шире возможностей первых WD1003 (как правило, это выражается в появлении дополнительных команд), но в любом случае они должны воспринимать всю систему команд своего предшественника.

Если вы следите за новинками на компьютерном рынке, то наверняка заметили, что многие производители сейчас выпускают жесткие диски обеих версий - и ATA IDE и SCSI. Иными словами, если выпускается жесткий IDE-диск емкостью 20 Гбайт, то почти наверняка вы найдете и модель SCSI с такими же емкостью и параметрами, в ко-

торой используется тот же блок HDA (причем она даже внешне будет похожа на модель IDE). При внимательном рассмотрении оказывается: единственное различие между этими жесткими дисками состоит в том, что на плате управления модели SCSI установлена дополнительная микросхема, которая называется контроллером интерфейса шины SCSI (SCSI Bus Interface Controller - SBIC).

На рис. 8.16 и 8.17 показаны блок-схемы плат управления жестких дисков ATA IDE и SCSI. В них используется один и тот же блок HDA, и даже платы управления похожи одна на другую и различаются только наличием микросхемы SBIC в диске SCSI.

Обратите внимание на то, что схемы обоих жестких дисков почти совпадают. В модели SCSI взаимодействие между контроллером диска и шиной SCSI осуществляется через микросхему - контроллер интерфейса шины WD33C93. В сущности, две схемы различаются только наличием в последней указанного контроллера. В целом же схема жесткого диска SCSI представляет собой интегрированную версию первых устройств SCSI с отдельным переходным контроллером.

Чтобы закончить с этим примером, рассмотрим блок-схему контроллера WD1006V-MM1 интерфейса ST-506/412 (рис. 8.18).

Основой этой платы является тот же контроллер диска WD42C22, который используется в дисках IDE и SCSI.

Такой подход к разработке дисков ATA IDE и SCSI характерен не только для Western Digital, но и для других компаний. Причем чаще всего используются те же микросхемы, что и рассмотренные выше, хотя не исключено применение интегральных схем других производителей. Нетрудно догадаться, что большинство дисков SCSI представляют собой обычные устройства ATA IDE с дополнительным контроллером интерфейса шины SCSI.

А теперь посмотрим, к чему приводит такой подход в аспекте быстродействия системы. Если практически все диски SCSI представляют собой устройства ATA IDE с дополнительным интерфейсом SCSI, то какой вывод из этого можно сделать?

Прежде всего, при длительных обменах данными ни одно устройство не способно обеспечить скорость передачи данных выше некоторого предела, определяемого темпом считывания информации с магнитного носителя. Другими словами, производительность жесткого диска ограничивается быстродействием блока HDA. Небольшие порции данных (пакеты) могут передаваться с очень высокой скоростью, поскольку во многих жестких дисках имеется встроенная кэш-память или буфер опережающего (упреждающего) считывания. Причем емкость кэш-памяти в современных дисках ATA IDE и SCSI может даже превышать 1 Мбайт! Однако, независимо от емкости и "интеллектуальности" кэшпамяти, при длительных обменах данными быстродействие все же ограничивается возможностями блока HDA.

Данные, поступающие из блоков HDA, должны пройти через контроллеры диска, схемы которых, как уже отмечалось, почти одинаковы в однотипных дисках ATA IDE и SCSI. В дисках ATA IDE данные после этого выдаются прямо на системную шину, а в дисках SCSI они сначала должны последовательно пройти через интерфейсный контроллер шины SCSI, установленный в самом устройстве, а затем через шину и контроллер шины на плате основного адаптера SCSI вашего компьютера. Неизбежные задержки, возникающие при прохождении столь длинного "маршрута", должны приводить к снижению быстродействия по сравнению с прямой передачей данных в системную шину, осуществляемой через интерфейс ATA IDE.

Принято считать, что интерфейс SCSI намного превосходит IDE по быстродействию, но, к сожалению, чаще всего это не так. Ошибка заключается в том, что обычно про-

Рис. 8.16. Блок-схема платы управления жесткого диска ATA IDE

изводительность шин SCSI и ISA сравнивают "в чистом виде". По 16-разрядной шине Ultra4 SCSI данные можно передавать со скоростью до 320 Мбайт/с, в то время как скорость обмена Ultra-ATA/133 IDE достигает 133 Мбайт/с. Конечно, при таком сравнении интерфейс SCSI выглядит явно предпочтительнее, но реальным фактором, снижающим производительность системы, является не чистое быстродействие шины, а ограниченные возможности блока HDA и контроллера диска.