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SCSI im Desktop-PC mit der Seagate 15K.4 + Intel SRCU42E

Mit der WD Raptor haben wir schon eine High-End Festplatte mit SATA-Schnittstelle und 10.000 rpm vorgestellt. Wem das noch nicht genug ist und noch mehr Leistung will, also die Königsklasse mit 15.000 Umdrehungen, der muss zwangsweise zu SCSI greifen. Gedacht sind diese Laufwerke eigentlich für Highend-Server. Aber was für Server gut ist, kann in Desktop-PC's auch nicht schaden.

Vorwort
 
Es gibt Prozessoren für bis zu 1000 Euro und High-End Grafikkarten im Doppelbetrieb für über 1000 Euro. In solchen High-End PCs darf es aber auch nicht an der nötigen Festplatten-Power fehlen. 10.000 Umdrehungen sind schnell und sind auch einfach bekömmlich dank der Raptor von Western Digital. Aber wer noch schneller sein will, mit 15.000 Umdrehungen, der muss zwangsweise zu SCSI greifen.
Der Intel SRCU42E ist ein Zweikanal U320-SCSI Hostadapter, der verschiedene RAID-Modi in Hardware beherrscht. Außerdem verfügt er über einen DDR-RAM Slot, wo bis zu 512MB (DDR1; 333MHz, ECC) montiert werden können, die als Cache dienen. Die x8 PCI-Express Schnittstelle des Adapters ermöglicht eine Bandbreite von bis zu 2 GB/s gleichzeitig in beide Richtungen.

Zum Vergleich: PCI-X in seiner besten und teuersten Variante mit 64Bit und 133 MHz bringt es "nur" auf ca. 1 GB/s und das auch nur in eine Richtung. Zusammen mit unseren vier 147 GB großen Seagate Cheetah’s (15K.4) wollen wir eine maximale Festplattenperformance erreichen. Dabei müssen sich die Festplatten nicht in den typischen Server-Benchmarks beweisen, sondern den gleichen Benchmark-Parcours durchmachen wie unsere SATA-Festplatten.

SCSI im Detail

SCSI steht für Small Computer Standard Interface und wurde bereits 1979 eingeführt, wo es damals noch unter „SASI“ bekannt war. SCSI ist damit ein sehr alter, aber stets weiterentwickelter Standard. Um SCSI Laufwerke nutzen zu können, braucht man natürlich einen SCSI Hostadapter (wird fälschlicherweise gerne als SCSI Controller bezeichnet; dabei ist der SCSI-Controller i.d.R. direkt im SCSI-Gerät implementiert). Manche Server-Mainboards haben diese bereits onboard. Aber im Desktop-Bereich gibt es sowas nicht, daher muss man eine Steckkarte einsetzen. In aktuellen PCs haben wir PCI-Express und PCI zur Verfügung. SCSI im RAID0-Verbund würde die Bandbreite des normalen PCI-Bus sprengen, da dieser auf 133 MB/s (theoretisch - praktisch noch etwas weniger) limitiert ist. Dafür gibt es SCSI Hostadapter auch in der 64 Bit PCI Variante, welche die doppelte Bandbreite besitzt und unterstützt mit 66 MHz den doppelten Takt, was wiederum die Geschwindigkeit verdoppelt. Des Weiteren gibt es Highend PCI-X Slots (Nicht zu verwechseln mit PCIe/PCI-Express) mit bis zu 133 MHz und 64 Bit. Damit wird eine Bandbreite von rund 1 GB/s realisiert. Das ist zwar alles schön und gut, doch leider nützt es uns wenig, da diese Highend-PCI-X Slots den Server-Mainboards vorenthalten sind (mit sehr seltenen Ausnahmen).
 
Für uns heisst das, wir müssen mit dem klassischen PCI Bus mit 33 MHz und 32 Bit oder mit PCI-Express auskommen. Zum Glück sind PCI SCSI Hostadapter mit 66 MHz i.d.R. kompatibel zu unserem "minderwertigeren" PCI. Wenn man nur eine einzelne SCSI-Festplatte einsetzen will, wäre diese Lösung ausreichend. Für unsere vier Festplatten muss allerdings eine PCIe-Karte her. Falls jemand gedenkt, sich eine einzelne SCSI-Festplatte mit einem PCI Hostadapter zu kaufen, sollte er folgende Voraussetzungen beachten:
Der PCI Bus sollte durch nichts anderes belastet werden, denn eine moderne SCSI Festplatte ist schnell genug, um fast die gesamte PCI Bandbreite für sich alleine zu benötigen. PCI-Sound- oder Netzwerkkarten sind damit tabu. Weniger problematisch sind dagegen Modems oder Netzwerkkarten für den Internetzugang. Die PCI Slots dürfen keinesfalls übertaktet werden! Selbst 1 MHz mehr reicht, damit ein SCSI Hostadapter seine Arbeit verweigert. Man sollte einen ausgereiften/stabilen PCI Bus haben, Verwendung von SCSI auf labilen Plattformen wie z.B. dem Nforce2 Chipsatz wird abgeraten.
Alle diese Probleme existieren mit PCI-Express nicht. Man muss lediglich ein Mainboard mit zwei PCIe x16 Slots kaufen, da ein Slot für gewöhnlich von der Grafikkarte in Anspruch genommen wird. Ein x8 Slot würde auch reichen, diese sind allerdings auf Desktop-Mainboards nicht verbreitet.


Einrichtung eines SCSI RAID-Verbundes

Wenn man den Rechner startet und der Hostadapter initialisiert wird, kommt man mit STRG+G ins BIOS des Intel SRCU42E. Nach einem BIOS sieht es aber gar nicht aus, denn die Oberfläche ist in Farben und sogar eine Maus wird unterstützt! Durch die Menüs, die komplett in Englisch und selbsterklärend sind, kann man kinderleicht ein RAID erstellen.
Bilder & Technische Daten

Intel SRCU42E Verpackung - Frontansicht                                Intel SRCU42E Verpackung - Rückseite

Der an Vorder- und Rückseite passiv gekühlte Intel 80332 I/O Prozessor sorgt dafür, dass der Prozessor des Rechners möglichst wenig  belastet wird. Dadurch kann ohne eine höhere CPU-Belastung ein Raid0 selbst mit der kleinsten Stripe Size erstellt werden. Die Paritätsberechung für ein Raid5 wird ebenfalls übernommen.

 Intel SRCU42E Controller - Frontansicht                              Intel SRCU42E Controller - Rückseite

Bis zu 512 MB DDR Ram (ECC - 333 MHz) lassen sich montieren. Dieser wird als zusätzlicher Festplatten Cache genutzt, der sich durch die volle PCI-Express-Bandbreite entfalten kann. Mitgeliefert wird ein 128 MB DDR-Ram Modul. 512 MB kosten allerdings kaum noch etwas, daher kaufen wir uns für 40 Euro ein 400 MHz Modul mit ECC. Dank Abwärtskompatibilität funktioniert es einwandfrei.

Intel SRCU42E Controller VHDCI-Anschlüsse                        Intel SRCU42E Controller SCSI-Anschlüsse

Zwei Ultra320 SCSI Kanäle stehen zur Verfügung, welche intern oder auch extern genutzt werden können. Pro Kanal lassen sich bis zu 16 Festplatten nutzen, aber die Bandbreite von 320 MB/s müssen sich alle Laufwerke an einem Kanal teilen.
 
 
Als Zubehör wird folgendes geliefert:
• 128 MB Infineon PC2700 / 333 MHz (effektiv) - ECC
• Treiber-CD
• Bebilderte Kurzanleitung in Englisch
 
Unterstützt werden die RAID Modi 0, 1, 5, 10 und 50.
Der Stromverbrauch liegt bei 25 Watt. Ein Batteriemodul wird ebenfalls unterstützt, aber nicht mitgeliefert. Für den Heimgebrauch ist ein Batteriemodul allerdings auch übertrieben. Der einzige Nachteil der somit für uns durch das fehlende Modul entsteht, ist, dass der Cache zum Schreiben nicht genutzt werden kann.
Das sind die von uns getesteten Festplatten:

Hersteller

Seagate

Seagate

Seagate

Western Digital

Hitachi

Name

Cheetah 15K.4

Barracuda 7200.10

Barracuda 7200.8

Raptor

Deskstar

Modell

ST3146854LW

ST3750640AS

ST3400832AS

WD740GD-00FLA0

T7K250

Kapazität

147 GB

750 GB

400 GB

74,3 GB

250 GB

Schnittstelle

SCSI-U320

SATA2-300

SATA1-150

SATA1-150

SATA2-300

Umdrehungen

15.000

7.200

7.200

10.000

7.200

Zugriffszeit

3,5ms

8,5 ms

8,0 ms

4,5 ms

8,5 ms

Cache

8 MB

16 MB

8 MB

8 MB

8 MB

Platter-Dichte

37 GB

187,5 GB

133 GB

40 GB

125 GB

Anzahl Platter

4

4

3

2

2

Anzahl Köpfe

8

8

6

4

4

Command Queuing

NCQ

NCQ

NCQ

TCQ

NCQ

Release

01/2005

04/2006

10/2004

10/2003

04/2005


Benchmarks

Zum optimalen Vergleich nutzen wir die selben Benchmarks wie in unserem Seagate 7200.10 Review. Daher testen wir auch unsere SCSI Festplatten beim PC Mark05 auf einer Partition innerhalb der ersten 20 GB und formatieren diese mit NTFS und einer Clustegröße von 4 KB. Unsere SCSI Festplatten haben mit einer Stripe-Size von 128 KB die beste Gesamt-Performance geleistet und werden daher auch damit getestet. Fangen wir wieder mit den Low-Level-Benchmarks an:
  Auffällig ist, dass die SCSI Festplatten durch Raid kaum schneller werden. Die maximalen Transferraten sind im Raid nur minimal über der niedrigsten. Hier limitiert die hohe Stripe Size das Ergebnis, doch in den aussagekräftigeren Benchmarks hat dies einen Performanceschub gebracht. Auffällig ist die miserable Zugriffszeit beim Schreiben im RAID5-Verbund, dafür ist sie im RAID0 umso besser. Hier erhalten wir endlich den Beweis für die deutliche Überlegenheit der SCSI-Laufwerke. Dabei ist das Ergebnis durch den deaktivierten Schreib-Cache stark negativ beeinflusst. Denn im Anwendungsindex beim reinen Lesetest haben wir bis zu 70% höhere Ergebnisse erreicht. Dass die Schreibperformance wichtig ist, zeigt auch das schlechte Ergebnis vom RAID5. Im Swappen sind die Cheetah’s extrem schnell, auch ohne RAID. Als Systemlaufwerk sind die hochtourigen SCSI-Festplatten also bestens geeignet. Der Vorsprung ist hier nur gering, aber trotzdem ist er vorhanden. Beim Installieren ist hauptsächlich die Schreibgeschwindigkeit gefragt, daher ist das Ergebnis nicht so gut wie vorher. Ein RAID0 hat hier eine deutliche Wirkung. Die SCSI-Festplatten können sich wieder mit leichtem Abstand durchsetzen. Wieder ist SCSI unschlagbar. Sogar im Einzelbetrieb ist die 15K.4 dem Raptor-Raid0 überlegen. Wie schon im vorigen SATA-Review erwähnt, ist das Ergebnis der 7200.10 wahrscheinlich fehlerbedingt. Trotzdem kann SCSI hier kaum Performance bieten. Das zeigt, dass SCSI Festplatten darauf optimiert sind viele kleinere Dateien zu bearbeiten anstatt große Daten zu kopieren. SCSI ist hier wieder deutlich überlegen und erstmals kann sogar der RAID5-Verbund eine akzeptable Geschwindigkeit zeigen. Kommen wir nun zum wichtigsten Benchmark, dem PCMark05. Als erstes sehen wir uns wieder das Gesamtergebnis an und vergleichen danach die Einzeltests. Im Gesamtergebnis können sich die SCSI Festplatten wieder mit leichtem Vorsprung absetzen. Vor allem im Einzelbetrieb ist die 15K.4 den SATA-Festplatten deutlich überlegen. Der RAID5-Verbund kommt nur knapp über Raptor-Performance. Auch der PC Mark05 besagt, dass SCSI Festplatten extrem schnelle Systemlaufwerke sind, denn sie sind bis zu doppelt so schnell wie ihre schnellsten SATA-Konkurrenten. Sogar der Raid5-Verbund ist hier erstaunlich schnell. Dieser Test stellt wahrscheinlich den wichtigsten Benchmark dar. Egal ob man ein Spiel oder ein Programm lädt, der Application Loading Benchmark dürfte sich am ehesten damit identifizieren können. Die Cheetah’s können hier wie auch die Raptoren ihren Vorteil durch die hohen Umdrehungen und die schnelle Zugriffszeit voll ausspielen. Ca. 40% schneller ist das Zweifach-SCSI-Raid0 im Vergleich zum Raptor-RAID0 und im Vergleich zur 7200.10 sogar wieder nahezu doppelt so schnell. Der ebenfalls ziemlich wichtige Benchmark ist auch eher zugriffslastig und das Bild ist ähnlich wie beim vorigen Test, nur dass hier die Unterschiede noch mal extremer zu Gunsten der SCSI Festplatten sind. Im vorigen Review war schon ersichtlich, dass die hochtourigen Raptoren hier kein besseres Ergebnis erzielen können. Mit den SCSI Festplatten ist es nicht anders. Auffällig ist aber, dass RAID0 jetzt kontraproduktiv ist. Die hohe Stripe Size brachte zwar im Application Loading und General Usage starke Performancevorteile, hier aber war es von Nachteil. Kombiniert mit dem deaktivierten Schreibcache ist die SCSI Performance hier grauenhaft schlecht, vor allem beim Raid5. Lautstärke
 
Das Laufgeräusch der beiden SCSI-Festplatten ähnlich laut wie bei der alten 36 GB Raptor und ist dabei etwas hochfrequent. Eine Dämmung wäre daher zu empfehlen. Von den Raptoren ist man bereits ein auffälliges "Rattern" als Zugriffsgeräusch gewohnt. Die Cheetah mit ihren 15.000 Umdrehungen legt hier noch mal einen drauf und verursacht nahezu maschinengewehrartige Zugriffsgeräusche. Die Leistung ist hier deutlich zu hören und wahrscheinlich auch nicht mehr dämmbar. Das Zugriffsgeräusch ist aber nicht störend, nur das Laufgeräusch ist ungedämmt in einem sonst leisen PC unangenehm.



Fazit
 
15.000 Umdrehungen haben es in sich. Für absolute Performance-Freaks ist SCSI nur zu empfehlen. Als Systemlaufwerk und für Programme/Spiele gibt es nichts Besseres. Für „Storage“ und Backup ist SCSI allerdings ein teurer und auch langsamer Spass wegen der nicht allzu guten Kopiergeschwindigkeit. Die Hardware ist leider nicht sehr billig. Ca. 550 Euro kostet der Intel SRCU42E. Eine 15K.4 mit 147 GB kostet ca. 700 Euro. Mit einem Vierer-Geschoss ist man also schnell mit über 3000 Euro dabei, was für die meisten untragbar sein wird. Es gibt jedoch einige Sparpotenziale. Als Systemlaufwerk und für Spiele reicht i.d.R. auch die kleine 37 GB Variante, welche nur ca. 170 Euro kostet. Anstatt vier nimmt man nur zwei, die Performance ist trotzdem sehr hoch. Dann kommt man nur noch auf ca. 890 Euro, was in Anbetracht von heutigen Prozessor- und Grafikkarten-Preisen in einem Highend-PC tragbar wäre. Wenn man nichts gegen Gebrauchtware hat, kann man sogar noch mal fast die Hälfte sparen. Mit 400-500 Euro wäre man dann sogar auch nicht teurer dran als mit zwei 150 GB Raptor-Festplatten. Wer es noch billiger haben möchte, kauft sich eine einzelne SCSI Festplatte in Verbindung mit einem billigen U160 PCI SCSI Hostadapter. Dann kann man selbst unter 200 € eine immer noch sehr schnelle Festplatte für Spiele oder für Windows bekommen. Wir bedanken uns herzlich bei der Intel GmbH und Seagate Technology für die freundliche Unterstützung mit Produktsamples.

Welovetech