Главная страницаОбратная связьКарта сайта

Serial ATA



С появлением стандарта ATA-7 могло показаться, что параллельный интерфейс ATA, используемый более 10 лет, уже сходит со сцены. Передача данных, осуществляемая по плоскому кабелю со скоростью более 100 Мбайт/с, порождает множество проблем, связанных с синхронизацией сигнала и электромагнитной интерференцией. Их решением стал новый последовательный интерфейс АТА (Serial ATA, или SATA), пришедший на смену параллельному интерфейсу физических накопителей. Он обратно совместим на программном уровне, т.е. используемое программное обеспечение взаимодействует с новой архитектурой без каких-либо ограничений. Другими словами, существующая BIOS, операционные системы и утилиты, работающие с параллельным ATA, точно так же будут работать и с последовательным интерфейсом. SATA поддерживает все существующие устройства ATA и ATAPI, в число которых входят дисководы CD-ROM, CD-RW и DVD, накопители на магнитной ленте, дисководы SuperDisk, а также накопители других типов, поддерживаемые в настоящее время параллельным АТА.

Существуют, конечно, определенные физические различия: нельзя, например, подключить дисководы стандарта ATA к хост-адаптерам последовательного интерфейса ATA и наоборот. В SATA используются более узкие 7-контактные кабели, позволяющие упростить схему подключения системных компонентов и уменьшить габариты кабельных разъемов. Конструкция микросхемы SATA отличается меньшим количеством контактов и пониженным напряжением питания. Все эти изменения позволили избежать многих проблем, характерных для параллельного интерфейса ATA.

На рис. 7.8 показан официальный логотип рабочей группы Serial ATA, который можно встретить на подавляющем большинстве устройств SATA.

Несмотря на то что SATA не предназначен для немедленной замены параллельного интерфейса АТА, многие новые системы поддерживают как последовательный, так и параллельный интерфейсы. Со временем SATA как фактический стандарт внутренних запоминающих устройств, используемых в ПК, полностью вытеснит параллельный интерфейс АТА. Конструктивные особенности современных системных плат указывают на то, что переход от стандартов АТА к SATA будет осуществляться постепенно, причем возможностями параллельного интерфейса АТА можно будет пользоваться в течение всего переходного периода.



Рис. 7.8. Официальный логотип рабочей группы Serial ATA

В феврале 2000 года состоялся официальный Форум разработчиков Intel, на котором было объявлено о создании специальной рабочей группы, занимающейся разработкой стандарта SATA. Первыми членами этой группы стали компании APT Technologies, Dell, IBM, Intel, Maxtor, Quantum и Seagate. Название этой группы претерпело ряд изменений, и только в 2004 году закрепилось последнее из них — Международная организация Serial ATA. В настоящее время группа насчитывает более 60 компаний из различных отраслей промышленности. В ноябре 2000 года была завершена первая черновая спецификация SATA 1.0, а в октябре 2002 года выпущена следующая версия спецификации SATA, которая дала возможность использовать этот интерфейс для подключения сетевых устройств хранения данных. Последней версией спецификации является Serial ATA Revision 2.6. Все выпущенные спецификации доступны для загрузки по адресу www.serialata.org. С момента организации рабочей группы SATA ее членами стали более 130 компаний, представляющих различные отрасли промышленности. Первые системы, поддерживающие интерфейс SATA, были выпущены в конце 2002 года. В апреле 2003 года появились первые системные платы с интегрированным контроллером SATA, являющимся компонентом микросхемы Intel ICH5 (контроллер ввода-вывода). После этого контроллером SATA стали оснащаться все новые модели системных плат.

Производительность SATA просто впечатляет! В настоящее время существует три версии стандарта SATA, в которых используются кабели и разъемы одних и тех же размеров; эти версии отличаются только скоростью передачи данных. После появления первой версии стало очевидно, что эффективность интерфейса может быть увеличена в два или даже в четыре раза. В табл. 7.10 приведены спецификации как уже существующих, так и планируемых версий SATA; версия интерфейса, обеспечивающая скорость передачи данных 300 Мбайт/с, была представлена в 2005 году; версия со скоростью 600 Мбайт/с ожидается в ближайшем году.

Таблица 7.10. Спецификации стандартов SATA


Как следует из таблицы, последовательный интерфейс ATA единовременно передает только один бит данных. В интерфейсе используется узкий 7-жильный кабель с ключевыми разъемами шириной не более 14 мм (0,55 дюйма) на каждом конце. Подобная конструкция позволяет избежать проблем с циркуляцией воздуха, возникающих при использовании более широких плоских кабелей стандарта ATA. Следует заметить, что разъемы находятся только на концах кабелей. Кабели, в свою очередь, используются для соединения устройства непосредственно с контроллером (обычно находящимся на системной плате). В последовательном интерфейсе перемычки ведущий–ведомый” не используются, поскольку каждый кабель поддерживает только одно устройство. Концы кабеля совершенно одинаковы, т.е. разъем системной платы и разъем подсоединяемого устройства практически не отличаются. Максимальная длина кабеля SATA достигает одного метра (39,37 дюйма), что значительно превышает 18-дюймовый максимум для параллельного интерфейса ATA. Скорость передачи данных последовательного интерфейса, использующего более узкий, длинный и менее дорогой кабель, равна 150 Мбайт/с (в полтора раза больше скорости передачи параллельного ATA/100). В будущем эта скорость увеличится до 300 или даже 600 Мбайт/с.

Для кодирования и расшифровки данных, передаваемых по кабелю, SATA использует специальную схему шифрования, получившую название 8B/10B. Первоначально код 8B/10B был разработан (и запатентован) компанией IBM в начале 1980-х годов для использования в быстродействующей передаче данных. В настоящее время эта схема используется во многих высокоскоростных стандартах передачи данных, включая Gigabit Ethernet, Fibre Channel, FireWire и др. Основной особенностью схемы кодирования 8B/10B является то, что количество последовательно передаваемых нулей (или единиц) не должно превышать четырех. Схема RLL 0,4 называется кодированием с ограничением длины записи (Run Length Limited — RLL), где 0 считается минимальным, а 4 — максимальным числом последовательных нулей в каждом закодированном символе.

В одном закодированном 10-разрядном символе не может быть использовано более шести или менее четырех нулей (единиц). Передача нулей и единиц осуществляется в виде изменения величины подаваемого напряжения. Поэтому промежуток между переходными напряжениями, которые подаются передатчиком, получается достаточно сбалансированным, с более устойчивым и регулярным потоком импульсов. Нагрузка схемы становится более постоянной, что приводит к повышению ее надежности. Во время преобразования 8-разрядных данных в 10-разрядные закодированные символы некоторое количество 10-разрядных комбинаций остается неиспользованным. Часть из них применяется для управления потоком, разграничения пакетов данных, проверки ошибок или каких-либо других специальных операций.

Кабели и разъемы SATA

В схеме физической передачи интерфейса SATA используется так называемый дифференцированный метод без возврата к нулю” (Non-Return to Zero — NRZ). В этой схеме применяется сбалансированная пара проводов, по каждому из которых подается напряжение, равное ±0,25 В (одна четвертая вольта). Сигналы посылаются дифференцированно: если по одному проводу пары передается напряжение +0,25 В, то по другому соответственно –0,25 В. Таким образом, разность напряжений постоянно составляет 0,5 В (половина вольта). Это означает, что форма передаваемого сигнала всегда находится в противофазе по отношению к сигналу, передаваемому по смежному проводу. Дифференцированная передача минимизирует электромагнитное излучение и позволяет упростить чтение сигналов на принимающем конце.

В интерфейсе SATA для подачи напряжения 5 и 12 В используется стандартный 4-контактный силовой разъем, а также дополнительный 15-контактный силовой кабель и разъем питания, обеспечивающие подачу электроэнергии напряжением 3,3 В. Ширина силового разъема 15-контактного кабеля в этой конструкции равна всего 24 мм (0,945 дюйма). Сила тока, подаваемого на контакты уровней напряжения 3,3, 5 и 12 В, достигает 4,5 А, что обеспечивает достаточную мощность даже для наиболее энергоемких дисководов. Для совместимости с существующими источниками питания дисководы SATA могут быть выполнены как со стандартными 4-контактными разъемами питания, так и с новыми 15-контактными силовыми разъемами. К тому же на рынке представлен широкий выбор переходников.

Сигнальные и силовые разъемы интерфейса SATA показаны на рис. 7.9.

Сигнальный разъем устройства




В табл. 7.11 и 7.12 приведены параметры выводов разъема данных SATA и дополнительных силовых разъемов.



Конфигурирование устройств SATA
Конфигурирование устройств SATA значительно упрощено, так как переключатели первичный/вторичный” и выбор кабеля”, используемые с параллельным интерфейсом АТА, больше не применяются.

Настройка BIOS при использовании накопителей SATA также не отнимет много времени. Стандарт SATA создавался на основе интерфейса АТА, поэтому автоматическое распознавание параметров накопителя в системе с разъемами SATA выполняется так же, как и в системе с параллельным интерфейсом ATA. В зависимости от характеристик системы SATA может быть активизирован по умолчанию или после установки соответствующих параметров в программе настройки BIOS. Более подробная информация по этой теме представлена в главе 5.

Если вы хотите использовать интерфейс SATA, но пока не желаете расставаться с материнской платой, не содержащей такого контроллера, можете установить адаптер SATA в разъем расширения PCI (рис. 7.11). Большинство таких адаптеров поддерживают и функции ATA RAID.

В первых хост-адаптерах SATA — к ним относятся модели HighPoint и 3Ware — использовалась технология моста Parallel–Serial ATA, на поддержку которой затрачивается не менее половины пропускной способности шины данных. В других адаптерах, в частности в устройствах, разработанных компанией Promise Technology, применяется собственная микросхема

контроллера SATA, которая теоретически является оптимальным решением, так как позволяет накопителю использовать пропускную способность в полном объеме. Тем не менее скорость передачи данных современных накопителей SATA, являющихся потомками устройств Parallel ATA, значительно меньше скорости хост-адаптеров, которая достигает 150 Мбайт/с. Первое поколение накопителей SATA со скоростью вращения 7200 об/мин имеет скорость передачи данных не более 40–50 Мбайт/с.



Рис. 7.11. Типичные двухканальный (вверху) и четырехканальный (внизу) адаптеры SATA RAID. Двухканальный адаптер также содержит разъем для подключения устройств PATA



Обсудить статью на форуме


Если прочитаная статья из нашей обширной энциклопедия компьютера - "Serial ATA", оказалась полезной или интересной, Вы можете поставить закладку в социальной сети или в своём блоге на данную страницу:

Так же Вы можете задать вопрос по статье через форму обратной связи, в сообщение обязательно указывайте название или ссылку на статью!
   


Copyright © 2008 - 2024 Дискета.info