SATA (Serial ATA)

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 22:33, 5 апреля 2017.
Serial ATA (SATA)
HDD-inerfaces-SATA 9 630x420.jpg
Year created 2003
Supersedes Parallel ATA (PATA)
Speed 1.5, 3.0, 6.0 and 16 Gbit/s
Style Serial
Hotplugging interface Yes
External interface Optional (eSATA)

SATA (Serial ATA) – последовательный интерфейс обмена данными с накопителями и подключения к шине устройств, жёстких дисков, оптических приводов, SSD накопителей и других, он является усовершенствованием ATA .Заключается это усовершенствование в переделке традиционного параллельного ATA (Parallel ATA) в последовательный интерфейс. Однако этим отличия стандарта Serial ATA от традиционного не ограничиваются, поскольку кроме изменения типа передачи данных с параллельного на последовательный, изменились также разъемы для передачи данных и электропитания [Источник 1].Для подключения используется 8-pin разъем. Как и в случае с PATA – является устаревшим, и используется только для работы с оптическими накопителями. Стандарт SATA (SATA150) обеспечивал пропускную способность равную 150 МБ/с (1,2 Гбит/с).

История создания SATA

Sata logo.jpg

Был разработан и представлен публике в 2003 году, как замена ныне устаревшему интерфейсу ATA(AT Attachment), также известный как IDE,применявшийся для подключения жестких дисков в компьютерах. Скорость последнего интерфейса тогда составляла 100-133 Мбайт/с, тогда как винчестеры могли обеспечить в среднем не более 60-70 Мбайт/с. У самых современных моделей этого показатель вырос до 120 Мбайт/с.Позже, ATA был переименован в PATA (Parallel ATA), для лучшей узнаваемости и избегания путаницы.Была создана организация под названием SATA—IO (Sata International Organization), которая отвечает за развитие, поддержку, и публикацию новых спецификаций как для SATA, так и для SAS (Serial Attached SCSI). Первая версия стандарта (известная как SATA 1.5 Gbit/s) позволяет передавать данные на скорости до 150 Мбайт/с (возникает вопрос, куда делись 42 Мбайт/с, ведь 1.5 Гбит/с — это 192 Мбайт/c, просто SATA поддерживает кодирование по алгоритму 8b/10b, которое забирает 20% канала). Остальные составляющие менее существенны: меньший размер разъема, более тонкий кабель, возможность горячего подключения, которая реализована не всегда. Буквально через пару лет после выхода первых версий SerialATA стали говорить о подготовке и внедрении SATA2 (известного как SATA II и SATA 3 Gbit/s). Его главным достоинством является несомненно вдвое выросшая скорость передачи данных. Теперь она составила 3 Гбит/с или 300 Мбайт/с, вплотную приблизившись к UltraSCSI 320. В 2008 году, более 90% новых настольных компьютеров использовали для подключения периферии SATA разъём. PATA всё ещё можно приобрести, но продаются они лишь для сохранения совместимости со старыми дисками и материнскими платами. [Источник 2]

Ревизии SATA

В настоящее время интерфейс Serial ATA практически вытеснил Parallel ATA, и накопители PATA можно встретить теперь в основном лишь в достаточно старых компьютерах. Еще одной особенностью нового стандарта, обеспечившей его широкую популярность, стала поддержка технологий NCQ и AHCI [1].

SATA 1

SATA 1

Первая ревизия интерфейса предусматривает частоту функционирования 1.5 Ггц, что обеспечивает полосу пропускания 1.5 Гбит/с. Около 20% отнимается на нужды системы кодирования типа 8b/10b, где в каждые 10 бит вкладывается ещё 2 бита служебной информации. Таким образом, максимальная скорость равняется 1.2 Гбит/с (150 Мб/с). Это совсем немного быстрее самой быстрой PATA/133, но намного лучшее быстродействие достигается в режиме AHCI, где работает поддержка NCQ (Native Command Queuing). Это значительно улучшает производительность в много-поточных задачах, но не все контроллеры поддерживают AHCI на первой версии SATA.

SATA 2 (SATA 300)

SATA 2

Частота функционирования была увеличена до 3.0 Ггц, что увеличило пропускную способность до 3.0 Гбит/с (300 МБ/с ). Эффективная пропускная способность равняется 2.4Гбит/с (300Мб/c), то есть в 2 раза выше чем у SATA 1. Совместимость между первой и второй ревизией сохранилась. Интерфейсные кабели тоже были сохранены прежние и полностью совместимы между собой.

SATA 3

В июле 2008 года SATA—IO представила спецификации SATA 3.0, хотя про требованию спецификаций правильно называть SATA 6Gb/s, с пропускной собственностью соответственно 6 Гб/с (600 МБ/с), частота функционирования 6.0Ггц (то есть поднята только частота).Также положительной составляющей стала функция программного управления NCQ и команды для непрерывной передачи данных для процесса с высоким приоритетом. Кроме жестких дисков этот стандарт используется в SSD (твердотельные диски). Стоит заметить, что на практике пропускная способность интерфейсов SATA не отличаются скоростью передачи данных. Практически скорость записи и чтения дисков не превышает 100 Мб/с [Источник 3]. Увеличение показателей влияет только на пропускную способность между контроллером и кеш-памятью накопителя.Совместимость сохранилась как в методе передачи данных, так и в разъёмах и проводах; улучшено управление питанием. Основной сферой применения, где требовалась такая пропускная способность – SSD (твёрдотельные) накопители . Для жёстких дисков, такая пропускная способность не требовалась. Выигрыш для них был в более высокой скорости передачи данных из кэш (DRAM—cache) памяти диска[Источник 4].

SATA 3.1

Внесенные изменения:
  1. Появился mSATA (SATA для SSD-накопителей в мобильных устройствах), PCI Express Mini Card-подобный разъём;
  2. Zero-power оптического привода, то есть оптические приводы, поддерживающие стандарт, больше не потребляют энергии в режиме простоя;
  3. Добавлена аппаратная команда очереди TRIM (Queued TRIM Command), улучшающая производительность и долговечность SSD;
  4. Аппаратные функции идентификации, определяющие возможности устройства (Hardware Control Features);
  5. Расширенный менеджмент питания (Required Link Power Management ), позволяющий устройствам подключенным через SATA 3.1 потреблять меньше энергии.[Источник 5].

SATA 3.2 — SATA Express

Характеристики:
  • SATA Express программно совместим с SATA, но в качестве несущего интерфейса используется PCI Express. Конструктивно представляет собой два рядом расположенных в длину SATA-порта, что позволяет использовать как накопители с интерфейсом SATA, так и непосредственно накопители, изначально поддерживающие SATA Express. Скорость передачи данных при этом достигает 8 Гбит/с в случае использования одного разъёма и 16 Гбит/с, в случае если задействованы оба разъёма SATA Express.
  • Предполагается, что на замену SATA Express придет разъём U.2 (SFF-8639), в котором предоставляется 4 линии PCI Express 3.0[2]
  • µSSD (micro SSD) — представляет собой BGA-интерфейс для подключения миниатюрных встроенных накопителей.

[Источник 6].

eSATA — External SATA

eSATA (External SATA) — интерфейс подключения внешних устройств, поддерживающий режим «горячей замены». Был создан несколько позже SATA в середине 2004, и хотя в свое время был многообещающим, широкого распространения формате eSATA (External SATA) та к и не получил. eSATA представляет собой разновидность Serial ATA, предназначенную для подключения исключительно внешних накопителей. Стандарт eSATA предлагает для внешних устройств большую часть возможностей стандартного, то есть внутреннего Serial ATA, в частности, одинаковую систему сигналов и команд и столь же высокую скорость.

Основные изменения в сравнении с SATA:
  1. Разъёмы экранированы и более стойкие для многоразового подключения;
  2. Изменена компенсация потерь сигналов, что позволило увеличить максимальную длину кабеля до 2 метров;
  3. Требует подключения 2-х разъёмов, один питания, второй интерфейсный.

По сравнению с другими внешними шинами, такими, как USB и Firewire, eSATA имеет один существенный недостаток: накопителю eSATA требует специальные разъемы для питания в отличии от других шин, позволяющих осуществлять электропитание через сам кабель шины. Поэтому, несмотря на сравнительно высокую скорость передачи данных, eSATA в настоящее время не пользуется большой популярностью в качестве интерфейса для подключения внешних накопителей [Источник 7].

eSATAp

eSATAp — это усовершенствованный разъём e-Sata, но с питанием от разъёма, именно поэтому e-Sata становится полноценным портативным и универсальным интерфейсом. С выходом USB 3.0, оказался обделён вниманием, так как USB предлагает более простую реализацию.

mSATA

mSATA — PCI-e подобный интерфейс, представленный в Сентябре 2009 года. Предназначен для миниатюрных устройств (твёрдотельных накопителей, портативных жёстких дисков). Также планируется использование в таких портативных устройствах как ноутбуки, планшетные компьютеры и других . Устройства с данным интерфейсом, могут иметь очень миниатюрные размеры, сходные с Wi-Fi картами расширения для ноутбуков (к примеру).

Примечания

Источники

  1. 256bit. [Электронный ресурс]: Интерфейсы подключения жестких дисков: SCSI, SAS, Firewire, IDE, SATA/ Дата обращения: 29.03.2017. Режим доступа:http://biosgid.ru/osnovy-ustrojstva-pk/scsi-sas-firewire-ide-sata-interfejsy-zhestkih-diskov.html
  2. 256bit. [Электронный ресурс]: История SATA/eSATA/ Дата обращения: 29.03.2017. Режим доступа:http://chernykh.net/content/view/582/781/
  3. 256bit. [Электронный ресурс]: Виды интерфейса. PATA, SATA, SATA 2, SATA 3 и тд. Подробней: http://hardwareguide.ru/%D0%B6%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BA%D0%B8%D0%B9-%D0%B4%D0%B8%D1%81%D0%BA/sata// Дата обращения: 29.03.2017. Режим доступа:http://hardwareguide.ru/%D0%B6%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BA%D0%B8%D0%B9-%D0%B4%D0%B8%D1%81%D0%BA/sata/
  4. 256bit. [Электронный ресурс]:SATA — интерфейс. Виды разъёмов, скорость передачи данных, ревизии и версии SATA. / Дата обращения: 29.03.2017. Режим доступа:http://www.xtechx.ru/c40-visokotehnologichni-spravochnik-hitech-book/sata-interface-port/
  5. 256bit. [Электронный ресурс]:SATA — интерфейс. Виды разъёмов, скорость передачи данных, ревизии и версии SATA. / Дата обращения: 29.03.2017. Режим доступа:http://www.xtechx.ru/c40-visokotehnologichni-spravochnik-hitech-book/sata-interface-port/
  6. 256bit. [Электронный ресурс]:SATA / Дата обращения: 29.03.2017. Режим доступа:https://ru.wikipedia.org/wiki/SATA#.D0.A1.D1.80.D0.B0.D0.B2.D0.BD.D0.B5.D0.BD.D0.B8.D0.B5_.D1.81_.D0.B4.D1.80.D1.83.D0.B3.D0.B8.D0.BC.D0.B8_.D1.88.D0.B8.D0.BD.D0.B0.D0.BC.D0.B8
  7. 256bit. [Электронный ресурс]: Интерфейсы подключения жестких дисков: SCSI, SAS, Firewire, IDE, SATA/ Дата обращения: 29.03.2017. Режим доступа:http://biosgid.ru/osnovy-ustrojstva-pk/scsi-sas-firewire-ide-sata-interfejsy-zhestkih-diskov.html