SATA

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Коннектор SATA и разъёмы на материнской плате

SATA (англ. Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).

Описание[править | править вики-текст]

SATA использует 7-контактный разъём вместо 40-контактного разъёма у PATA. SATA-кабель имеет меньшую площадь, за счёт чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера, упрощается разводка проводов внутри системного блока.

SATA-кабель за счёт своей формы более устойчив к многократному подключению. Питающий шнур SATA также разработан с учётом многократных подключений. Разъём питания SATA подаёт 3 напряжения питания: +12 В, +5 В и +3,3 В; однако современные устройства могут работать без напряжения +3,3 В, что даёт возможность использовать пассивный переходник со стандартного разъёма питания IDE на SATA. Ряд SATA-устройств поставляется с двумя разъёмами питания: SATA и Molex.

Стандарт SATA отказался от традиционного для PATA подключения по два устройства на шлейф; каждому устройству полагается отдельный кабель, что снимает проблему невозможности одновременной работы устройств, находящихся на одном кабеле (и возникавших отсюда задержек), уменьшает возможные проблемы при сборке (проблема конфликта Slave/Master устройств для SATA отсутствует), устраняет возможность ошибок при использовании нетерминированных PATA-шлейфов.

Стандарт SATA поддерживает функцию очереди команд (NCQ, начиная с SATA Revision 1.0a[источник не указан 1233 дня]).

В отличие от PATA, стандарт SATA предусматривает горячую замену активного устройства (используемого операционной системой) (начиная с SATA Revision 1.0)

Разъёмы SATA[править | править вики-текст]

SATA-устройства используют два разъёма: 7-контактный (подключение шины данных) и 15-контактный (подключение питания). Стандарт SATA предусматривает возможность использовать вместо 15-контактного разъёма питания стандартный 4-контактный разъём Molex.

Использование одновременно обоих типов силовых разъёмов может привести к повреждению устройства.[1]

Интерфейс SATA имеет два канала передачи данных, от контроллера к устройству и от устройства к контроллеру. Для передачи сигнала используется технология LVDS, провода каждой пары являются экранированными витыми парами.

Существует также 13-контактный[источник не указан 1233 дня] совмещенный разъём SATA, применяемый в серверах, мобильных и портативных устройствах для тонких накопителей. Состоит совмещенный разъём из 7-контактного разъёма для подключения шины данных и 6-контактного разъёма для подключения питания устройства. Для подключения к данным устройствам в серверах может применяться специальный переходник.

Контакт # Назначение
1 GND
2 A+ (Передача данных)
3 A− (Передача данных)
4 GND
5 B− (Прием данных)
6 B+ (Прием данных)
7 GND
Замок
A 7-pin Serial ATA data cable.
7-контактный кабель передачи данных Serial ATA.
Контакт # Порядок подключения Назначение
 — Замок
1 3 +3,3 В
2 3
3 2
4 1 GND
5 2
6 2
7 2 +5 В
8 3
9 3
10 2 GND
11 3 Activity indication and/or staggered spin-up
12 1 GND
13 2 +12 В
14 3
15 3
A 15-pin Serial ATA power connector.
15-контактный кабель питания Serial ATA.


SATA Revision 1.0 (до 1,5 Гбит/с)[править | править вики-текст]

Спецификация SATA Revision 1.0 была представлена 7 января 2003 года. Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 Мбайт/с). (20%-я потеря производительности объясняется использованием системы кодирования 8b/10b, при которой на каждые 8 бит полезной информации приходится 2 служебных бита). Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главным преимуществом SATA перед PATA является использование последовательной шины вместо параллельной. Несмотря на то, что последовательный способ обмена принципиально медленнее параллельного, в данном случае это компенсируется возможностью работы на более высоких частотах за счёт отсутствия необходимости синхронизации каналов и большей помехоустойчивостью кабеля. Это достигается применением принципиально иного способа передачи данных (см. LVDS).

SATA Revision 2.0 (до 3 Гбит/с)[править | править вики-текст]

Спецификация SATA Revision 2.0 (SATA II или SATA 2.0[2], SATA/300) работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 3 Гбит/с брутто (300 Мбайт/с нетто для данных с учётом 8b/10b кодирования). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы «NVIDIA». Теоретически устройства SATA/150 и SATA/300 должны быть совместимы (как контроллер SATA/300 с устройством SATA/150, так и контроллер SATA/150 с устройством SATA/300) за счёт поддержки согласования скоростей (в меньшую сторону), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы (например, на жёстких дисках фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).

SATA Revision 3.0 (до 6 Гбит/с)[править | править вики-текст]

Официальный логотип SATA rev. 3.0

Спецификация SATA Revision 3.0 (SATA III или SATA 3.0) представлена в июле 2008 и предусматривает пропускную способность до 6 Гбит/с брутто (600 Мбайт/с нетто для данных с учётом 8b/10b кодирования). В числе улучшений SATA Revision 3.0, по сравнению с предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Также сохранена совместимость, как на уровне разъёмов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена.

SATA Revision 3.1[править | править вики-текст]

Новшества[3]:

  • mSATA (SATA для SSD-накопителей в мобильных устройствах), PCI Express Mini Card-подобный разъём, который электрически несовместим[4]
  • Zero-power оптического привода: в режиме ожидания оптический привод SATA не потребляет энергию
  • Queued TRIM Command улучшает производительность SSD-накопителей
  • Required Link Power Management снижает общее энергопотребление системы из нескольких устройств SATA
  • Hardware Control Features позволяет хост-идентификацию возможностей устройства

SATA Revision 3.2 — SATA Express[править | править вики-текст]

  • 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.
  • µSSD (micro SSD) — представляет из себя BGA-интерфейс для подключения миниатюрных встроенных накопителей.

eSATA[править | править вики-текст]

Официальный логотип eSATA
Разъёмы SATA (слева) и eSATA (справа)

eSATA (External SATA) — интерфейс подключения внешних устройств, поддерживающий режим «горячей замены». Был создан несколько позже SATA (в середине 2004).[5]

Основные особенности[править | править вики-текст]

  • Разъёмы — менее хрупкие, и конструктивно рассчитаны на большее число подключений чем SATA, но физически несовместимы с обычными SATA, добавлено экранирование разъёма.
  • Требует для подключения два провода: шину данных и кабель питания (в новой спецификации отдельный кабель питания для выносных eSATA-устройств был упразднён).
  • Длина кабеля увеличена до 2 м (по сравнению с 1-метровым у SATA), для компенсации потерь изменены уровни сигналов (повышен уровень передачи и уменьшен уровень порога приемника).
  • Средняя практическая скорость передачи данных выше, чем у USB 2.0 или IEEE 1394.
  • Сигнально SATA и eSATA совместимы, но используют разные уровни сигнала.

Поддержка[править | править вики-текст]

Windows

Для поддержки режима горячей замены нужно включить в BIOS режим AHCI. В случае, если загрузочный диск Windows XP подключен к контроллеру, которому переключают режим с IDE на AHCI, Windows перестанет загружаться — активировать этот режим в BIOS возможно только до установки Windows. После включения режима в BIOS необходимо в начале инсталляции Windows XP установить драйвер контроллер AHCI с дискеты «по методу F6».

Можно на установленную Windows XP без AHCI поставить AHCI-драйвер вручную (выбором inf-файла), после этого перезагрузиться в BIOS и выставить SATA mode режим во вкл.ON»).[6]

Linux

Практически все дистрибутивы поддерживают eSATA без каких-либо настроек. Для поддержки ядро должно быть сконфигурировано с поддержкой AHCI.

Power eSATA (eSATAp)[править | править вики-текст]

Розетка eSATAp

Изначально eSATA передаёт только данные. Для питания должен использоваться отдельный кабель. Компания MicroStar создала новый вид eSATA-разъёма, совместив eSATA (для данных) с USB (для питания). Новый вид разъёма имеет название Power eSATA.[7]. Данный разъём позволяет при использовании кабеля Power Over eSATA подключать SATA накопители без каких-либо дополнительных переходников.

Разъём eSATAp совместим с eSATA и USB 2.0. Это означает, что вилки eSATA и USB можно без каких-либо доработок подключать к розетке eSATAp.

+12 Вольт[править | править вики-текст]

Розетка eSATApd. Красные точки показывают расположение контактов 12В

Некоторым жёстким дискам требуется не только питание +5В, но и +12В. Во многих ноутбуках нет такого напряжения, поэтому они оснащаются исходной версией eSATAp. Для настольных компьютеров, обладающих более мощной питающей системой и напряжением +12 В существует обновлённая версия разъёма eSATAp с дополнительными контактами. Устоявшегося названия для расширенного разъёма пока нет. Некоторые производители называют его eSATApd (т.е. dual power).

mSATA[править | править вики-текст]

Mini-SATA это форм-фактор твердотельных накопителей, имеющий размер 50,95 х 30×3 мм, был объявлен Serial ATA International Organization 21 сентября 2009 года[8]. Поддерживает нетбуки и другие устройства, которые требуют небольшие SSD диски. Разъём mSATA похож на интерфейс PCI Express Mini Card[9], они электрически совместимы, но требуют переключения некоторых сигналов на соответствующий контроллер.

SAS[править | править вики-текст]

Интерфейс SAS (англ. Serial Attached SCSI) обеспечивает подключение по физическому интерфейсу, аналогичному SATA, устройств, управляемых набором команд SCSI. Обладая обратной совместимостью с SATA, он даёт возможность подключать по этому интерфейсу любые устройства, управляемые набором команд SCSI — не только НЖМД, но и сканеры, принтеры и др. По сравнению с SATA, SAS обеспечивает более развитую топологию, позволяя осуществлять параллельное подключение одного устройства по двум или более каналам. Также поддерживаются расширители шины, позволяющие подключить несколько SAS-устройств к одному порту.

SAS и SATA2 в первых редакциях были синонимами. Но позже производители посчитали, что реализовывать SCSI полностью в настольных компьютерах нецелесообразно, поэтому мы сейчас наблюдаем такое разделение. К слову, такие высокие скорости, заложенные в стандарте SATA, на первый взгляд могут показаться излишними — обычный SATA HDD использует, в лучшем случае, 40-45 % пропускной способности шины. Однако работа с буфером винчестера происходит на полной скорости интерфейса.

«Переходники» с SATA на IDE и c IDE на SATA[править | править вики-текст]

Пример контроллера SATA -> IDE

Существуют платы, позволяющие подключать устройства SATA к разъёмам IDE и наоборот. Это — активные устройства (которые, по сути, имитируют устройство и контроллер в одной микросхеме). Такие устройства требуют питания (обычно 5 или 12 вольт), и подключаются к разъёмам Molex серии 8981.


Сравнение с другими шинами[править | править вики-текст]

Название Пропускная способность шины (Mbit/s) Скорость передачи (MB/s) Макс. длина кабеля (m) Передаёт энергию Устройств на канал
eSATA 3 000 300 2 с eSATA HBA (1 с пассивным адаптером) Нет 1 (15 с мультипликатором портов)
eSATAp 2,5 Вт, 5 В

?? Вт, 12 В[10]

SATA revision 3.0 6 000 600[11] 1 Нет
SATA revision 2.0 3 000 300
SATA revision 1.0 1 500 150[12] 1 на канал
PATA 133 1 064 133.5 0.46 (18 дюймов) Нет 2
SAS 600 6 000 600 10 Нет 1 (>65 тыс. с применением расширителей)
SAS 300 3 000 300
SAS 150 1 500 150
IEEE 1394 3200 3 144 393 100 (или более со специальным кабелем) 15 Вт, 12–25 В 63 (с концентратором)
IEEE 1394 800 786 98.25 100[13]
IEEE 1394 400 393 49.13 4.5[13][14]
USB 3.0 5 000 400[15] 3[16] 4.5 Вт, 5 В 127 (с концентратором)[16]
USB 2.0 480 60 [источник не указан 181 день] 5[17] 2.5 Вт, 5 В
USB 1.0 12 1.5 3  ?? Вт, 5 В
SCSI Ultra-640 5 120 640 12 Нет 15 (плюс HBA)
SCSI Ultra-320 2 560 320
Fibre Channel
по оптоволокну
10 520 1 000 2-50 000 Нет 126 (FC-AL)
(16,777,216 при использовании коммутаторов)
Fibre Channel
по меди
4 000 400 12
InfiniBand
Quad Rate
10 000 1 000 5 (по меди)[18][19]

<10,000 (по оптоволокну)

Нет 1 при соединении точка-точка
Много при применении switched fabric
Thunderbolt 10 000 1 250 3 (по меди) 10 Вт, 18 В 7
Thunderbolt 2 20 000 2 500 3 (по меди) 10 Вт, 18 В 7


См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17 изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 595-605. — ISBN 0-7897-3404-4.

Ссылки[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. http://www.hitachigst.com/tech/techlib.nsf/techdocs/486B05E9B853CE718625713A007D0619/$file/T7K500_SATA_ig.pdf
  2. Именно так называется режим SATA II на наклейке на жёстких дисках Hitachi
  3. SATA 3.1 specifications have been published. SATA-IO (18 июля 2011). Проверено 19 июля 2011. Архивировано из первоисточника 2 февраля 2013.
  4. Msata Faq. Forum.notebookreview.com. Проверено 30 октября 2011. Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012.
  5. Первое знакомство с Power eSATA
  6. Интеграция драйверов SATA для ноутбуков в уже установленную ОС Windows XP
  7. MSI «Power eSATA» eSATA with USB combination
  8. mSATA Press Release. Проверено 11 марта 2011.
  9. Intel 310 SSD. Intel 310 SSD(недоступная ссылка — история). Intel. Проверено 11 марта 2011. Архивировано из первоисточника 4 июля 2011.
  10. eSATAp Application. Delock.de. Проверено 26 января 2010. Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012.
  11. Fast Just Got Faster: SATA 6Gb/s. sata-io.org (May 27, 2009). Проверено 25 октября 2011. Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012.
  12. http://www.sata-io.org/documents/SATA-IO-English-Brochure-May-2009.pdf
  13. 1 2 FireWire Developer Note: FireWire Concepts(недоступная ссылка — история). Apple Developer Connection. Проверено 13 июля 2009. Архивировано из первоисточника 10 октября 2008.
  14. 16 кабелей могут быть включены последовательно до 72 м
  15. Universal Serial Bus Specification Revision 3.0 (12 November 2008). Проверено 13 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 1 июня 2012.
  16. 1 2 Frenzel, Louis E. USB 3.0 Protocol Analyzer Jumpstarts 4.8-Gbit/s I/O Projects. Electronic Design (September 25, 2008). Проверено 3 июля 2009. Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012.
  17. USB-концентраторы могут быть включены последовательно до 25 метров
  18. Minich, Makia Infiniband Based Cable Comparison (PDF)(недоступная ссылка — история) (25 June 2007). Проверено 11 февраля 2008. Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012.
  19. Feldman, Michael. Optical Cables Light Up InfiniBand, HPCwire, Tabor Publications & Events (17 July 2007), стр. 1. Проверено 11 февраля 2008.