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 1328 дней]).

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 1328 дней] 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.


Slimline SATA[править | править вики-текст]

Контакт # Порядок подключения Назначение
 — Coding notch
1 3 Device presence
2 2 5 V
3 2
4 2 Manufacturing diagnostic
5 1 Ground
6 1

Начиная с ревизии SATA 2.6 был определен slimline коннектор, предназначенный для малогабаритных устройств - оптических приводов для ноутбуков. Контакт #1 slimline указывает на присутствие устройства, что позволяет выполнять горячую замену устройства. slimline signal контакт идентичен стандартной версии, а контакты питания обеспечивают только +5 В, но не предоставляют +12 В и +3.3 В.[2]

Существуют дешевые адаптеры для преобразования между стандартами SATA и slimline SATA.


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[3], 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[4]:

  • mSATA (SATA для SSD-накопителей в мобильных устройствах), PCI Express Mini Card-подобный разъём, который электрически несовместим[5]
  • 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).[6]

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»).[7]

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.[8]. 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[9]. Поддерживает нетбуки и другие устройства, которые требуют небольшие SSD диски. Разъём mSATA похож на интерфейс PCI Express Mini Card[10], 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[11]

SATA revision 3.0 6 000 600[12] 1 Нет
SATA revision 2.0 3 000 300
SATA revision 1.0 1 500 150[13] 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[14]
IEEE 1394 400 393 49.13 4.5[14][15]
USB 3.0 5 000 400[16] 3[17] 4.5 Вт, 5 В 127 (с концентратором)[17]
USB 2.0 480 60 [источник не указан 276 дней] 5[18] 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
21 040 3 200 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)[19][20]

<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. Serial ATA Revision 2.6. Serial ATA International Organization.
  3. Именно так называется режим SATA II на наклейке на жёстких дисках Hitachi
  4. SATA 3.1 specifications have been published. SATA-IO (18 июля 2011). Проверено 19 июля 2011. Архивировано из первоисточника 2 февраля 2013.
  5. Msata Faq. Forum.notebookreview.com. Проверено 30 октября 2011. Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012.
  6. Первое знакомство с Power eSATA
  7. Интеграция драйверов SATA для ноутбуков в уже установленную ОС Windows XP
  8. MSI «Power eSATA» eSATA with USB combination
  9. mSATA Press Release. Проверено 11 марта 2011.
  10. Intel 310 SSD. Intel 310 SSD(недоступная ссылка — история). Intel. Проверено 11 марта 2011. Архивировано из первоисточника 4 июля 2011.
  11. eSATAp Application. Delock.de. Проверено 26 января 2010. Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012.
  12. Fast Just Got Faster: SATA 6Gb/s. sata-io.org (May 27, 2009). Проверено 25 октября 2011. Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012.
  13. http://www.sata-io.org/documents/SATA-IO-English-Brochure-May-2009.pdf
  14. 1 2 FireWire Developer Note: FireWire Concepts(недоступная ссылка — история). Apple Developer Connection. Проверено 13 июля 2009. Архивировано из первоисточника 10 октября 2008.
  15. 16 кабелей могут быть включены последовательно до 72 м
  16. Universal Serial Bus Specification Revision 3.0 (12 November 2008). Проверено 13 февраля 2012. Архивировано из первоисточника 1 июня 2012.
  17. 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.
  18. USB-концентраторы могут быть включены последовательно до 25 метров
  19. Minich, Makia Infiniband Based Cable Comparison (PDF)(недоступная ссылка — история) (25 June 2007). Проверено 11 февраля 2008. Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012.
  20. Feldman, Michael. Optical Cables Light Up InfiniBand, HPCwire, Tabor Publications & Events (17 July 2007), стр. 1. Проверено 11 февраля 2008.