SATA

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
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). Первые материнские платы и жёсткие диски с поддержкой этого стандарта были выпущены во второй половине 2002 года.

Описание[править | править код]

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.

В отличие от PATA, стандарт SATA предусматривает горячее подключение устройства (используемого операционной системой) (начиная с SATA Revision 1.0)

Разъёмы SATA[править | править код]

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 (при этом, использование одновременно обоих типов разъёмов питания 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 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 код]

Контакт # Порядок подключения Назначение
Выравнивающая выемка
1 3 Присутствие устройства
2 2 +5 В
3 2
4 2 Диагностический вывод
5 1 Земля
6 1

Начиная с ревизии SATA 2.6 был определён плоский (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 коннектор идентичен стандартной версии. Slimline power connector имеет уменьшенную ширину и уменьшенный шаг контактов в нём, поэтому коннекторы питания SATA и slimline SATA полностью не совместимы между собой. Контакты slimline power connector питания обеспечивают только +5 В, не предоставляя +12 В и +3.3 В.[2]

Существуют дешевые адаптеры для преобразования между стандартами SATA и slimline SATA, разновидности Mobile Rack.

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

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 код]

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 2.5[править | править код]

Выпущенный в августе 2005 года, SATA revision 2.5 объединил спецификацию к одному документу.

SATA revision 2.6[править | править код]

Выпущенный в феврале 2007 года, SATA revision 2.6 включает описание Slimline connector, компактного разъёма для применения в портативных устройствах.

SATA Revision 3.0 (до 6 Гбит/с)[править | править код]

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 код]

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[править | править код]

  • 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[6]
  • µSSD (micro SSD) — представляет собой BGA-интерфейс для подключения миниатюрных встроенных накопителей.

SATA Revision 3.3[править | править код]

SATA revision 3.3 вышла в феврале 2016[7][8].

SATA Revision 3.4[править | править код]

SATA revision 3.4 вышла в июне 2018[9].

SATA Revision 3.5[править | править код]

SATA revision 3.5 вышла в июле 2020[10].

eSATA[править | править код]

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).[11]

Основные особенности[править | править код]

  • 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 комбинированных USB/eSATA портах, eSATAp  (англ.), 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 код]

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 установки Windows XP установить драйвер контроллера 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»).[12]

В Windows 7 и выше режим AHCI выбирается с помощью параметра реестра. Чтобы включить его, нужно в значении параметра «start» по адресу HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\services\msahci выставить значение 0 вместо 3 или 4. Затем перезагрузиться в BIOS и включить AHCI там.

Linux

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

Power Over eSATA (eSATAp)[править | править код]

Розетка eSATAp
Розетка eSATApd. Красные точки показывают расположение контактов 12В

Изначально eSATA передаёт только данные. Для питания должен использоваться отдельный кабель. В 2008 году Serial ATA International Organization заявила разработку нового вида eSATA гнезда, совмещающего гнездо eSATA с гнездом USB 2.0 Type A.[13] Новый вид разъёма получил название Power Over eSATA (eSATAp)[14]. В 2009 году появилась первая продукция с использованием нового разъема.[15][16][17] Данный разъём позволял при использовании кабеля Power Over eSATA подключать SATA накопители без каких-либо дополнительных переходников для питания накопителя.

Конструктивно разъем выполнен как комбинация гнезд USB 2.0 Type A и eSATA. Питание 5В подавалось с контактов разъема USB. Некоторым жёстким дискам требуется не только питание +5В, но и +12В. Потому позже разъему добавили дополнительные контакты с питанием 12В. Некоторые производители называют его eSATApd (то есть dual power).

Однако конструктив разъема так и остался никем не стандартизированным. И USB IF и Serial ATA International Organization не выпустили никаких нормативных документов, касающихся этого варианта разъема. Потому, несмотря на техническую совместимость гнезда eSATAp с ответными штекерами USB и eSATA формально он не является стандартным.

mSATA[править | править код]

Сравнение разъёмов SSD mSATA (сверху) и HDD SATA (снизу)

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[18]. Поддерживает нетбуки и другие устройства, которые требуют небольших SSD-дисков. Разъём mSATA похож на интерфейс PCI Express Mini Card[19], они электрически совместимы, но требуют переключения некоторых сигналов на соответствующий контроллер.

SAS[править | править код]

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.

Цветовое обозначение разъёмов SATA[править | править код]

Производители материнских плат используют цветовое обозначение разъёмов SATA, которое не стандартизировано и используется ими произвольно для облегчения подключения дисковых накопителей пользователем. В частности, отдельным цветом может выделяться разъём SATA0, используемый преимущественно для загрузки ОС. Цветами разъёма могут отличаться порты SATA, работающие от встроенного в чипсет контроллера от тех, которые используют отдельный контроллер SATA. На платах с поддержкой SATA разных поколений цвета разъёмов используются для обозначения портов с разной пропускной способностью. Также отдельным цветом может обозначаться порт, предназначенный для работы в режиме eSATA. Как правило, для портов SATA на материнских платах используется тёмно-синий, голубой, серо-белый, красный, оранжевый и чёрный цвета, значение которых следует смотреть в руководстве по эксплуатации материнской платы или персонального компьютера[20][21][22][23]. Аналогичное цветовое кодирование ранее использовалось и для разъёмов IDE в конце жизненного цикла этого стандарта, где голубой цвет разъёма обычно обозначал первичный канал IDE, чёрный — вторичный[24][25].

«Переходники» с SATA на IDE и c IDE на SATA[править | править код]

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 код]

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[26]

SATA revision 3.0 6000 600[27] 1 Нет
SATA revision 2.0 3000 300
SATA revision 1.0 1500 150[28] 1 на канал
PATA 133 1064 133,5 0,46 (18 дюймов) Нет 2
SAS 600 6000 600 10 Нет 1 (> 65 тыс. с применением расширителей)
SAS 300 3000 300
SAS 150 1500 150
IEEE 1394 3200 3144 393 100 (или более со специальным кабелем) 15 Вт, 12–25 В 63 (с концентратором)
IEEE 1394 800 786 98,25 100[29]
IEEE 1394 400 393 49,13 4,5[29][30]
USB 3.1 10 000 1200 1 до 10 Gbit/s

2 до 5 Gbit/s

4.5 Вт, 5 В 127 (с концентратором)[31]
USB 3.0 5000 400[32] 3[31] 4.5 Вт, 5 В
USB 2.0 480 около 40[33][34] 5[35] 2.5 Вт, 5 В
USB 1.0 12 около 1 3 ?? Вт, 5 В
SCSI Ultra-640 5120 640 12 Нет 15 (плюс HBA)
SCSI Ultra-320 2560 320
Fibre Channel
по оптоволокну
21 040 3200 2-50 000 Нет 126 (FC-AL)
(16.777.216 при использовании коммутаторов)
Fibre Channel
по меди
4000 400 12
InfiniBand
Quad Rate
10 000 1000 5 (по меди)[36][37]

<10,000 (по оптоволокну)

Нет 1 при соединении точка-точка
Много при применении switched fabric
Thunderbolt 10 000 1250 3 (по меди) 10 Вт, 18 В 7
Thunderbolt 2 20 000 2500 3 (по меди) 10 Вт, 18 В 7

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Hard Disk Drives, Solid-State Drives & External Storage Products Архивная копия от 15 февраля 2011 на Wayback Machine // HGST Solutions
  2. Serial ATA Revision 2.6 115. Serial ATA International Organization. Дата обращения: 31 декабря 2014. Архивировано из оригинала 6 октября 2014 года.
  3. Именно так называется режим SATA II на наклейке на жёстких дисках Hitachi
  4. SATA 3.1 specifications have been published (недоступная ссылка — история). SATA-IO (18 июля 2011). Дата обращения: 19 июля 2011. Архивировано 2 февраля 2013 года.
  5. Msata Faq (недоступная ссылка — история). Forum.notebookreview.com. Дата обращения: 30 октября 2011. Архивировано 10 февраля 2012 года.
  6. Breaking the SATA Barrier: SATA Express and SFF-8639 Connectors. Дата обращения: 21 сентября 2015. Архивировано 5 июня 2017 года.
  7. SATA-IO Expands Supported Features in Revision 3.3 Specification. SATA-IO (16 февраля 2016). Дата обращения: 26 декабря 2016. Архивировано 3 июля 2017 года.
  8. SATA-IO Frequently Asked Questions. SATA-IO (11 ноября 2016). Дата обращения: 26 декабря 2016. Архивировано 26 декабря 2016 года.
  9. SATA-IO Expands Supported Features in Revision 3.4 Specification. SATA-IO (25 июня 2018). Дата обращения: 15 июня 2019. Архивировано 15 июня 2019 года.
  10. SATA-IO Increases Interoperability Features with Revision 3.5 Specification. SATA-IO (15 июля 2020). Дата обращения: 28 ноября 2020. Архивировано 19 июля 2020 года.
  11. Первое знакомство с Power eSATA Архивировано 26 июня 2011 года.
  12. Интеграция драйверов SATA для ноутбуков в уже установленную ОС Windows XP Архивировано 17 июля 2011 года.
  13. SATA-IO organisation brochure
  14. Upgrading and Repairing PCs ed.22, Scott Mueller «Power Over eSATA (eSATAp)» (стр 548), ISBM 9780134057699, 2015
  15. MSI представила новый стандарт Power Over eSATA. Дата обращения: 19 июля 2019. Архивировано 19 июля 2019 года.
  16. MSI «Power eSATA» eSATA with USB combination Архивировано 30 сентября 2009 года.
  17. Что такое eSATAp и с чем его едят? Дата обращения: 19 июля 2019. Архивировано 19 июля 2019 года.
  18. mSATA Press Release. Архивировано 26 июля 2011 года. Дата обращения: 11 марта 2011.
  19. Intel 310 SSD. Intel 310 SSD. Intel. Дата обращения: 11 марта 2011. Архивировано 4 июля 2011 года.
  20. Any info on the SATA port controllers and port color code (англ.). www.dell.com (29 мая 2009). Дата обращения: 17 июля 2019.
  21. Identifying the SATA Ports on Your Desktop Board (англ.). Intel. Дата обращения: 17 июля 2019. Архивировано 17 июля 2019 года.
  22. motherboard sata socket identification (англ.). community.hp.com (15 июля 2016). Дата обращения: 17 июля 2019.
  23. To Levovo users - what does color coding mean on the SATA connections> (англ.). forums.lenovo.com (18 августа 2013). Дата обращения: 17 июля 2019.
  24. Scott Mueller. Upgrading and Repairing PCs: The ATA/IDE Interface. — 2013-05-23. Архивировано 6 июня 2019 года.
  25. Mikes Hardware | How To | Connecting IDE Hard Drives. www.mikeshardware.com. Дата обращения: 17 июля 2019. Архивировано 26 мая 2021 года.
  26. eSATAp Application (недоступная ссылка — история). Delock.de. Дата обращения: 26 января 2010. Архивировано 10 февраля 2012 года.
  27. Fast Just Got Faster: SATA 6Gb/s (недоступная ссылка — история). sata-io.org (27 мая 2009). Дата обращения: 25 октября 2011. Архивировано 10 февраля 2012 года.
  28. アーカイブされたコピー. Дата обращения: 25 октября 2011. Архивировано из оригинала 1 ноября 2011 года.
  29. 1 2 FireWire Developer Note: FireWire Concepts. Apple Developer Connection. Дата обращения: 13 июля 2009. Архивировано 10 октября 2008 года.
  30. 16 кабелей могут быть включены последовательно до 72 м
  31. 1 2 Frenzel, Louis E. USB 3.0 Protocol Analyzer Jumpstarts 4.8-Gbit/s I/O Projects (недоступная ссылка — история). Electronic Design (25 сентября 2008). Дата обращения: 3 июля 2009. Архивировано 10 февраля 2012 года.
  32. Universal Serial Bus Specification Revision 3.0 (недоступная ссылка — история) (12 ноября 2008). Дата обращения: 13 февраля 2012. Архивировано 1 июня 2012 года.
  33. Why Storage Drive Speeds Don’t Hit Their Theoretical Limits Архивная копия от 5 августа 2016 на Wayback Machine, 2013 «USB 2.0 has a theoretical maximum bandwidth of 480MB/s (60MB/s), but in practice you’ll never get above 40MB/s.»
  34. USB 3.0 speed: real and imagined Архивная копия от 10 августа 2016 на Wayback Machine, PCWorld, 2014 «It’s rare that a 2.0 flash drive can achieve a read speed over 40MBps.»
  35. USB-концентраторы могут быть включены последовательно до 25 метров
  36. Minich, Makia Infiniband Based Cable Comparison (PDF) (25 июня 2007). Дата обращения: 11 февраля 2008. Архивировано 10 февраля 2012 года.
  37. Feldman, Michael. Optical Cables Light Up InfiniBand, HPCwire, Tabor Publications & Events (17 июля 2007), С. 1. Дата обращения: 11 февраля 2008. (недоступная ссылка)

Литература[править | править код]

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

Ссылки[править | править код]