Контроллеры

SATA/300

Стандарт SATA/300 работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 2,4 Гбит/с (300 МБ/с). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы "NVIDIA". Часто стандарт SATA/300 называют SATA II или SATA 2.0. 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 счет поддержки согласования скоростей (в меньшую сторону), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы (например, на НЖМД фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).

ATA/600

Спецификация SATA Revision 3.0 предусматривает возможность передачи данных на скорости до 6 Гбит/с (600 МБ/с). В числе улучшений SATA Revision 3.0 по сравнению с предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Также будет сохранена совместимость, как на уровне разъемов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена. Кстати, консорциум SATA-IO предостерегает от применения для обозначения поколений SATA доморощенных терминов вроде SATA III, SATA 3.0 или SATA Gen 3. Полное правильное название спецификации - SATA Revision 3.0 ; название интерфейса - SATA 6 Gb/s.

Описание SATA

SATA использует 7-контактный разъем вместо 40-контактного разъема у PAT A. SATA -кабель имеет меньшую площадь, за счет чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера, упрощается разводка проводов внутри системного блока.

SATA -кабель за счет своей формы более устойчив к многократному подключению. Питающий шнур SATA так же разработан с учетом многократных подключений. Разъем питания SATA подает 3 напряжения питания: +12 В, +5 В и +3,3 В; однако современные устройства могут работать без напряжения +3,3 В, что дает возможность использовать пассивный переходник со стандартного разъема питания IDE на SATA. Ряд SATA устройств поставляется с двумя разъемами 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 предусматривает горячую замену устройств и функцию очереди команд ( NCQ, начиная с SATA/300 ).

SATA устройства используют два разъема: 7-контактный (подключение шины данных) и 15-контактный (подключение питания). Стандарт SATA предусматривает возможность использовать вместо 15-контактного разъема питания стандартный 4-контактный разъем Molex. Использование одновременно обоих типов силовых разъемов может привести к повреждению устройства.

G - заземление (англ. Ground )

R - зарезервировано

D1+,D1-,D2+,D2 - - два канала передачи данных (от контроллера к устройству и от устройства к контроллеру соответственно). Для передачи сигнала используется технология LVDS, провода каждой пары ( D1+, D1- и D2+, D2- ) являются экранированными витыми парами.

eSATA

eSATA (External SAT A) - интерфейс подключения внешних устройств, поддерживающий режим "горячей замены" (англ. Hot-plug ). Был создан несколько позже SATA (в середине 2004). Основные особенности eSATA:

Разъемы менее хрупкие и конструктивно рассчитаны на большее число подключений(~9000).

Требует для подключения два провода: шину данных и кабель питания. В новых спецификациях планируется отказаться от отдельного кабеля питания для выносных eSATA устройств.

Длина кабеля увеличена до 2 м (по сравению с 1 м у SAT A).

Средняя практическая скорость передачи данных выше, чем у USB или IEEE 1394.

Существенно меньше нагружается центральный процессор. Уменьшены требования к сигнальным напряжениям по сравнению с SATA.

SAS (Serial Attached SCSI)

НЖМД с интерфейсом SAS: слева НЖМД типоразмера 2,5 дюйма, справа - типоразмера 3,5 дюйма

Serial Attached SCSI (SAS) - компьютерный интерфейс, разработанный для обмена данными с такими устройствами, как жесткие диски, накопители на оптическом диске и т. д. SAS использует последовательный интерфейс для работы с непосредственно подключаемыми накопителями (англ. Direct Attached Storage (DAS) devices ). SAS разработан для замены параллельного интерфейса SCSI и позволяет достичь более высокой пропускной способности, чем SCSI ; в то же время SAS совместим с интерфейсом SATA. Хотя SAS использует последовательный интерфейс в отличие от параллельного интерфейса, используемого традиционным SCSI, для управления SAS -устройствами по-прежнему используются команды SCSI. Протокол SAS разработан и поддерживается комитетом T10. SAS поддерживает передачу информации со скоростью до 3 Гбит/с; ожидается, что к 2010 году скорость передачи достигнет 10 Гбит/с.

Типичная система с интерфейсом SAS состоит из следующих компонентов:

• Инициаторы (англ. Initiators)

  Инициатор - устройство, которое порождает запросы на обслуживание для целевых устройств и получает подтверждения по мере исполнения запросов. Чаще всего инициатор выполняется в виде интегральной схемы.

• Целевые устройства (англ. Targets)

  Целевое устройство содержит логические блоки и целевые порты, которые осуществляют прием запросов на обслуживание, исполняет их; после того, как закончена обработка запроса, инициатору запроса отсылается подтверждение выполнения запроса. Целевое устройство может быть как отдельным жестким диском, так и целым дисковым массивом.

• Подсистема доставки данных (англ. Service Delivery Subsystem)

  Является частью системы ввода-вывода, которая осуществляет передачу данных между инициаторами и целевыми устройствами. Обычно подсистема доставки данных состоит из кабелей, которые соединяют инициатор и целевое устройство. Дополнительно, кроме кабелей в состав подсистемы доставки данных могут входить расширители SAS.

• Расширители (англ. Expanders )

  Расширители SAS - устройства, входящие в состав подсистемы доставки данных и позволяют облегчить передачи данных между устройствами SAS, например, позволяет соединить несколько целевых устройств SAS к одному порту инициатора. Подключение через расширитель является абсолютно прозрачным для целевых устройств.

Сравнение SAS и параллельного SCSI

SAS использует последовательный протокол передачи данных между несколькими устройствами, и, таким образом, использует меньшее количество сигнальных линий.

Интерфейс SCSI использует общую шину. Таким образом, все устройства подключены к одной шине, и с контроллером одновременно может работать только одно устройство. Интерфейс SAS использует соединения точка-точка - каждое устройство соединено с контроллером выделенным каналом.

В отличие от SCSI, SAS не нуждается в терминации шины пользователем.

В SCSI имеется проблема, связанная с тем, что скорость передачи информации по разным линиям, составляющим параллельный интерфейс, может отличаться. Интерфейс SAS лишен этого недостатка.

SAS поддерживает большое количество устройств (> 16384), в то время как интерфейс SCSI поддерживает 8, 16, или 32 устройства на шине.

SAS поддерживает высокие скорости передачи данных (1,5, 3,0 или 6,0 Гбит/с). Такая скорость может быть достигнута при передаче информации на каждом соединении инициатор-целевое устройство, в то время как на шине SCSI пропускная способность шины разделена между всеми подключенными к ней устройствами.

SAS поддерживает подключение устройств с интерфейсом SATA.

SAS использует команды SCSI для управления и обмена данными с целевыми устройствами.

Сравнение SAS и SATA

SATA-устройства идентифицируются номером порта контроллера интерфейса SATA, в то время как устройства SAS идентифицируются их WWN -идентификаторами ( WWN - англ. World Wide Name ).

Устройства SATA версии 1 не поддерживают очередей команд, в то время как устройства SAS поддерживают теггированные очереди команд (англ. Tagged Command Queuing ). В то же время, устройства SATA версии 2 поддерживают англ. Native Command Queuing (NCQ) .

SATA использует набор команд ATA и поддерживает жесткие диски и накопители на оптическом диске, в то время как SAS поддерживает более широкий набор устройств, в том числе жесткие диски, сканеры, принтеры и др.

Аппаратура SAS поддерживает связь с целевыми устройствами по нескольким независимым линиям, что повышает отказоустойчивость системы. Интерфейс SATA версии 1 такой возможности не имеет. В то же время, интерфейс SATA версии 2 использует дубликаторы портов для достижения аналогичной возможности.

SATA преимущественно используется в некритических приложениях, например в домашних компьютерах. Интерфейс SAS, благодаря своей надежности, может быть использован в критически важных серверах.

Выявление ошибок и обработка ошибочных ситуаций определено в SAS гораздо лучше чем в SATA.

Разъемы

Некоторые версии разъемов SAS значительно меньше разъемов традиционного интерфеса SCSI, что позволяет использовать разъемы SAS для подключения компактных накопителей размером 2,5 дюйма.

Существует несколько вариантов разъемов SAS:

SFF 8482 - вариант, механически совместимый с разъемом интерфейса SATA. За счет этого возможно подключать устройства SATA к контроллерам SAS. Подключить же SAS -устройство к интерфейсу SATA - не получится, этому препятствует отсутствие посередине разъема специально выреза-ключа (см. изображение разъема в таблице ниже);

SFF 8484 - внутренний разъем с плотной упаковкой контактов; позволяет подключить до 4 устройств;

SFF 8470 - разъем с плотной упаковкой контактов для подключения внешних устройств (разъем такого типа применяется в интерфейсе Infiniband, а кроме того, может использоваться для подключения внутренних устройств); позволяет подключить до 4 устройств;

SFF 8087 - уменьшенный разъем Molex iPASS, содержит разъем для подключения до 4 внутренних устройств; поддерживает скорость 10 Гбит/с;

SFF 8088 - уменьшенный разъем Molex iPASS, содержит разъем для подключения до 4 внешних устройств; поддерживает скорость 10 Гбит/с.

Изображение	Кодовое название	Также известен как	Внеш./внутр.	К-во линий	К-во устр-в	Комментарий
	SFF 8482	SATA разъeм	Внутренний		1	Форм-фактор, совместимый с SATA -устройствами: позволяет SATA -устройствам соединяться с SAS -контроллером или планкой SAS -разъeмов, что устраняет необходимость в дополнительном SATA контроллере для подключения SATA -устройств типа DVD -рекордеров. Однако жeсткие диски с интерфейсом SAS не могут подключаться к шине SATA, поэтому их физический разъeм имеет "ключ", не позволяющий подключение к шине SATA. Изображeнный на рисунке разъeм является разъeмом "дисковой" стороны интерфейса.
	SFF 8484		Внутренний	32 (19)	4 (2)	Разъ?м с высокой плотностью контактов; в стандарте SFF определены разъeмы для подключения 2 или 4 устройств.
	SFF 8485					Определяет SGPIO (расширение стандарта SFF 8484 ) - последовательное соединение, обычно используемое для подключения светодиодных индикаторов.
	SFF 8470	Разъeм типа Infiniband	Внешний	32	4	Внешний разъeм с высокой плотностью контактов (также может использоваться в качестве внутреннего разъeма).
	SFF 8087	Внутренний мини- SAS	Внутренний		4	Внутренний разъeм типа Molex iPASS уменьшeнной ширины с подключением до 4-х устройств, в будущем планируется поддержка скоростей до 10 Гбит/с.
	SFF 8088	Внешний мини- SAS	Внешний	32	4	Внешний разъeм типа Molex iPASS уменьшeнной ширины с подключением до 4-х устройств, в будущем планируется поддержка скоростей до 10 Гбит/c.

"Переходники" с SATA на IDE и c IDE на SATA

Пример контроллера SATA -> IDE

Существуют платы, позволяющие подключать устройства SATA к IDE -контроллерам и наоборот. Это активные устройства (которые, по сути, имитируют устройство и контроллер в одной микросхеме). Такие устройства требуют питания (обычно 5 или 12 вольт), подключаются к разъемам IDE или Floppy.

Сравнение ATA и SATA

	Serial ATA (SATA)	Параллельный ATA (IDE)
Теоретическая скорость передачи данных (в течение существования спецификации SATA )	Поколение 1 - 150 МБ/с; Поколение 2 - 300 МБ/с; прогнозируется - 600 МБ/с	133Mб/с
Режимы передачи		PIO - UDMA-6
Transfer Mode	Поколение 1 или поколение 2
Шлейф	7-контактный SATA	Кабель IDE (80 проводников, 40-контактные разъемы)
Максимальная длина кабеля передачи данных	1 м (39 дюймов)	45,72 cm
Кабель питания	Кабель питания SATA	Кабель питания IDE
Энергопотребление	250 mV	5 В

Контрольные вопросы.

1. Какие функции выполняет интерфейс ST506/412?
2. Какой стандарт считается расширением ST506/412?
3. Какой интерфейс передаeт биты данных параллельно?
4. Какой интерфейс использует перемычки для выбора режимов Master/Slave?
5. Какие отличительные черты у интерфейсов Fast ATA и EIDE?
6. Какая пропускная способность интерфейса Sata 150?
7. Имеется ли отличие кабеля питания интерфейсов ATA и SATA?