SATA ( Serial AT Attachment ) [a] [2] — интерфейс компьютерной шины , который соединяет адаптеры хост-шины с устройствами хранения данных , такими как жесткие диски , оптические приводы и твердотельные накопители . Serial ATA пришел на смену более раннему стандарту Parallel ATA (PATA) и стал преобладающим интерфейсом для устройств хранения данных.
Спецификации совместимости с промышленным интерфейсом Serial ATA исходят от Международной организации Serial ATA (SATA-IO), которые затем выпускаются Техническим комитетом INCITS T13, Приложение AT (INCITS T13). [3]
SATA был анонсирован в 2000 году [4] [5] с целью предоставить несколько преимуществ по сравнению с более ранним интерфейсом PATA, таких как уменьшенный размер кабеля и стоимость (семь проводников вместо 40 или 80), собственная горячая замена , более быстрая передача данных за счет более высоких скоростей передачи сигналов и более эффективная передача через (опциональный) протокол очередей ввода -вывода. Версия 1.0 спецификации была выпущена в январе 2003 года. [2]
Спецификации совместимости с отраслевыми интерфейсами Serial ATA исходят из Serial ATA International Organization (SATA-IO). Группа SATA-IO совместно создает, рассматривает, ратифицирует и публикует спецификации взаимодействия, тестовые случаи и plugfests . Как и во многих других отраслевых стандартах совместимости, право собственности на содержимое SATA передается другим отраслевым органам: в первую очередь INCITS T13 [3] и подкомитету INCITS T10 ( SCSI ), подгруппе T10, отвечающей за Serial Attached SCSI (SAS). Оставшаяся часть этой статьи стремится использовать терминологию и спецификации SATA-IO.
До появления SATA в 2000 году PATA был известен просто как ATA. Название «AT Attachment» (ATA) возникло после выпуска в 1984 году IBM Personal Computer AT , более известного как IBM AT. [6] Интерфейс контроллера IBM AT стал фактическим отраслевым интерфейсом для включения жестких дисков. «AT» было аббревиатурой IBM для «Advanced Technology»; таким образом, многие компании и организации указывают SATA как аббревиатуру «Serial Advanced Technology Attachment». Однако спецификации ATA просто используют название «AT Attachment», чтобы избежать возможных проблем с товарными знаками с IBM. [7]
SATA хост-адаптеры и устройства взаимодействуют через высокоскоростной последовательный кабель по двум парам проводников. Напротив, параллельный ATA ( переименование устаревших спецификаций ATA) использует 16-битную шину данных со множеством дополнительных сигналов поддержки и управления, все из которых работают на гораздо более низкой частоте. Для обеспечения обратной совместимости с устаревшим программным обеспечением и приложениями ATA, SATA использует те же базовые наборы команд ATA и ATAPI , что и устаревшие устройства ATA.
Первым в мире жестким диском SATA стал Seagate Barracuda SATA V, выпущенный в январе 2003 года. [8]
SATA заменил параллельный ATA в потребительских настольных компьютерах и ноутбуках ; доля рынка SATA на рынке настольных ПК составляла 99% в 2008 году. [9] PATA в основном был заменен SATA для любого использования; при этом PATA снижается в промышленных и встраиваемых приложениях, использующих хранилище CompactFlash (CF), которое было разработано на основе устаревшего стандарта PATA. Стандарт 2008 года CFast , призванный заменить CompactFlash, основан на SATA. [10] [11]
Спецификация Serial ATA требует, чтобы устройства SATA могли подключаться в горячем режиме ; то есть устройства, соответствующие спецификации, способны вставлять или извлекать устройство из разъема объединительной платы (комбинированный сигнал и питание), на который подано питание. После вставки устройство инициализируется и затем работает в обычном режиме. В зависимости от операционной системы хост также может инициализироваться, что приводит к горячей замене . Для безопасной вставки и извлечения включенный хост и устройство не обязательно должны находиться в состоянии ожидания, хотя незаписанные данные могут быть потеряны при отключении питания.
В отличие от PATA, как SATA, так и eSATA поддерживают горячее подключение по умолчанию. Однако эта функция требует надлежащей поддержки на уровне хоста, устройства (диска) и операционной системы. В целом, устройства SATA удовлетворяют требованиям горячего подключения на стороне устройства, и большинство хост-адаптеров SATA поддерживают эту функцию. [1]
Для eSATA горячее подключение поддерживается только в режиме AHCI . Режим IDE не поддерживает горячее подключение. [12]
Advanced Host Controller Interface (AHCI) — открытый интерфейс хост-контроллера, опубликованный и используемый Intel, который стал фактическим стандартом. Он позволяет использовать расширенные функции SATA, такие как горячее подключение и собственная очередь команд (NCQ). Если AHCI не включен материнской платой и чипсетом, контроллеры SATA обычно работают в режиме «эмуляции IDE [b] », который не позволяет получить доступ к функциям устройства, не поддерживаемым стандартом ATA (также называемым IDE).
Драйверы устройств Windows, помеченные как SATA, часто работают в режиме эмуляции IDE, если только они явно не заявляют, что они находятся в режиме AHCI, в режиме RAID или в режиме, предоставляемом фирменным драйвером и набором команд, который позволял получить доступ к расширенным функциям SATA до того, как AHCI стал популярным. Современные версии Microsoft Windows , Mac OS X , FreeBSD , Linux с версии 2.6.19 и выше, [13], а также Solaris и OpenSolaris , включают поддержку AHCI, но более ранние операционные системы, такие как Windows XP, не поддерживают ее. Даже в этих случаях фирменный драйвер мог быть создан для определенного чипсета, например, Intel . [14]
Ревизии SATA обычно обозначаются тире с последующими римскими цифрами , например, «SATA-III», [15] чтобы избежать путаницы со скоростью, которая всегда отображается арабскими цифрами , например, «SATA 6 Гбит / с ». Указанные скорости представляют собой сырую скорость интерфейса в Гбит / с, включая накладные расходы линейного кода , и полезную скорость передачи данных в МБ / с без накладных расходов.
Версия 1.0a [2] была выпущена 7 января 2003 года. Интерфейсы SATA первого поколения, теперь известные как SATA 1.5 Гбит/с, взаимодействуют со скоростью 1.5 Гбит/с и не поддерживают Native Command Queuing (NCQ). Принимая во внимание накладные расходы на кодирование 8b/10b , они имеют фактическую скорость некодированной передачи 1.2 Гбит/с (150 МБ/с). Теоретическая пиковая пропускная способность SATA 1.5 Гбит/с аналогична PATA /133, но более новые устройства SATA предлагают усовершенствования, такие как NCQ, которые повышают производительность в многозадачной среде.
В начальный период после завершения SATA 1.5 Gbit/s производители адаптеров и приводов использовали «мостовой чип» для преобразования существующих конструкций PATA для использования с интерфейсом SATA. Мостовые приводы имеют разъем SATA, могут включать один или оба типа разъемов питания и, в целом, работают идентично своим собственным эквивалентам SATA. [16]
По состоянию на апрель 2010 года [обновлять]самые быстрые жесткие диски SATA со скоростью вращения 10 000 об/мин могли передавать данные с максимальной (не средней) скоростью до 157 МБ/с, [17] что выходит за рамки возможностей старой спецификации PATA/133, а также превосходит возможности SATA 1,5 Гбит/с.
SATA revision 2.0 был выпущен в апреле 2004 года, представив Native Command Queuing (NCQ). Он обратно совместим с SATA 1.5 Gbit/s. [18]
Интерфейсы SATA второго поколения работают с собственной скоростью передачи данных 3,0 Гбит/с, что с учетом схемы кодирования 8b/10b соответствует максимальной скорости некодированной передачи данных 2,4 Гбит/с (300 МБ/с). Теоретическая пиковая пропускная способность SATA версии 2.0, также известной как SATA 3 Гбит/с, вдвое превышает пропускную способность SATA версии 1.0.
Все кабели данных SATA, соответствующие спецификации SATA, рассчитаны на скорость 3,0 Гбит/с и работают с современными механическими дисками без потери производительности устойчивой и импульсной передачи данных. Однако высокопроизводительные флэш-диски могут превышать скорость передачи данных SATA 3 Гбит/с; это решается с помощью стандарта совместимости SATA 6 Гбит/с.
Анонсированная в августе 2005 года версия SATA 2.5 объединила спецификации в единый документ. [19] [20]
Анонсированная в феврале 2007 года версия SATA 2.6 представила следующие функции: [21]
Международная организация Serial ATA (SATA-IO) представила проект спецификации физического уровня SATA 6 Гбит/с в июле 2008 года [22] и ратифицировала свою спецификацию физического уровня 18 августа 2008 года [23]. Полный стандарт 3.0 был выпущен 27 мая 2009 года [24].
Интерфейсы SATA третьего поколения работают с собственной скоростью передачи данных 6,0 Гбит/с; с учетом кодирования 8b/10b максимальная скорость некодированной передачи данных составляет 4,8 Гбит/с (600 МБ/с). Теоретическая пиковая пропускная способность SATA 6,0 Гбит/с вдвое больше, чем у SATA версии 2.0. Он обратно совместим с более ранними реализациями SATA. [22]
Спецификация SATA 3.0 содержит следующие изменения:
В целом, усовершенствования направлены на улучшение качества обслуживания для потокового видео и высокоприоритетных прерываний. Кроме того, стандарт продолжает поддерживать расстояния до одного метра. Новые скорости могут потребовать более высокого энергопотребления для поддержки чипов, хотя улучшенные технологии обработки и методы управления питанием могут смягчить это. Более поздняя спецификация может использовать существующие кабели и разъемы SATA, хотя в 2008 году сообщалось, что некоторые OEM-производители должны были обновить хост-разъемы для более высоких скоростей. [25]
Выпущенная в июле 2011 года версия SATA 3.1 представила или изменила следующие функции: [26] [27]
Выпущенная в августе 2013 года версия SATA 3.2 представила следующие функции: [32]
Выпущенная в феврале 2016 года версия SATA 3.3 представила следующие функции: [41] [42]
Новая функция Power Disable (аналогичная функции SAS Power Disable) использует контакт 3 разъема питания SATA. Некоторые устаревшие блоки питания, которые обеспечивают питание 3,3 В на контакте 3, заставляют диски с функцией Power Disable застревать в состоянии жесткого сброса, не давая им раскручиваться. Проблему обычно можно устранить, используя простой адаптер питания « Molex to SATA» для подачи питания на эти диски. [44]
Выпущенная в июне 2018 года версия SATA 3.4 представила следующие функции, которые позволяют контролировать состояние устройств и выполнять служебные задачи, причем оба варианта оказывают минимальное влияние на производительность: [45]
Выпущенная в июле 2020 года версия SATA 3.5 представляет функции, которые обеспечивают повышенную производительность и способствуют большей интеграции устройств и продуктов SATA с другими отраслевыми стандартами ввода-вывода: [46]
Версия SATA 3.5a была выпущена в марте 2021 года.
Разъемы и кабели представляют собой наиболее заметные различия между дисками SATA и Parallel ATA. В отличие от PATA, те же разъемы используются на 3,5-дюймовых жестких дисках SATA (для настольных и серверных компьютеров) и 2,5-дюймовых дисках (для портативных или небольших компьютеров). [47]
Стандартные разъемы SATA для данных и питания имеют шаг проводника 1,27 мм (0,050 дюйма). Для сопряжения разъема SATA требуется небольшое усилие вставки. Меньший разъем mini-SATA или mSATA используется в небольших устройствах, таких как 1,8-дюймовые диски SATA, некоторые приводы DVD и Blu-ray, а также мини-SSD. [48]
Для внешних устройств указан специальный разъем eSATA, а также опционально реализованное положение для зажимов, чтобы надежно удерживать внутренние разъемы на месте. Диски SATA могут быть подключены к контроллерам SAS и обмениваться данными по тому же физическому кабелю, что и собственные диски SAS, но контроллеры SATA не могут работать с дисками SAS.
Гнездовые порты SATA (например, на материнских платах) предназначены для использования с кабелями данных SATA, имеющими замки или зажимы для предотвращения случайного отсоединения. Некоторые кабели SATA имеют право- или левоугольные разъемы для облегчения подключения к печатным платам.
Стандарт SATA определяет кабель передачи данных с семью проводниками (три заземления и четыре активных линии передачи данных в двух парах) и 8-миллиметровыми пластинчатыми разъемами на каждом конце. Кабели SATA могут иметь длину до 1 метра (3,3 фута) и подключать один разъем материнской платы к одному жесткому диску. Ленточные кабели PATA , для сравнения, подключают один разъем материнской платы к одному или двум жестким дискам, несут либо 40, либо 80 проводов и ограничены 45 сантиметрами (18 дюймами) в длину по спецификации PATA; однако кабели длиной до 90 сантиметров (35 дюймов) легко доступны. Таким образом, разъемы и кабели SATA легче устанавливать в закрытых пространствах и уменьшают препятствия для воздушного охлаждения . Некоторые кабели даже включают в себя функцию блокировки, при которой небольшая (обычно металлическая) пружина удерживает вилку в гнезде.
Разъемы SATA могут быть прямыми, направленными вверх, вниз, влево или вправо. Угловые разъемы позволяют выполнять соединения с меньшим профилем. Разъемы с направленным вниз разъемом отводят кабель сразу от привода, со стороны печатной платы. Разъемы с направленным вверх разъемом отводят кабель через привод к его верхней части.
Одна из проблем, связанных с передачей данных на высокой скорости по электрическим соединениям, описывается как шум , который возникает из-за электрической связи между цепями данных и другими цепями. В результате цепи данных могут как влиять на другие цепи, так и подвергаться их влиянию. Разработчики используют ряд методов для уменьшения нежелательных эффектов такой непреднамеренной связи. Одним из таких методов, используемых в соединениях SATA, является дифференциальная сигнализация . Это улучшение по сравнению с PATA, которая использует одностороннюю сигнализацию . Использование полностью экранированных двойных коаксиальных проводников с несколькими заземляющими соединениями для каждой дифференциальной пары [49] улучшает изоляцию между каналами и снижает вероятность потери данных в сложных электрических условиях.
SATA определяет другой разъем питания, нежели четырехконтактный разъем Molex, используемый на устройствах Parallel ATA (PATA) (и более ранних небольших устройствах хранения данных, начиная с жестких дисков ST-506 и даже дисководов, предшествовавших IBM PC). Это разъем типа пластины, как и разъем данных SATA, но гораздо шире (пятнадцать контактов против семи), чтобы избежать путаницы между ними. Некоторые ранние диски SATA включали четырехконтактный разъем питания Molex вместе с новым пятнадцатиконтактным разъемом, но большинство дисков SATA теперь имеют только последний.
Новый разъем питания SATA содержит гораздо больше контактов по нескольким причинам: [50]
Доступны пассивные адаптеры, которые преобразуют четырехконтактный разъем Molex в разъем питания SATA, обеспечивая линии 5 В и 12 В, доступные на разъеме Molex, но не 3,3 В. Существуют также четырехконтактные адаптеры питания Molex-SATA, которые включают электронику для дополнительного обеспечения питания 3,3 В. [56] Однако большинству приводов не требуется линия питания 3,3 В. [57]
Как и разъемы данных SATA, разъемы питания SATA могут быть прямыми, изогнутыми вверх или вниз.
Разъем питания уменьшен до шести контактов, поэтому он подает только +5 В (красный провод), а не +12 В или +3,3 В. [21] [58]
Контакт 1 тонкого разъема питания, обозначающий наличие устройства, короче остальных, что позволяет производить горячую замену.
Примечание: используемый разъем данных такой же, как и в версии без тонкого корпуса.
Существуют недорогие адаптеры для преобразования стандартного SATA в тонкий SATA.
SATA 2.6 — первая версия, которая определила тонкий разъем питания, предназначенный для накопителей меньшего форм-фактора, таких как оптические приводы ноутбуков.
Разъем micro SATA (иногда называемый uSATA или μSATA [59] ) появился вместе с SATA 2.6 и предназначен для 1,8-дюймовых жестких дисков. Существует также разъем micro data, похожий по внешнему виду, но немного тоньше стандартного разъема data.
Некоторые диски SATA, в частности механические, поставляются с дополнительным интерфейсом из 4 или более контактов, который не является единообразно стандартизированным, но тем не менее служит схожей цели, определенной каждым производителем дисков. Поскольку диски IDE использовали эти дополнительные контакты для настройки ведущих и ведомых дисков, на дисках SATA эти контакты обычно используются для выбора различных режимов питания для использования в мостах USB-SATA или включают дополнительные функции, такие как Spread Spectrum Clocking, SATA Speed Limit или Factory Mode для диагностики и восстановления, с помощью перемычки. [60] [61]
Стандартизированный в 2004 году, eSATA ( e означает внешний) представляет собой вариант SATA, предназначенный для внешнего подключения. Он использует более надежный разъем, более длинные экранированные кабели и более строгие (но обратно совместимые) электрические стандарты. Протокол и логическая сигнализация (уровни связи/транспорта и выше) идентичны внутреннему SATA. Различия следующие:
Нацеленный на потребительский рынок, eSATA выходит на рынок внешних накопителей, обслуживаемый также интерфейсами USB и FireWire. Интерфейс SATA имеет определенные преимущества. Большинство внешних корпусов жестких дисков с интерфейсами FireWire или USB используют либо диски PATA, либо SATA и «мосты» для преобразования между интерфейсами дисков и внешними портами корпусов; такое соединение приводит к некоторой неэффективности. Некоторые отдельные диски могут передавать 157 МБ/с во время реального использования [17] , что примерно в четыре раза превышает максимальную скорость передачи USB 2.0 или FireWire 400 (IEEE 1394a) и почти в два раза быстрее максимальной скорости передачи FireWire 800. Спецификация S3200 FireWire 1394b достигает около 400 МБ/с (3,2 Гбит/с), а USB 3.0 имеет номинальную скорость 5 Гбит/с. Некоторые низкоуровневые функции дисков, такие как SMART , могут не работать через некоторые мосты USB [62] или FireWire или USB+FireWire; eSATA не страдает от этих проблем при условии, что производитель контроллера (и его драйверы) представляет диски eSATA как устройства ATA, а не как устройства SCSI , как это было распространено с драйверами Silicon Image , JMicron и Nvidia nForce для Windows Vista. В этих случаях диски SATA не имеют доступных низкоуровневых функций.
Версия eSATA SATA 6G работает на скорости 6,0 Гбит/с (организация SATA-IO избегает термина «SATA III», чтобы избежать путаницы с SATA II 3,0 Гбит/с, который в разговорной речи назывался «SATA 3G» [бит/с] или «SATA 300» [МБ/с], поскольку 1,5 Гбит/с SATA I и 1,5 Гбит/с SATA II назывались «SATA 1.5G» [бит/с] или «SATA 150» [МБ/с]). Поэтому соединения eSATA работают с незначительными различиями между ними. [63] Как только интерфейс может передавать данные так быстро, как диск может их обработать, увеличение скорости интерфейса не улучшит передачу данных.
Однако интерфейс eSATA имеет некоторые недостатки:
По состоянию на август 2017 года [обновлять]лишь немногие новые компьютеры имеют выделенные внешние разъемы SATA (eSATA), при этом USB3 доминирует, а USB3 Type C, часто с альтернативным режимом Thunderbolt , начинает заменять более ранние разъемы USB. Иногда все еще присутствуют отдельные порты, поддерживающие как USB3, так и eSATA.
Настольные компьютеры без встроенного интерфейса eSATA могут устанавливать адаптер главной шины eSATA (HBA); если материнская плата поддерживает SATA, можно добавить внешний доступный разъем eSATA. Ноутбуки с ныне редкими Cardbus [65] или ExpressCard [66] могут добавлять eSATA HBA. С пассивными адаптерами максимальная длина кабеля уменьшается до 1 метра (3,3 фута) из-за отсутствия совместимых уровней сигнала eSATA.
eSATAp означает powered eSATA. Он также известен как Power over eSATA, Power eSATA, eSATA/USB Combo или eSATA USB Hybrid Port (EUHP). Порт eSATAp объединяет четыре контакта порта USB 2.0 (или более ранней версии), семь контактов порта eSATA и опционально два контакта питания 12 В. [67] Как трафик SATA, так и питание устройства интегрированы в один кабель, как в случае с USB, но не eSATA. Питание 5 В обеспечивается через два контакта USB, в то время как питание 12 В может быть опционально. Обычно настольные компьютеры, но не ноутбуки, обеспечивают питание 12 В, поэтому могут питать устройства, требующие этого напряжения, обычно 3,5-дюймовые дисководы и CD/DVD-приводы, в дополнение к устройствам 5 В, таким как 2,5-дюймовые приводы.
Оба устройства USB и eSATA могут использоваться с портом eSATAp при подключении с помощью кабеля USB или eSATA соответственно. Устройство eSATA не может питаться через кабель eSATAp, но специальный кабель может сделать как SATA или eSATA, так и разъемы питания доступными из порта eSATAp.
Разъем eSATAp может быть встроен в компьютер с внутренними SATA и USB, путем установки кронштейна с соединениями для внутренних разъемов SATA, USB и питания и внешнего порта eSATAp. Хотя разъемы eSATAp встроены в несколько устройств, производители не ссылаются на официальный стандарт.
Mini-SATA (сокращенно mSATA), который отличается от микроразъема, [59] был анонсирован организацией Serial ATA International Organization 21 сентября 2009 года. [69] К сферам применения относятся нетбуки , ноутбуки и другие устройства, которым требуется твердотельный накопитель небольшого размера.
Физические размеры разъема mSATA идентичны размерам интерфейса PCI Express Mini Card , [70] но интерфейсы электрически несовместимы; сигналы данных (TX±/RX± SATA, PETn0 PETp0 PERn0 PERp0 PCI Express) требуют подключения к хост-контроллеру SATA вместо хост-контроллера PCI Express .
Спецификация M.2 заменила как mSATA, так и mini-PCIe . [71]
Тонкие 2,5-дюймовые устройства SATA, высотой 5 мм (0,20 дюйма), используют двадцатиконтактный краевой разъем SFF-8784 для экономии места. Объединяя сигналы данных и линии питания в тонкий разъем, который эффективно обеспечивает прямое подключение к печатной плате устройства (PCB) без дополнительных разъемов, занимающих много места, SFF-8784 обеспечивает дальнейшее уплотнение внутренней компоновки для портативных устройств, таких как ультрабуки . [72]
Контакты с 1 по 10 находятся на нижней стороне разъема, а контакты с 11 по 20 — на верхней стороне. [72]
SATA Express , изначально стандартизированный в спецификации SATA 3.2, [73] представляет собой интерфейс, поддерживающий устройства хранения данных SATA или PCI Express . Разъем хоста обратно совместим со стандартным 3,5-дюймовым разъемом данных SATA, что позволяет подключать до двух устаревших устройств SATA. [74] В то же время разъем хоста обеспечивает до двух линий PCI Express 3.0 в качестве чистого соединения PCI Express с устройством хранения данных, что обеспечивает пропускную способность до 2 ГБ/с. [32] [75]
Вместо обычного подхода удвоения собственной скорости интерфейса SATA, PCI Express был выбран для достижения скорости передачи данных более 6 Гбит/с. Был сделан вывод, что удвоение собственной скорости SATA займет слишком много времени, потребуется внести слишком много изменений в стандарт SATA и приведет к гораздо большему энергопотреблению по сравнению с существующей шиной PCI Express. [76]
Помимо поддержки устаревшего интерфейса Advanced Host Controller Interface (AHCI), SATA Express также позволяет использовать NVM Express (NVMe) в качестве интерфейса логического устройства для подключенных устройств хранения PCI Express. [77]
Поскольку форм-фактор M.2, описанный ниже, приобрел большую популярность, SATA Express стал считаться провальным стандартом, и выделенные порты быстро исчезли с материнских плат.
M.2 , ранее известный как Next Generation Form Factor (NGFF), представляет собой спецификацию для карт расширения компьютера и связанных с ними разъемов. Он заменяет стандарт mSATA, который использует физическую компоновку PCI Express Mini Card. Имея меньшую и более гибкую физическую спецификацию вместе с более продвинутыми функциями, M.2 больше подходит для твердотельных накопителей в целом, особенно при использовании в небольших устройствах, таких как ультрабуки или планшеты. [78]
Стандарт M.2 разработан как пересмотр и улучшение стандарта mSATA, чтобы можно было производить более крупные печатные платы (PCB). В то время как mSATA использовал существующий форм-фактор и разъем PCI Express Mini Card, M.2 был разработан для максимального использования пространства карты, при этом минимизируя занимаемую площадь. [78] [79] [80]
Поддерживаемые интерфейсы хост-контроллера и внутренние порты являются надмножеством тех, которые определены интерфейсом SATA Express. По сути, стандарт M.2 представляет собой реализацию интерфейса SATA Express в малом форм-факторе с добавлением внутреннего порта USB 3.0. [78]
U.2 , ранее известный как SFF-8639. Как и M.2, он переносит электрический сигнал PCI Express, однако U.2 использует соединение PCIe 3.0 ×4, обеспечивающее более высокую пропускную способность 32 Гбит/с в каждом направлении. Для обеспечения максимальной обратной совместимости разъем U.2 также поддерживает SATA и многоканальный SAS. [81]
SATA использует архитектуру точка-точка. Физическое соединение между контроллером и устройством хранения не является общим для других контроллеров и устройств хранения. SATA определяет множители , которые позволяют одному порту контроллера SATA управлять до пятнадцати устройствами хранения. Множитель выполняет функцию концентратора; контроллер и каждое устройство хранения подключены к концентратору. [82] Это концептуально похоже на расширители SAS .
Современные [обновлять]ПК-системы имеют контроллеры SATA, встроенные в материнскую плату, обычно с двумя-восьмью портами. Дополнительные порты могут быть установлены через дополнительные адаптеры SATA-хоста (доступны в различных интерфейсах шины: USB, PCI, PCIe).
На уровне аппаратного интерфейса устройства SATA и PATA ( Parallel AT Attachment ) полностью несовместимы: их невозможно соединить между собой без адаптера.
На уровне приложения можно указать, что устройства SATA будут выглядеть и действовать как устройства PATA. [83]
Многие материнские платы предлагают опцию "Legacy Mode", которая заставляет диски SATA отображаться в ОС как диски PATA на стандартном контроллере. Этот Legacy Mode упрощает установку ОС, не требуя загрузки определенного драйвера во время настройки, но жертвует поддержкой некоторых (специфичных для поставщика) функций SATA. Legacy Mode часто, если не всегда, отключает некоторые порты PATA или SATA платы, поскольку стандартный интерфейс контроллера PATA поддерживает только четыре диска. (Часто можно настроить, какие порты будут отключены.)
Общее наследие набора команд ATA позволило распространить недорогие мостовые чипы PATA-SATA. Мостовые чипы широко использовались на дисках PATA (до завершения разработки собственных дисков SATA), а также в автономных преобразователях. При подключении к диску PATA преобразователь на стороне устройства позволяет диску PATA функционировать как диск SATA. Преобразователи на стороне хоста позволяют порту PATA материнской платы подключаться к диску SATA.
На рынке появились корпуса с питанием для дисков PATA и SATA, которые подключаются к ПК через USB, Firewire или eSATA, с ограничениями, указанными выше. Существуют карты PCI с разъемом SATA, которые позволяют подключать диски SATA к устаревшим системам без разъемов SATA.
Разработчики стандарта SATA в качестве общей цели стремились к обратной и прямой совместимости с будущими версиями стандарта SATA. Чтобы предотвратить проблемы взаимодействия, которые могут возникнуть при установке дисков SATA следующего поколения на материнские платы со стандартными устаревшими хост-контроллерами SATA 1,5 Гбит/с, многие производители упростили переключение этих новых дисков в режим предыдущего стандарта. Примеры таких положений включают:
Переключатель "force 150" (или эквивалент) также полезен для подключения жестких дисков SATA 3 Гбит/с к контроллерам SATA на картах PCI, поскольку многие из этих контроллеров (например, чипы Silicon Image ) работают на скорости 3 Гбит/с, хотя шина PCI не может достичь скорости 1,5 Гбит/с. Это может привести к повреждению данных в операционных системах, которые специально не проверяют это состояние и ограничивают скорость передачи данных на диск. [ необходима цитата ]
SATA 3 Гбит/с и SATA 6 Гбит/с совместимы друг с другом. Большинство устройств, которые поддерживают только SATA 3 Гбит/с, могут подключаться к устройствам, которые поддерживают SATA 6 Гбит/с, и наоборот, хотя устройства SATA 3 Гбит/с подключаются к устройствам SATA 6 Гбит/с только на более медленной скорости 3 Гбит/с.
SATA 1,5 Гбит/с и SATA 6 Гбит/с совместимы друг с другом. Большинство устройств, которые поддерживают только SATA 1,5 Гбит/с, могут подключаться к устройствам, которые поддерживают SATA 6 Гбит/с, и наоборот, хотя устройства SATA 1,5 Гбит/с подключаются к устройствам SATA 6 Гбит/с только на более медленной скорости 1,5 Гбит/с.
Parallel SCSI использует более сложную шину, чем SATA, что обычно приводит к более высоким производственным затратам. Шины SCSI также позволяют подключать несколько дисков к одному общему каналу, тогда как SATA позволяет подключать один диск на канал, если не используется умножитель портов. Serial Attached SCSI использует те же физические соединения, что и SATA, и большинство SAS HBA также поддерживают устройства SATA 3 и 6 Гбит/с (HBA требует поддержки Serial ATA Tunneling Protocol ).
SATA 3 Гбит/с теоретически обеспечивает максимальную пропускную способность 300 МБ/с на устройство, что лишь немного ниже номинальной скорости для SCSI Ultra 320 с максимальной общей пропускной способностью 320 МБ/с для всех устройств на шине. [85] Диски SCSI обеспечивают более устойчивую пропускную способность, чем несколько дисков SATA, подключенных через простой (т. е. основанный на командах) умножитель портов , благодаря отключению-переподключению и агрегации производительности. [86] В целом, устройства SATA совместимо подключаются к корпусам и адаптерам SAS, тогда как устройства SCSI не могут быть напрямую подключены к шине SATA.
Диски SCSI, SAS [ требуется цитата ] и Fibre-channel (FC) дороже, чем SATA, поэтому они используются в серверах и дисковых массивах , где более высокая производительность оправдывает дополнительную стоимость. Недорогие диски ATA и SATA появились на рынке домашних компьютеров , поэтому существует мнение, что они менее надежны. Поскольку эти два мира пересекались, тема надежности стала несколько спорной . Обратите внимание, что, как правило, частота отказов дискового накопителя связана с качеством его головок, пластин и поддерживающих производственных процессов, а не с его интерфейсом.
Использование серийных ATA на деловом рынке увеличилось с 22% в 2006 году до 28% в 2008 году. [9]
Устройства SCSI-3 с разъемами SCA-2 предназначены для горячей замены. Многие серверные и RAID-системы обеспечивают аппаратную поддержку прозрачной горячей замены. Разработчики стандарта SCSI до разъемов SCA-2 не ориентировались на горячую замену, но на практике большинство реализаций RAID поддерживают горячую замену жестких дисков.
