SATA ( Serial AT Attachment ) [a] [2] — это интерфейс компьютерной шины , который соединяет адаптеры главной 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 промышленной совместимости Serial ATA исходят от Международной организации Serial ATA (SATA-IO), которые затем публикуются Техническим комитетом INCITS T13, AT Attachment (INCITS T13). [3]
SATA был анонсирован в 2000 году [4] [5] для того, чтобы обеспечить ряд преимуществ по сравнению с более ранним интерфейсом PATA, таких как уменьшенный размер и стоимость кабеля (семь проводников вместо 40 или 80), встроенная горячая замена , более быстрая передача данных за счет более высоких скоростей передачи сигналов. и более эффективная передача через (дополнительный) протокол очередей ввода- вывода. Версия 1.0 спецификации была выпущена в январе 2003 года. [2]
Спецификации промышленной совместимости Serial ATA взяты из Международной организации Serial ATA (SATA-IO). Группа SATA-IO совместно создает, проверяет, утверждает и публикует спецификации совместимости, тестовые примеры и плагины . Как и во многих других отраслевых стандартах совместимости, право собственности на контент SATA передается другим отраслевым организациям: в первую очередь INCITS T13 [3] и подкомитету INCITS T10 ( SCSI ), подгруппе T10, ответственной за Serial Attached SCSI (SAS). В оставшейся части этой статьи мы стремимся использовать терминологию и спецификации SATA-IO.
До появления SATA в 2000 году PATA назывался просто ATA. Название «AT Attachment» (ATA) возникло после выпуска в 1984 году персонального компьютера IBM AT , более известного как IBM AT. [6] Интерфейс контроллера IBM AT стал де-факто отраслевым интерфейсом для подключения жестких дисков. «AT» было аббревиатурой IBM, означающей «Передовые технологии»; таким образом, многие компании и организации указывают, что SATA — это аббревиатура от «Serial Advanced Technology Attachment». Однако в спецификациях ATA просто используется имя «AT Attachment», чтобы избежать возможных проблем с товарным знаком с IBM. [7]
Хост-адаптеры и устройства SATA обмениваются данными 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, причем все они работают на гораздо более низкой частоте. Чтобы обеспечить обратную совместимость 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 является Seagate Barracuda SATA V, выпущенный в январе 2003 года. [8]
SATA заменил параллельный ATA в потребительских настольных и портативных компьютерах ; Доля рынка SATA на рынке настольных ПК в 2008 году составила 99%. [9] PATA в большинстве случаев был заменен на SATA для любого использования; использование PATA в промышленных и встроенных приложениях, использующих память CompactFlash (CF), которая была разработана на основе устаревшего стандарта PATA, сокращается. Стандарт 2008 года CFast , пришедший на замену CompactFlash, основан на SATA. [10] [11]
Спецификация Serial ATA требует, чтобы устройства SATA имели возможность горячего подключения ; то есть устройства, соответствующие спецификации, могут вставлять или извлекать устройство из разъема объединительной платы (комбинированный сигнал и питание), на который включено питание. После прошивки устройство инициализируется и дальше работает нормально. В зависимости от операционной системы хост также может инициализироваться, что приводит к «горячей» замене . Хост и устройство с питанием не обязательно должны находиться в состоянии ожидания для безопасной установки и удаления, хотя незаписанные данные могут быть потеряны при отключении питания.
В отличие от PATA, как SATA, так и eSATA изначально поддерживают горячее подключение. 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) — это открытый интерфейс хост-контроллера, опубликованный и используемый Intel, который стал стандартом де-факто . Он позволяет использовать расширенные функции SATA, такие как горячее подключение и собственная организация очереди команд (NCQ). Если AHCI не включен на материнской плате и наборе микросхем, контроллеры SATA обычно работают в режиме «эмуляции IDE [b] », который не обеспечивает 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 в них явно не указано, что это режим AHCI, режим RAID или режим, предоставляемый проприетарным драйвером и набором команд, который позволял получить доступ к расширенным функциям SATA до того, как появился AHCI. популярный. Современные версии Microsoft Windows , Mac OS X , FreeBSD , Linux начиная с версии 2.6.19, [13] , а также Solaris и OpenSolaris включают поддержку AHCI, но более ранние операционные системы, такие как Windows XP, этого не делают. Даже в таких случаях для конкретного набора микросхем, например Intel , может быть создан собственный драйвер . [14]
Версии SATA обычно обозначаются тире, за которым следуют римские цифры , например «SATA-III», [15] во избежание путаницы со скоростью, которая всегда отображается арабскими цифрами , например «SATA 6 Гбит / с ». Указанные скорости представляют собой необработанную скорость интерфейса в Гбит/с, включая накладные расходы на линейный код , 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, обмениваются данными со скоростью 1,5 Гбит/с, [c] и не поддерживают собственную очередь команд ( НКК). Принимая во внимание накладные расходы на кодирование 8b/10b , фактическая скорость передачи некодированных данных составляет 1,2 Гбит/с (150 МБ/с). Теоретическая пакетная пропускная способность SATA 1,5 Гбит/с аналогична пропускной способности PATA /133, но более новые устройства SATA предлагают такие усовершенствования, как NCQ, которые повышают производительность в многозадачной среде.
В начальный период после завершения разработки SATA 1,5 Гбит/с производители адаптеров и накопителей использовали «мостовой чип» для преобразования существующих конструкций PATA для использования с интерфейсом SATA. Мостовые накопители имеют разъем SATA, могут включать в себя один или оба типа разъемов питания и, как правило, работают идентично своим аналогам с собственным SATA. [16]
По состоянию на апрель 2010 года [обновлять]самые быстрые жесткие диски SATA со скоростью 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.
Версия SATA 2.0 была выпущена в апреле 2004 года и представила собственную очередь команд (NCQ). Он обратно совместим с SATA 1,5 Гбит/с. [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 2,4 Гбит/с (300 МБ/с). Теоретическая пакетная пропускная способность версии SATA 2.0, также известной как SATA 3 Гбит/с, вдвое превышает пропускную способность SATA версии 1.0.
Все кабели передачи данных SATA, соответствующие спецификации SATA, рассчитаны на скорость 3,0 Гбит/с и подходят для современных механических приводов без потери производительности при длительной и пакетной передаче данных. Однако высокопроизводительные флэш-накопители могут превышать скорость передачи данных SATA 3 Гбит/с; эта проблема решена стандартом 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 18 августа 2008 года. 27 мая 2009 г. [24]
Интерфейсы SATA третьего поколения работают с собственной скоростью передачи данных 6,0 Гбит/с; с учетом кодирования 8b/10b максимальная скорость передачи в некодированном виде составляет 4,8 Гбит/с (600 МБ/с). Теоретическая пакетная пропускная способность SATA 6,0 Гбит/с вдвое выше, чем у SATA версии 2.0. Он обратно совместим с более ранними реализациями SATA. [22]
Спецификация SATA 3.0 содержит следующие изменения:
В целом улучшения направлены на улучшение качества обслуживания 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 технологические процессы и методы управления питанием могут смягчить это. В более поздней спецификации могут использоваться существующие кабели и разъемы SATA, хотя в 2008 году сообщалось, что некоторые OEM-производители должны были модернизировать 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]
Версия SATA 3.3, выпущенная в феврале 2016 года, представила следующие функции: [41] [42]
Новая функция отключения питания (аналогично функции отключения питания SAS) использует контакт 3 разъема питания SATA. Некоторые устаревшие источники питания, которые обеспечивают питание 3,3 В на контакте 3, заставляют диски с функцией отключения питания зависать в состоянии аппаратного сброса, не позволяя им раскручиваться. Проблему обычно можно устранить, используя простой адаптер питания « Molex -SATA» для подачи питания на эти накопители. [43]
Выпущенная в июне 2018 года версия SATA 3.4 представила следующие функции, которые позволяют отслеживать состояние устройства и выполнять служебные задачи с минимальным влиянием на производительность: [44]
Выпущенная в июле 2020 года версия SATA 3.5 представляет функции, которые обеспечивают повышенную производительность и способствуют более тесной интеграции устройств и продуктов SATA с другими отраслевыми стандартами ввода-вывода: [45]
Разъемы и кабели представляют собой наиболее заметные различия между дисками SATA и параллельными дисками ATA. В отличие от PATA, одни и 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). [46]
Стандартные разъемы SATA для передачи данных и питания имеют шаг проводников 1,27 мм (0,050 дюйма). Для соединения разъема SATA требуется небольшое усилие вставки. Разъем mini-SATA или mSATA меньшего размера используется устройствами меньшего размера, такими как 1,8-дюймовые накопители SATA, некоторые приводы DVD и Blu-ray, а также мини-твердотельные накопители. [47]
Для внешних устройств предусмотрен специальный разъем eSATA, а также опционально предусмотрены зажимы для надежной фиксации внутренних разъемов. Диски SATA можно подключать 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 передачи данных SATA, имеющими замки или зажимы для предотвращения случайного отсоединения. Некоторые кабели SATA имеют разъемы под прямым или левым углом для облегчения подключения к печатным платам.
Стандарт SATA определяет кабель передачи данных с семью проводниками (три заземления и четыре активные линии передачи данных в двух парах) и пластинчатыми разъемами шириной 8 мм на каждом конце. Кабели SATA могут иметь длину до 1 метра (3,3 фута) и подключаться к одному разъему материнской платы к одному жесткому диску. Для сравнения, ленточные кабели PATA подключают один разъем материнской платы к одному или двум жестким дискам, имеют 40 или 80 проводов, а длина их ограничена 45 сантиметрами (18 дюймов) в соответствии со спецификацией PATA; однако кабели длиной до 90 см (35 дюймов) легко доступны. Таким образом, разъемы и кабели SATA легче разместить в закрытых помещениях и уменьшают препятствия для воздушного охлаждения . Некоторые кабели даже имеют функцию блокировки, благодаря которой небольшая (обычно металлическая) пружина удерживает вилку в розетке.
Разъемы SATA могут быть прямыми, прямоугольными или левоугольными. Угловые разъемы позволяют выполнять соединения более низкого профиля. Прямоугольные (также называемые 90-градусными) разъемы отводят кабель непосредственно от привода, со стороны печатной платы. Разъемы, расположенные под левым углом (также называемые 270-градусными), проводят кабель через дисковод 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 передачи данных и другими цепями. В результате цепи данных могут как влиять на другие цепи, так и подвергаться их влиянию. Разработчики используют ряд методов, чтобы уменьшить нежелательные последствия такого непреднамеренного соединения. Одним из таких методов, используемых в каналах SATA, является дифференциальная передача сигналов . Это усовершенствование PATA, в котором используется несимметричная передача сигналов . Использование полностью экранированных двойных коаксиальных проводников с несколькими соединениями заземления для каждой дифференциальной пары [49] улучшает изоляцию между каналами и снижает вероятность потери данных в сложных электрических условиях.
Для SATA используется разъем питания , отличный от четырехконтактного разъема Molex , используемого на устройствах Parallel ATA (PATA) (и более ранних небольших устройствах хранения данных, начиная с жестких дисков ST-506 и даже дисководов гибких дисков, предшествовавших IBM PC). Это разъем пластинчатого типа, похожий на разъем данных SATA, но гораздо шире (пятнадцать контактов вместо семи), чтобы избежать путаницы между ними. Некоторые ранние накопители SATA включали в себя четырехконтактный разъем питания Molex вместе с новым пятнадцатиконтактным разъемом, но большинство накопителей 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 в себя электронику для дополнительного обеспечения питания 3,3 В. [56] Однако большинству приводов не требуется линия питания 3,3 В. [57]
SATA 2.6 — это первая версия, в которой определен тонкий разъем, предназначенный для устройств меньшего форм-фактора, таких как оптические приводы ноутбуков. Контакт 1 тонкого разъема питания, обозначающий наличие устройства, короче остальных, что позволяет осуществлять горячую замену. Тонкий сигнальный разъем идентичен и совместим со стандартной версией, тогда как разъем питания уменьшен до шести контактов, поэтому он подает только +5 В, а не +12 В или +3,3 В. [21] [58]
Существуют недорогие адаптеры для преобразования стандартного SATA в тонкий SATA.
Разъем micro SATA (иногда называемый uSATA или μSATA [59] ) произошел от SATA 2.6 и предназначен для 1,8-дюймовых жестких дисков. Также имеется разъем для микроданных, внешне похожий, но немного тоньше стандартного разъема для передачи данных.
Некоторые накопители SATA, в частности механические, оснащены дополнительным 4- или более-контактным интерфейсом, который не стандартизирован единообразно, но, тем не менее, служит аналогичной цели, определенной каждым производителем накопителя. Поскольку диски IDE использовали эти дополнительные контакты для настройки главных и ведомых дисков, на дисках SATA эти контакты обычно используются для выбора различных режимов питания для использования в мостах USB-SATA или для включения дополнительных функций, таких как синхронизация с расширенным спектром, ограничение скорости SATA или заводские настройки. Режим диагностики и восстановления с помощью перемычки. [60] [61]
Стандарт eSATA ( e означает внешний) был стандартизирован в 2004 году и представляет собой вариант SATA, предназначенный для внешнего подключения. Он использует более прочный разъем, более длинные экранированные кабели и более строгие (но обратно совместимые) электрические стандарты. Протокол и логическая сигнализация (канальный/транспортный уровни и выше) идентичны внутреннему SATA. Отличия заключаются в следующем:
Ориентированная на потребительский рынок, eSATA выходит на рынок внешних накопителей, обслуживаемый также интерфейсами USB и FireWire. Интерфейс SATA имеет определенные преимущества. В большинстве корпусов внешних жестких дисков с интерфейсами FireWire или USB используются диски PATA или SATA и «мосты» для преобразования между интерфейсами накопителей и внешними портами корпусов; такое соединение приводит к некоторой неэффективности. Некоторые одиночные диски могут передавать 157 МБ/с во время реального использования, [17] примерно в четыре раза выше максимальной скорости передачи данных USB 2.0 или FireWire 400 (IEEE 1394a) и почти в два раза быстрее, чем максимальная скорость передачи данных FireWire 800. S3200 FireWire Спецификация 1394b достигает около 400 МБ/с (3,2 Гбит/с), а номинальная скорость USB 3.0 составляет 5 Гбит/с. Некоторые функции накопителя низкого уровня, 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 драйверов) представляет диски eSATA как устройства ATA, а не как устройства SCSI , как это было принято с драйверами Silicon Image , JMicron и Nvidia nForce для Windows Vista. В этих случаях диски SATA не имеют доступных низкоуровневых функций.
Версия SATA 6G eSATA работает со скоростью 6,0 Гбит/с (термин «SATA III» избегается организацией SATA-IO , чтобы избежать путаницы с SATA II 3,0 Гбит/с, который в просторечии назывался «SATA 3G» [бит /с] или «SATA 300» [МБ/с], поскольку SATA I 1,5 Гбит/с и SATA II 1,5 Гбит/с назывались одновременно «SATA 1,5G» [бит/с] или «SATA 150» [МБ]. /с]). Таким образом, соединения eSATA работают с незначительными различиями между ними. [63] Поскольку интерфейс может передавать данные так быстро, как диск может их обрабатывать, увеличение скорости интерфейса не улучшает передачу данных.
Однако у интерфейса eSATA есть некоторые недостатки:
По состоянию на август 2017 года [обновлять]лишь немногие новые компьютеры имели выделенные внешние разъемы SATA (eSATA), при этом преобладал USB3 и USB3 Type C, часто с альтернативным режимом Thunderbolt , который начал заменять более ранние разъемы USB. Иногда встречаются отдельные порты, поддерживающие как USB3, так и eSATA.
На настольных компьютерах без встроенного интерфейса eSATA можно установить адаптер главной шины eSATA (HBA); если материнская плата поддерживает SATA, можно добавить внешний разъем eSATA. Ноутбуки с редко встречающимися сейчас Cardbus [65] или ExpressCard [66] могут добавить адаптер eSATA HBA. При использовании пассивных адаптеров максимальная длина кабеля уменьшается до 1 метра (3,3 фута) из-за отсутствия совместимых уровней сигнала eSATA.
eSATAp означает eSATA с питанием. Он также известен как Power over eSATA, Power eSATA, комбинированный порт eSATA/USB или гибридный порт eSATA USB (EUHP). Порт eSATAp объединяет четыре контакта порта USB 2.0 (или более ранней версии), семь контактов порта eSATA и, дополнительно, два контакта питания 12 В. [67] Трафик SATA и питание устройства передаются по одному кабелю, как в случае с USB, но не с eSATA. Питание 5 В подается через два контакта USB, а питание 12 В может быть подано дополнительно. Обычно настольные компьютеры, а не ноутбуки, обеспечивают питание 12 В, поэтому могут питать устройства, требующие этого напряжения, обычно 3,5-дюймовые диски и приводы CD/DVD, а также устройства с напряжением 5 В, такие как 2,5-дюймовые приводы.
Устройства USB и eSATA можно использовать с портом eSATAp при подключении с помощью кабеля USB или eSATA соответственно. Устройство eSATA не может получать питание через кабель eSATAp, но специальный кабель может сделать доступными как SATA, так и eSATA, а также разъемы питания от порта eSATAp.
Разъем eSATAp можно встроить в компьютер с внутренними разъемами SATA и USB, установив кронштейн с разъемами для внутренних разъемов SATA, USB и питания, а также доступным извне портом 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 Международной организацией Serial ATA 21 сентября 2009 года. [69] Приложения включают нетбуки , ноутбуки и другие устройства, требующие надежного подключения. Государственный привод на небольшой площади.
Физические размеры разъема mSATA идентичны размерам интерфейса PCI Express Mini Card [70] , но эти интерфейсы электрически несовместимы; сигналы данных (TX±/RX± SATA, PETn0, PETp0 PERn0 PERp0 PCI Express) требуют подключения к хост-контроллеру SATA, а не к хост-контроллеру PCI Express .
Спецификация M.2 заменила mSATA и mini-PCIe . [71]
В тонких 2,5-дюймовых устройствах SATA высотой 5 мм (0,20 дюйма) для экономии места используется двадцатиконтактный краевой разъем SFF-8784 . Объединив сигналы данных и линии питания в тонкий разъем, который эффективно обеспечивает прямое подключение к печатной плате устройства (PCB) без дополнительных занимающих место разъемов, SFF-8784 обеспечивает дальнейшее уплотнение внутренней компоновки 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 , первоначально стандартизированный в спецификации SATA 3.2, [73] представляет собой интерфейс, поддерживающий устройства хранения данных SATA или PCI Express . Хост-разъем обратно совместим со стандартным 3,5-дюймовым разъемом данных SATA, что позволяет подключать до двух устаревших устройств SATA. [74] В то же время хост-разъем обеспечивает до двух линий PCI Express 3.0 в качестве чистого подключения PCI Express к устройству хранения данных, обеспечивая пропускную способность до 2 ГБ/с. [32] [75]
Вместо обычного подхода удвоения собственной скорости интерфейса SATA для достижения скорости передачи данных выше 6 Гбит/с был выбран PCI Express. Был сделан вывод, что удвоение собственной скорости SATA займет слишком много времени, потребуется слишком много изменений в стандарте 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 данных PCI Express. [77]
Поскольку форм-фактор M.2, описанный ниже, приобрел гораздо большую популярность, SATA Express считается неудачным стандартом, и выделенные порты быстро исчезли с материнских плат.
M.2 , ранее известный как форм-фактор следующего поколения (NGFF), представляет собой спецификацию для компьютерных плат расширения и связанных с ними разъемов. Он заменяет стандарт mSATA, который использует физическую компоновку карты PCI Express Mini Card. Имея меньшие по размеру и более гибкие физические характеристики, а также более продвинутые функции, 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, позволяющий производить печатные платы (PCB) большего размера. В то время как mSATA использовал преимущества существующего форм-фактора и разъема PCI Express Mini Card, M.2 был разработан для максимального использования пространства карты при минимальной занимаемой площади. [78] [79] [80]
Поддерживаемые интерфейсы хост-контроллера и внутренние порты представляют собой расширенный набор портов, определенных интерфейсом SATA Express. По сути, стандарт M.2 представляет собой реализацию интерфейса SATA Express малого форм-фактора с добавлением внутреннего порта USB 3.0. [78]
U.2 , ранее известный как SFF-8639. Как и M.2, он передает электрический сигнал PCI Express, однако U.2 использует канал PCIe 3.0 ×4, обеспечивающий более высокую пропускную способность - 32 Гбит/с в каждом направлении. Чтобы обеспечить максимальную обратную совместимость, разъем U.2 также поддерживает SATA и многопутевой SAS. [81]
SATA использует архитектуру «точка-точка». Физическое соединение между контроллером и устройством хранения не используется другими контроллерами и устройствами хранения. SATA определяет множители , которые позволяют одному порту контроллера SATA подключать до пятнадцати устройств хранения данных. Мультипликатор выполняет функцию хаба; контроллер и каждое устройство хранения данных подключены к концентратору. [82] Концептуально это похоже на расширители SAS .
Современные [обновлять]компьютерные системы имеют встроенные в материнскую плату контроллеры SATA, обычно имеющие от двух до восьми портов. Дополнительные порты можно установить с помощью дополнительных хост-адаптеров SATA (доступны различные интерфейсы шины: USB, PCI, PCIe).
На уровне аппаратного интерфейса устройства SATA и PATA ( Parallel AT Attachment ) совершенно несовместимы: их невозможно соединить между собой без адаптера.
На уровне приложения устройствам SATA можно указать, чтобы они выглядели и работали как устройства PATA. [83]
Многие материнские платы предлагают опцию «Legacy Mode», благодаря которой диски SATA отображаются в ОС как диски PATA на стандартном контроллере. Этот устаревший режим упрощает установку ОС, поскольку не требует загрузки определенного драйвера во время установки, но при этом приносится в жертву поддержка некоторых (специфичных для поставщика) функций SATA. Режим Legacy часто, если не всегда, отключает некоторые порты PATA или SATA на плате, поскольку стандартный интерфейс контроллера PATA поддерживает только четыре диска. (Часто можно настроить, какие порты отключены.)
Общее наследие набора команд ATA позволило распространить недорогие чипы моста PATA-SATA. Чипы моста широко использовались в дисках PATA (до появления собственных дисков SATA), а также в автономных преобразователях. При подключении к диску PATA преобразователь на стороне устройства позволяет диску PATA работать как диск SATA. Конвертеры на стороне хоста позволяют порту PATA материнской платы подключаться к диску SATA.
На рынке представлены корпуса с питанием для накопителей PATA и SATA, которые взаимодействуют с ПК через USB, Firewire или eSATA, с указанными выше ограничениями. Существуют карты PCI с разъемом SATA, которые позволяют дискам SATA подключаться к устаревшим системам без разъемов SATA.
Разработчики стандарта SATA поставили перед собой общую цель обеспечить обратную и прямую совместимость с будущими версиями стандарта SATA. Чтобы предотвратить проблемы совместимости, 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 его аналог) 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 со скоростью 3 Гбит/с, даже хотя шина PCI не может достигать 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 с диска. [ нужна цитата ]
SATA 3 Гбит/с и SATA 6 Гбит/с совместимы друг с другом. Большинство устройств с интерфейсом SATA 3 Гбит/с могут подключаться к устройствам с интерфейсом 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 с интерфейсом SATA 1,5 Гбит/с могут подключаться к устройствам с интерфейсом SATA 6 Гбит/с и наоборот, хотя устройства SATA 1,5 Гбит/с подключаются только к устройствам SATA 6 Гбит/с с более медленной скоростью 1,5 Гбит/с. .
Параллельный 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 использовать один диск на канал, если не используется множитель порта. Serial Attached SCSI использует те же физические соединения, что и SATA, и большинство адаптеров SAS также поддерживают устройства SATA со скоростью 3 и 6 Гбит/с (HBA требует поддержки протокола туннелирования Serial ATA ).
SATA 3 Гбит/с теоретически обеспечивает максимальную пропускную способность 300 МБ/с на устройство, что лишь немного ниже номинальной скорости SCSI Ultra 320 с максимальной общей скоростью 320 МБ/с для всех устройств на шине. [85] Диски SCSI обеспечивают более высокую устойчивую пропускную способность, чем несколько дисков SATA, подключенных через простой (т. е. управляемый) умножитель портов , благодаря функциям отключения-повторного подключения и агрегирования производительности. [86] Как правило, устройства SATA совместимы с корпусами и адаптерами SAS, тогда как устройства SCSI не могут быть напрямую подключены к шине SATA.
Диски SCSI, SAS и Fibre Channel (FC) дороже, чем SATA, поэтому они используются в серверах и дисковых массивах , где лучшая производительность оправдывает дополнительные затраты. На рынке домашних компьютеров появились недорогие диски ATA и SATA , поэтому существует мнение, что они менее надежны. Поскольку эти два мира пересеклись, вопрос надежности стал несколько спорным . Обратите внимание, что в целом частота отказов жесткого диска связана с качеством его головок, пластин и вспомогательных производственных процессов, а не с его интерфейсом.
Использование последовательного интерфейса ATA на бизнес-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 появления разъемов SCA-2 не ориентировались на горячую замену, но на практике большинство реализаций RAID поддерживают горячую замену жестких дисков.
