Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
USB-накопитель на флеш-памяти Кэш центрального процессора Дисковая подсистема ПК Понятие архитектуры и структуры ЭВМ Внешние интерфейсы Жесткий магнитный диск Визуализация трехмерных изображений

Курс лекций по персональному компьютеру

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).

SATA/150

Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 МБ/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 счет большей помехоустойчивости кабеля. Это достигается меньшим числом проводников и объединением информационных проводников в две витые пары, экранированные заземленными проводниками.

[править] 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. [1] 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 ручно выставление режима работы (например, на НЖМД фирмы «>Seagate», поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).

SATA/600

Спецификация SATA Revision 3.0 предусматривает возможность передачи даннных 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 6Gb/s.

Описание SATA

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 так же разработан с учётом многократных подключений. Разъём питания SATA подаёт 3 напряжения питания: +12 В, +5 В и +3,3 В; однако современные устройства могут работать без напряжения +3,3 В, что даёт возможность использовать пассивный переходник со стандартного разъёма питания IDE на SATA. Ряд SATA устройств поставляется с двумя разъёмами питания: SATA и Molex.

Стандарт SATA отказался от традиционного для PATA подключения по два устройства на шлейф; каждому устройству полагается отдельный кабель, что снимает проблему невозможности одновременной работы устройств, находящихся на одном кабеле (и возникавших отсюда задержек), уменьшает возможные проблемы при сборке (проблема конфликта Slave/Master устройств для SATA отсутствует), устраняет возможность ошибок при использовании нетерминированных PATA-шлейфов.

Стандарт SATA предусматривает горячую замену устройств и функцию очереди команд (NCQ, начиная с SATA/300).

Разъёмы SATA

Разъём питания SATA.

Разъём данных SATA.

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

Изображение:SATA.png

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

Официальный логотип eSATA

eSATA (External SATA) — интерфейс подключения внешних устройств, поддерживающий режим «горячей замены» (англ. Hot-plug). Был создан несколько позже SATA (в середине 2004).

Основные особенности eSATA:

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

Не требует для подключения два провода: шину данных и кабель питания.

Так же, как и SATA требует отдельного питания.

Ограничен по длине кабеля данных (около 2 м).

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

Существенно меньше нагружается центральный процессор.

SAS

Основная статья: Serial Attached SCSI

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 (Hard Disk Drive — жёсткий диск) использует, в лучшем случае, 40-45 % пропускной способности шины. Однако работа с буфером винчестера происходит на полной скорости интерфейса.

 
Третье поколение SATA стучится в дверь — скорость увеличена до 6 Гбит/с

 В новой спецификации SATA максимальная скорость передачи будет удвоена с трех до шести гигабит в секунду.

Профильный консорциум Serial ATA International Organization (SATA-IO) сделал доступным для своих участников часть спецификации SATA Revision 3.0, описывающую протокол физического уровня (PHY). Это первый шаг на пути к появлению продуктов нового поколения с интерфейсом SATA 6 Гбит/с. Разработчики уже могут начинать проектирование изделий с новым интерфейсом параллельно с тем, как идет работа над SATA Revision 3.0, которая должна завершиться во второй половине текущего года.

В процесс выработки спецификаций вовлечено несколько рабочих групп SATA-IO. В числе улучшений SATA Revision 3.0 по сравнению с текущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Важно, что совместимость с предыдущим поколением будет сохранена, как на уровне разъемов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена.

Популярность SATA не вызывает сомнений. С момента дебюта технологии в 2001 году, по подсчетам IDC, в мире было изготовлено более 650 миллионов винчестеров с интерфейсом SATA, которые уже в 2007 году входили в состав более чем трех четвертей всех выпускаемых настольных и мобильных систем. Кроме того, интерфейс SATA широко используется в оптических накопителях, SSD и сетевых хранилищах.

Как отмечалось, в состав процессора входят АЛУ и УУ. Для кратковременного хранения записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях, в процессоре имеется процессорная память, состоящая из специализированных ячеек - регистров. Регистры временно хранят данные ограниченного размера. Состоят из разрядов, способных записывать, запоминать и считывать слова, команды, двоичные числа и т.д. Обычно регистр имеет ту же разрядность, что и машинное слово.
Курс лекций по персональному компьютеру