Многим пользователям компьютеров не однократно встречалось слово SATA, но не многие знают, что этого такое. Стоит ли обращать на него внимание при выборе жесткого диска, системной платны или уже готового компьютера? Ведь в характеристиках данных устройств слово SATA сейчас часто упоминается.

Даем определение

SATA это последовательный интерфейс передачи данных между различными накопителями информации, который пришел на смену параллельному интерфейсу АТА.

Начало работ по созданию данного интерфейса было организованно с 2000 года.

В феврале 2000 года, по инициативе компании Intel была создана специальная рабочая группа, в которую вошли лидеры IT технологий тех и теперешних времен: компания Dell, Maxtor, Seagate, APT Technologies, Quantum и много других не менее значимых компаний.

В результате двух годичной совместной работы, первые разъемы SATA появились на системных платах в конце 2002года. Они использовались для передачи данных через сетевые устройства.

А с 2003 года последовательный интерфейс был интегрирован уже во все современные системные платы.

Чтобы визуально ощутить разницу между АТА и SATA посмотрите фото ниже.

Последовательный интерфейс Serial ATA .

Новый интерфейс на программной уровне, совместим со всеми существующими аппаратными устройствами и обеспечиваем более высокую скорость передачи данных.

Как видно из фото выше 7 контактный провод имеет меньшую толщину, что обеспечивает более удобное соединение между собой различных устройств, а также позволяет увеличить количество разъемов Serial ATA на системной плате.

В некоторых моделях материнских плат их количество может достигать аж 6.

Более низкое рабочего напряжение, меньшее количество контактов и микросхем уменьшило тепловыделение устройствами. Поэтому контроллеры портов SATA не перегреваются, а это обеспечивают еще большую надежную передачу данных.

Однако к интерфейсу Serial ATA еще проблематично подключить большинство современных дисководов, поэтому все производили современных системных плат еще не отказались от интерфейса АТА (IDE).

Кабеля и разъемы

Для полноценной передачи данных через интерфейс SATA используются два кабеля.

Один, 7 контактный, непосредственно для передачи данных, и второй, 15 контактный, силовой, для подачи дополнительного напряжения.

При этом, 15 контактный, силовой кабель подключается к блоку питания, через обычный, 4-х контактный разъем выдающий два разных напряжения, 5 и 12 В.

Силовой кабель SATA выдает рабочее напряжение 3,3, 5 и 12 В, при силе тока в 4,5 А.

Ширина кабеля 2, 4 см.

Чтобы обеспечить плавный переход от АТА к SATA, в плане подключения питания, на некоторых моделях жестких дисков еще можно увидеть старые 4-х контактные разъемы.

Но как правило, современные винчестеры уже идут только с 15 контактным новым разъемом.

Кабель передачи данных Serial ATA можно подключать к винчестеру и системной плате даже при включенных последних, что нельзя было сделать в старом интерфейсе АТА.

Это достигается за счет того, что выводы заземления в районе контактов интерфейса сделаны немного длиннее, чем сигнальные и силовые.

Поэтому при подсоединении в первую очередь контактируют провода заземления, и только потом все остальные.

Тоже самое можно сказать и про силовой 15 контактный кабель.

Таблица, силовой разъем Serial ATA .

Конфигурация SATA

Основное отличие конфигурации SATA от АТА это отсутствие специальных переключателей и фишек типа Master/Slave.

А также нет необходимости выбирать место подключения устройства к кабелю, ведь на кабеле АТА два таких места, и устройство, которое подключено в конце кабеля считается в BIOS главным.

Отсутствие настроек Master/Slave не только значительно упрощает аппаратную конфигурацию, но и позволяет более быстро устанавливать операционные системы, к примеру, .

Кстати про BIOS, настройки в нем тоже не займут много времени. Вы там быстро все найдете и настроите.

Скорость передачи данных

Скорость передачи данных это один из важных параметров, для улучшение которого и был разработан интерфейс SATA.

Но этот показатель в данном интерфейсе постоянно увеличивался и сейчас скорость передачи данных может достигать до 1969 Мбайт /с. Многое зависит от поколения интерфейса SATA, а их уже 5.

Первые поколения последовательного интерфейса, версии «0», могли передать до 50 Мбайт/с, но они не прижились, так как сразу же были заменены на SATA 1.0. скорость передачи данных которых уже тогда достигала 150 Мбайт/с.

Время появления серий SATA и их возможности.

Серии :

1. 1.0 – время дебюта 7.01.2003 года – максимальная теоретическая скорость передачи данных 150 Мбайт/с.
2. 2.0 – появлюсь в 2004 году, полностью совместима с версией 1.0, максимальная теоретическая скорость передачи данных 300 Мбайт/с или 3 Гбит/с.
3. 3.0 – время дебюта июль 2008 года, начало выпуска май 2009 года. Теоретическая максимальная скорость 600 Мбайт/с или 6 Гбит/с.
4. 3.1 – время дебюта июль 2011 года, скорость — 600 Мбайт/с или 6 Гбит/с. Более усовершенствованная версия чем в п. 3.
5. 3.2, а также входящая в него спецификация SATA Express – время выхода 2013 год. В данной версии произошло слияние SATA и PCIe устройств. Скорость передачи данных выросла до 1969 Мбайт/с.

В данном интерфейсе передача данных осуществляется на скорости 16 Гбит/с или 1969 Мбайт/с за счет взаимодействия двух линий PCIe Express и SATA.

Интерфейс SATA Express начал внедрятся в чипсетах Intel 9-й серии и в начале 2014 года был мало еще известен.

Если не внедрятся в дебри ИТ технологий, то в двух словах можно сказать так.

Serial ATA Express, это своеобразный переходной мост, который переводит обычный режим передачи сигналов в режиме SATA на более скоростной, который возможен благодаря интерфейсу PCI Express.

eSATA

eSATA используется для подключения внешних устройств, что еще раз подтверждает универсальность интерфейса SATA.

Здесь уже используется более надежный разъемы подключения и порты.

Недостатком является то, что для работы внешнего устройства нужен отдельный специальный кабель.

Но разработчики интерфейса в скором времени решили эту проблему внедрив систему питания сразу в основной кабель в интерфейсе eSATAp.

eSATAp, это доработанный интерфейс eSATA в реализации которого была использована технология USB 2.0. Основное преимущество данного интерфейса, это передача по проводам напряжения 5 и 12 Вольт.

Соответственно встречаются eSATAp 5 V и eSATAp 12 V.

Существуют и другие названия интерфейса, все зависит от производителя. Вы можете встретить аналогичные названия: Power eSATA, Power over eSATA, eSATA USB Hybrid Port (EUHP), eSATApd и SATA/USB Combo.

Как выглядит интерфейс смотрите ниже.

Также для ноутбуков и нетбуков разработан интерфейс Mini eSATAp.

mSATA

mSATA – внедрен с сентября 2009 года. Разработан для использования в ноутбуках, нетбуков и других не больших ПК.

На фото выше, как пример, представлено два диска, один обычный SATA, он внизу. Выше диск с интерфейсом mSATA.

Кому интересно, можете ознакомится с характеристиками mSATA-накопителей.

Такие накопители установлены практически в каждом ультрабуке.

Интерфейс mSATA в обычных компьютерах применяется редко.

Переходник mSATA to Serial ATA Convertor .

Вывод

Из выше сказанного понятно, что интерфейс последовательной передачи данных SATA еще не исчерпал себя полностью.

Отличие IDE / SATA / SATA2 / SATA3

Чем отличаются IDE от SATA?

1. Разъемы интерфейсов.
2. Принцип передачи данных
3. Скорость передачи данных.

Вид HDD с интерфейсом IDE:

Вид HDD с интерфейсом SATA:



Вид HDD с интерфейсом SATA2:



В принципе SATA и SATA II внешне ничем не отличаются. Отличия в скорости передачи данных в 2 раза.

• IDE скорость передачи данных равна 32 - 58 Мб/сек.
• SATA - 1.5Гбит/сек.
• SATA II - 3Гбит/сек.
• SATA III - 6Гбит/сек.

Для IDE-шных HDD нужны свои шлейфы а для SATA-шных - свои:

А теперь более подробнее о SATA / SATA2 / SATA3

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 или SATA Revision 1.x (до 1.5 Гбит/с)
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 счёт большей помехоустойчивости кабеля. Это достигается меньшим числом проводников и объединением информационных проводников в две витые пары, экранированные заземлёнными проводниками.

SATA2 или SATA Revision 2.x (до 3 Гбит/с)
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 счёт поддержки согласования скоростей (в меньшую сторону), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы (например, на HDD фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).

SATA3 или SATA Revision 3.x (до 6 Гбит/с)
Спецификация SATA Revision 3.0 предусматривает возможность передачи данных на скорости до 6 Гбит/с (практически до 4,8 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 разъёмов 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 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.

Стандарт SATA поддерживает функцию очереди команд (NCQ, начиная с SATA Revision 2.x).

Стандарт SATA не предусматривает горячую замену активного устройства (используемого Операционной Системой) (вплоть до SATA Revision 3.x), дополнительно подключенные диски отключать можно постепенно - питание, шлейф, а подключать в обратном порядке - шлейф, питание. После отключенияподключения диска нужно в диспетчере задач обновить конфигурацию.

Разъёмы 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.

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.

Что такое 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.
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. Средняя практическая скорость передачи данных выше, чем у USB или IEEE 1394. Существенно снижается нагрузка на центральный процессор. Уменьшены требования к сигнальным напряжениям по сравнению с SATA.

Что такое Power eSATA
Изначально eSATA передаёт только данные. Для питания должен использоваться отдельный кабель. Компания MicroStar создала новый вид eSATA-разъёма, совместив eSATA (для данных) с USB (для питания). Новый вид разъёма имеет название Power eSATA.

Что такое SAS
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 HDD, 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.

«Переходники» с SATA на IDE и c IDE на SATA
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 разъёмам Molex серии 8981 (обычно маленький).

SATA (Serial — ATA , Serial Advanced Technology Attachment ) – разновидность интерфейса компьютерной шины, предназначенный для подключения к шине устройств, оптических приводов, и других.

Был разработан и представлен в 2003 году, как замена ныне устаревшему интерфейсу ATA (AT Attachment ), также известный как IDE . Позже, ATA был переименован в PATA (Parallel ATA , для лучшей узнаваемости и избегания путаницы.

Была создана организация под названием SATA —IO (Sata International Organization ), которая отвечает за развитие, поддержку, и публикацию новых спецификаций как для SATA , так и для SAS (Serial Attached SCSI ).

Преимущества нового интерфейса в сравнении со старым были как физические :уменьшенные габариты разъёмов, шлейфов и меньшее количество контактных ножек (7 против 40 ); так и технические : нативная поддержка «горячей замены » (замена не активного устройства), более быстрая передача данных на более высоких скоростях , увеличенная эффективность очереди команд вводавывода (I O ). Позже, с приходом режима , появилась поддержка технологии .

Теоретически, последовательный порт медленнее параллельного, но повышения скорости удалось добиться благодаря высокой частоте функционирования . Частоту удалось поднять благодаря отсутствию необходимости синхронизации данных, а также большей защищённости кабеля от помех (толще проводник, меньше помех).

В 2008 году, более 90% новых настольных компьютеров использовали для подключения периферии SATA разъём. PATA всё ещё можно приобрести, но продаются они лишь для сохранения совместимости со старыми дисками и материнскими платами.

Ревизии SATA :

SATA 1. x

Первая ревизияинтерфейса предусматривает частоту функционирования 1.5 Ггц , что обеспечивает полосу пропускания 1.5 Гбит/с . Около 20% отнимается на нужды системы кодирования типа 8 b 10 b , где в каждые 10 бит вкладывается ещё 2 бита служебной информации. Таким образом, максимальная скорость равняется 1.2 Гбит/с (150 Мб/с ). Это совсем немного быстрее самой быстрой PATA /133 , но намного лучшее быстродействие достигается в режиме AHCI , где работает поддержка NCQ (Native Command Queuing ). Это значительно улучшает производительность в много-поточных задачах, но не все контроллёры поддерживают AHCI на первой версии SATA .

SATA 2. x

Частота функционирования была увеличена до 3.0 Ггц , что увеличило пропускную способность до 3.0 Гбит/с . Эффективная пропускная способность равняется 2.4Гбит/с (300Мб/ c ), то есть в 2 раза выше чем у SATA 1 . Совместимость между первой и второй ревизией сохранилась. Интерфейсные кабели тоже были сохранены прежние и полностью совместимы между собой.

SATA 3.0

В июле 2008 года, SATA — IO представила спецификации SATA 3.0 , с пропускной способностью 6 Гбит / с . Полный 3.0 стандарт был выпущен в Мае 2009 года.

Эффективная пропускная способность составила 600Мб/с , а частота функционирования 6.0Ггц (то есть поднята только частота). Совместимость сохранилась как в методе передачи данных, так и в разъёмах и проводах; улучшено управление питанием.

Основной сферой применения, где требовалась такая пропускная способность – SSD (твёрдотельные) накопители. Для жёстких дисков, такая пропускная способность не требовалась. Выигрыш для них был в более высокой скорости передачи данных из кэш (DRAM — cache ) памяти диска.

SATA 3.1

Изменения:

• · Появился mSATA , подобный (и совместимый) разъём для твёрдотельных накопителей и устройств ноутбуков, совмещённый с питающей линией малой мощности.
• · Оптические приводы, поддерживающие стандарт, больше не потребляют энергии (совсем) в режиме простоя .
• · Добавлена аппаратная команда очереди , улучшающая производительность и долговечность SSD .
• · Аппаратные функции идентификации , определяющие возможности устройства.
• · Расширенный менеджмент питания , позволяющий устройствам подключенным через SATA 3.1 потреблять меньше энергии .

A dvanced H ost C ontroller I nterface

Открытый хост-интерфейс, предложенный Intel , ставший стандартом. Является более предпочтительным интерфейсом для устройств SATA . Позволяет использовать такие команды SATA как Hot plug (горячая замена), NCQ (Native Command Queuing ). Если в настройках материнской платы не выставлен режим AHCI , то используется «эмуляция IDE » и не поддерживаются новые функции SATA . Версии Windows (практически все) установленные в режиме IDE , не смогут запуститься, если запустить систему с установками AHCI . Для этого потребуются специальные драйвера AHCI , установленные в системе. 2.0 и IEEE 1394 .

Основные изменения в сравнении с SATA :

• · Разъёмы экранированы и более стойкие для многоразового подключения.
• · Изменена компенсация потерь сигналов, что позволило увеличить максимальную длину кабеля до 2-х метров.
• · Требует подключения 2-х разъёмов, один питания , второй интерфейсный .

eSATAp

– усовершенствованный разъём e — Sata , но с питанием от разъёма. Благодаря этому, e — Sata становится полноценным портативным и универсальным интерфейсом. С выходом USB 3.0 , оказался обделён вниманием, так как USB предлагает более простую реализацию .

mSATA

– PCI — e подобный интерфейс, представленный в Сентябре 2009 года. Предназначен для миниатюрных устройств (твёрдотельных накопителей, портативных жёстких дисков). Также планируется использование в таких портативных устройствах как ноутбуки, и других . Устройства с данным интерфейсом, могут иметь очень миниатюрные размеры , сходные с картами расширения для ноутбуков (к примеру).

Существуют переходники Pata — Sata , Sata — Pata .

Они позволяют подключать устройства с разными интерфейсами, которые эмулируются специальным контроллёром на переходнике. Абсолютное большинство переходников требуют дополнительного питания с блока питания (обычно типа «molex » или 5V разъём для дисководов).

В настоящее время, наиболее распространены два стандарта на подключение винчестера к компьютеру. Первый, наиболее распространенный среди домашних и офисных ПК - IDE (Integrated Device Electronics - устройство со встроенным контроллером), также именуемый как ATA (AT Attachment - подключаемый к АТ). Второй чаще всего можно встретить в серверах и высокопроизводительных рабочих станциях - SCSI (Small Computer System Interface, произносится как \\\"скази\\\"). Стоит отметить, что этот интерфейс не является специализированным для дисковых устройств. Помимо жестких дисков и CD-ROM приводов, существует огромная масса устройств, работающих по этому стандарту.

Стандарт интерфейса IDE был разработан по некоторым причинам. Наиболее существенными являются:

Более простой способ подключения винчестера к шине компьютера. Жесткий диск стандарта IDE с одинаковой легкостью можно подключить к высокопроизводительной системной шине компьютера и медленному LPT-порту. Конечно, в последнем случае обмен данными будет гораздо ниже, но такая возможность есть.

Повышение быстродействия. Контроллер диска расположен непосредственно на устройстве, что позволяет передавать минуя длинные интерфейсные провода.

Подключить IDE-устройство к компьютеру можно несколькими способами. Наиболее распространенный - подключение с помощью 40-проводного кабеля (тип интерфейса AT-BUS). Интерфейс 16-битный. Второй тип - PC Card ATA - с помощью PC Card (PCMCIA), также имеющий 16-битный интерфейс. Этот тип используется в основном в переносных компьютерах. Существуют также и XT IDE и MCA IDE, но рассматривать мы их здесь не будем, так как XT уже достаточно стар и встретить его можно очень редко, а MCA используется только для PS/2 машин, которые в нашей стране практически не встречаются.

Кроме подключения, типы интерфейса ATA различаются также и по скорости передачи данных. Основной - CАM ATA (Common Access Method) - стандарт определенный ANSI. Обеспечивает совместимость IDE-устройств на уровне сигналов и команд. Также позволяет подключать до двух устройств на один кабель. Длина кабеля составляет не более 46см.

ATA-2 является расширением спецификации ATA. Имеет два канала, что позволяет подключать до 4-х устройств, поддержка дисков объемом до 8Гб. Поддерживает режимы работы PIO Mode 3, DMA Mode 1, Block mode. Об этих терминах мы поговорим чуть ниже.

Следующим расширением является Fast ATA-2. Отличается только поддержкой DMA Mode 2, что позволяет достичь скорости передачи данных до 13.3 Мбайт/сек и наличием PIO Mode 4. Этот тип наиболее часто встречается в моделях компьютеров на основе 486-x и Pentium процессоров.

ATA-3. Это расширение больше направленно на повышение надежности. Включается в себя улучшенное средство управлением питания и технологию SMART (Self Monitoring Analysis and Report Technology - технология слежения, анализа и предупреждения).

Ultra DMA/33 - скорость обмена данными по шине составляет 33 Мбайт/сек. Кроме этого добавлен контроль передаваемых данных. Относительно недавно появился стандарт UDMA/66, в котором скорость увеличена до 66 Мбайт/сек, и уж совсем недавно объявлен UDMA/100.

Следует отметить, что указанные цифры, являются лишь максимально возможными значениями. Реально скорость передачи данных может быть существенно ниже. Это зависит от частоты вращения дисков, скорости работы электроники, работы памяти и процессора.

Помимо вышеперечисленных типов, существует еще расширение ATAPI (ATA Package Interface). Это расширение предназначено для подключения к интерфейсу ATA накопителей CD-ROM, CDRW, стримеров (накопителей на магнитных лентах), ZIP дисководов и других устройств.

Все вышеперечисленные стандарты между собой электрически совместимы.

Теперь немного поговорим о тех терминах, которые используют при описании режимов работы винчестера. PIO (Programmed Input/Output - программный ввод-вывод) - при работе в этом режиме, процессом обмена информацией с буфером жесткого диска занимается центральный процессор системы. Это, соответственно, отнимает какую-то часть процессорного времени. Существует шесть режимов работы PIO, отличающихся скоростью передачи данных. При PIO Mode 0 скорость составляет всего 3,3 Мбайт/сек. А в случае с PIO Mode 5 уже 20 Мбайт/сек. Режимы с 0 по 2 относятся к обычному ATA, 3 и 4 - к ATA-2, а 5 к ATA-3.

DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к памяти). При работе в этом режиме, обмен данными между буфером винчестера и памятью компьютера осуществляется непосредственно контроллером винчестера. Режимы DMA подразделяются на однословные (single word) и многословные (multi word), в зависимости от количества слов передаваемых за один сеанс работы с шиной. В случае однословного режима, максимальная скорость обмена составляет до 8.3 Мбайт/сек. При использовании многословного режима - до 20 Мбайт/сек. Обращения производятся в паузах между обращениями центрального процессора к памяти. Такой режим экономит процессорное время, но несколько снижает скорость обмена.

При использовании однозадачной операционной системы, например MS-DOS более предпочтителен режим PIO, в случае использования многозадачных систем лучше использовать режим DMA. Но в этом случае поддержка этого режима должна осуществляться на уровне драйверов и специальных котроллеров.

LBA (Logical Block Addressing) - адресация логических блоков. Стандарт ATA адресует сектор по классической схеме - номер цилиндра, головки и сектора. Однако, из-за исторически сложившихся причин, BIOS компьютера и операционная система DOS ограничивали количество секторов (63) и цилиндров (1024). В результате этого и появилось ограничение на объем жесткого диска в 540Мб. При режиме LBA, адрес передается в виде линейного абсолютного номера сектора. Винчестер в этом случае сам преобразует его в нужные ему номера цилиндров, головок и секторов. Это позволило обойти ограничения на объем жесткого диска, однако для DOS оно по прежнему составляет 8Гб. Работа устройства возможна только в случае поддержки этого режима драйвером (BIOS) и самим устройством.

Существует также и режим Large - этот режим используется Award BIOS для работы с жесткими дисками до 1Гб, не поддерживающими режим LBA. Использовать этот режим с дисками более 1Гб не рекомендуется.

Block Mode - режим блочного обмена. При использовании обычного режима, винчестер, получив команду на считывание сектора, помещает его в свой буфер, откуда он перемещается в память и ожидает команды на чтение следующего. В случае блочного обмена, винчестер сначала получает количество считываемых сектором, после чего он их считывает в буфер, откуда они перемещаются в память. Разные модели винчестеров имеют разный объем буфера, и соответственно могут считывать разное количество секторов за раз. Максимальный выигрыш от работы в этом режиме возможен только если основная работа идет с объемами данных не меньшим чем количество считываемых секторов. В случае, если фрагменты данных минимальны (например не более одного сектора), использование этого режима сходит на нет.

Напоследок несколько слов о том, как подключаются IDE устройства. На один IDE-кабель можно подключить не более двух устройств. Одно из устройств должно быть выставлено в режим Master (ведущий), а второе - Slave (ведомый). Установка режимов осуществляется с помощью выставления перемычек на самих устройствах. Все современные IDE-устройства, как правило, имеют таблицу установки перемычек. Если у вас два жестких диска, то система будет грузится только с Master устройства. Обычно работа устройства в slave режиме не допускается при отсутствии master устройства. Однако, современные накопители и BIOS позволяют такую работу.

Существует еще один режим - Cable Select. В этом случае, определение master и slave устройства производится автоматически исходя из очередности подключенных разъемов. Для использования этого режима необходим специальный кабель и оба устройства должны быть установлены в CS.

Надеюсь, что эта статья оказалась для вас полезной. В следующей статье мы более подробно остановимся на стандарте SCSI и его модификациях.

Статья посвящается моему знакомому,
который купил для домашнего компьютера
хард Seagate Cheetah UWSCSI.

На сегодняшний день существует огромное количество различных технологий и интерфейсов жестких дисков. Количество иностранных и непонятных словечек, засоряющих великий и могучий язык продавцов компьютерной техники все время растет, и, придя в магазин за новым хардом, вы можете услышать столько всего. Например: IDE, ATA, Serial ATA, SCSI, SCSI II, Wide SCSI II, Ultra SCSI II, Ultra Wide SCSI II, Ultra2 SCSI, Ultra160 SCSI, Fibre Channel, IEEE 1394, FireWire, iLink, USB, RAID, 5400rpm, 7200rpm, 10,000rpm, 15,000rpm… Ну как? Ушки уже аплодируют? Так что эта статья должна помочь вам разобраться в том, какое же устройство из тех, что вам попытается всучить продавец, действительно стоит покупать. Надеюсь, решение вы примите правильное.

И учтите. Эта статья не только для великих, супер-пупер компьютерщиков. И даже совсем не для них. Они то все уже знают. Эта статья рассчитана на среднестатического покупателя жесткого диска, который мало что понимает во всех вышеперечисленных терминах. Предположим, вы собираете новый или модернизируете старый компьютер. Задумались о винчестере SCSI, но знаете про этот интерфейс крайне мало, а еще слышали что-то, возможно даже хорошее, про IEEE 1394, но с чем его едят, совершенно не представляете. Тогда вы попали по адресу.

Интерфейсы.

Перво-наперво надо подумать про то, диск с каким интерфейсом вы будете покупать. Твердо остановились на IDE? А как насчет SCSI, IEEE 1394 или USB? В зависимости от интерфейса жесткие диски могут различаться по скоростным характеристикам, стоимости, длине кабелей, гибкости и надежности, да мало ли еще по чему. Так что с интерфейсов мы и начнем.

IDE/ATA

IDE (Integrated Drive Electronics) - это название типа жестких дисков, имеющих интерфейс ATA (AT Attachment). Дешевая электроника IDE в сочетании с параллельной передачей данных ATA позволяет производить жесткие диски, приобретение которых не пустит вас по миру. Тем не менее, не стоит забывать, что ATA не предназначен для внешних подключений, и не любит кабелей длиной более 60см. То есть, такие ATA кабели можно купить, только вот использовать их я вам не советую.

Один канал ATA может поддерживать до двух дисков, первый - master и вторичный - slave. Очень часто, если не сказать, почти всегда, люди ставят на один канал жесткий диск как master и другое, более медленное устройство, типа CD-ROM, как slave. Но так как IDE может обращаться только к одному устройству на канале одномоментно, то таким образом снижается производительность системы в целом. Так что лучше не иметь slave-устройств в принципе. Тем более. Что сейчас все материнские платы имеют по два интегрированных канала IDE, а некоторые (типа любимой мною ABIT BX-133 RAID) и четыре. Просто подключите жесткий диск как master на первый канал, а DVD или CD-ROM как master на второй канал.

Сегодня на рынке присутствуют три основных стандарта IDE дисков: ATA/33, ATA/66 и ATA/100. В данном случае число показывает максимальную пропускную способность в мегабайтах в секунду. Только не забывайте, что для ATA/66 и ATA/100 требуется специальный ATA/66/100 80-контактный кабель, а со стандартным 40-контактным ваш ATA/66/100 диск будет работать как ATA/33. Как правило, такой кабель идет в комплекте со всеми материнскими платами, поддерживающими ATA/66/100. Эти три стандарта называют одним словом UDMA. И хотя это неверно, вам часто придется услышать, UDMA, ATA и IDE в виде взаимозаменяемых понятий.

Все IDE диски должны работать со всеми вариантами ATA. Диск ATA/100 должен отлично функционировать с контроллером ATA/33, а диск ATA/33 должен так же прекрасно работать с контроллером ATA/100. Но, понятно, что работать винчестер будет на скорости самого медленного компонента. В обоих, приведенных случаях это будет скорость ATA/33, то есть максимальная пропускная способность будет равна 33Мб/сек. Иногда можно наткнуться на некоторые несовместимости, типа, когда конкретный диск не желает работать с конкретным кабелем, или два диска от разных производителей не желают сосуществовать на одном канале контроллера. Ну, так электроника штука сложная. Чтобы удостовериться в этом, достаточно разобрать хард и посмотреть, где там внутри размещаются все эти гигабайты. Только такое лучше проделывать с "умершим" хардом, а не с тем, на котором хранится коллекция ваших любимых картинок и текстов про Винни Пуха.

На самом деле разница в производительности между ATA/33, 66 и 100 не так уж велика, так как разговор идет о пиковой пропускной способности, которая в реальной работе достигается крайне редко. Не существует дисков ATA/100 обеспечивающих передачу данных даже в 66Мб/сек, и очень мало таких. Что позволяют передачу в 33Мб/сек. Только кэш память жесткого диска может воспользоваться преимуществами повышенной пропускной способности. Но для этого размер кэша должен быть достаточно большим. А большинство IDE дисков имеет всего 512Кб кэш памяти, и только некоторые, те, что самые дорогие, могут похвастаться кэшом в 2 или даже 4 Мб.

Так что главным недостатком IDE по-прежнему остается малая скорость. Конечно. Современные IDE диски догнали по скоростным характеристикам старые модели SCSI дисков, но с новыми SCSI винчестерами ин все равно не сравниться. Можно приобрести достаточно быстрый IDE диск со скоростью вращения 7200 оборотов в минуту (rpm), но ведь можно купить и SCSI привод со скоростью 15,000rpm, который будет намного быстрее. А еще время наработки на отказ, заявляемое производителями, у IDE дисков гораздо меньше, чем у SCSI дисков. Возможно, это просто маркетинговые меры, но повсеместно бытует мнение, что SCSI устройства надежнее, чем IDE.

Тем не менее, даже диски со скоростью вращения 7200 оборотов на шпинделе, достаточно дороги. Большинство моделей присутствующих на нашем рынке имеют скорость вращения 5400rpm. Такие диски стоят дешевле на 30-40 долларов и производят меньше шума, но производительность у них меньше. Хотя для домашнего использования, это то, что нужно.

Будущее ATA, скорее всего. Лежит на пути перехода к стандарту Serial ATA. Serial ATA будет иметь кабель со всего двумя контактами (один на прием, один на передачу), и должен обеспечить IDE пропускную способность до 1.5Гбит/сек, а возможно и больше. Это вдвое перекрывает пропускную способность ATA/100, у которого контактов в 40 раз больше. Единственной отрицательной стороной Serial ATA является то, что на одном канале может быть только одно устройство, но при наличии контроллера с несколькими каналами это не проблема.

Преимущества

• Неплохая производительность за малые деньги
• Широкая распространенность, и, следовательно, совместимость с большинством существующего оборудования.

Недостатки

• Не самые скоростные диски
• Жесткое ограничение по длине кабеля
• Только внутренние

SCSI

SCSI давно стал стандартным интерфейсом для рабочих станций и серверов. И хотя по деньгам SCSI обходится существенно дороже IDE, за эти деньги мы получаем гораздо большую пропускную способность, поддержку большего количества устройств на одном канале, гораздо большую длину кабелей (до 12 метров), поддержку внешних устройств и многозадачность. Немало, не правда ли?

Обычная (иногда говорят "узкая") шина SCSI может нести на себе до 8 устройств, а широкая (wide) до 16. Сам SCSI контроллер занимает один адрес, а остальные 15 оставляет для подключаемых устройств (соответственно на узкой шине для устройств остается 7 адресов). Старшие адреса SCSI имеют больший приоритет. Это делает установку SCSI немного муторной. Обычно лучше дать больший приоритет медленным устройствам, типа CD-ROM, а не жестким дискам.

Существует множество различных вариантов SCSI. Мы о них уже писали, и всем, кто хочет изучить этот вопрос подробно, я рекомендую статью "Интерфейсы SCSI" . Из устройств доступных сейчас на рынке можно назвать Ultra, Ultra2 и Ultra160 SCSI. Ultra SCSI позволяет передачу 20Мб/сек и имеет 8 адресов. Широкая (wide) версия Ultra SCSI поднимает пропускную способность вдвое, то есть до 40Мб/сек. Ultra2 SCSI, известный так же как LVD (Low Voltage Differential) SCSI, имеет пропускную способность 40Мб/сек, и, соответственно, wide версия его дает нам 80Мб/сек. Ultra160 SCSI продолжает традицию удвоения пропускной способности, но бывает только в варианте wide, что дает нам 16 устройств на канале и 160Мб/сек.

SCSI устройства, как правило, обладают совместимостью, что называется, сверху вниз. Правда этого ни кто не гарантирует, но в большинстве случаев, скажем для примера, устройство SCSI-2 будет отлично себя чувствовать на контроллере Ultra2Wide SCSI. Правда при этом бывает, что при наличии на одной шине быстрого и медленного устройств оба начинают работать с максимальной скоростью медленного. А на самом деле, то, как будут вести себя разные SCSI устройства, подвешенные рядом, зависит в основном от контроллера.

Со SCSI часто возникают проблемы, касающиеся установки и первой настройки, особенно у тех, кто проделывает это первый раз. Все эти терминаторы, идентификаторы могут вызвать серьезную головную боль. В то же самое время, все эти проблемы с лихвой окупаются надежностью данного интерфейса. А появление активных терминаторов (к роботам из будущего отношения не имеют) заметно упростило установку SCSI устройств. Так что радуйтесь, раньше было хуже.

Главное преимущество, главная сила SCSI выражается емким иностранным словом high-end, то есть самые быстрые, самые объемистые жесткие диски имеют интерфейс SCSI. Seagate Cheetah с 15,000 оборотов на шпинделе в варианте IDE никогда не производился и вряд ли будет. Ну а способность поддерживать до 15 устройств на одном канале говорит об отличной масштабируемости, что для определенных целей тоже крайне важно.

Мир SCSI настолько обширен, что это тема даже не для одной статьи, поэтому прежде чем поставить жирную точку в данном разделе скажу всего несколько еще слов о будущем.

А будущее SCSI уже расписано как по нотам. Уже появляются первые устройства Ultra320, и следующим шагом будет Ultra640. Сам стандарт SCSI изначально предполагал масштабируемость, и стал масштабируем настолько, что вряд ли что-то может с ним сравниться в этом.

Преимущества

• Большая производительность
• Большие объемы
• Возможность подключения, как внутренних устройств, так и внешних

Недостатки

• Дороговизна
• Возможны проблемы при установке

Fibre Channel (оптоволоконный канал)

Fibre channel - это интерфейс, в корне отличающийся от SCSI и IDE. Вообще он ближе к Ethernet и InfiniBand, если это вам что-то говорит. А если нет, то уясните себе следующее, этот интерфейс предназначен не только для того, что бы подсоединять харды и всякую-прочую периферию к системе, а в первую очередь для организации сетей, объединения удаленных друг от друга массивов жестких дисков, и прочих операций требующих высокой пропускной способности в сочетании с большими расстояниями. Fibre channel часто используется для соединения SCSI RAID массивов с сетью рабочей группы либо сервером.

Существующие технологии позволяют пропускную способность Fibre channel в 100Мбит/сек, а теоретический предел данной технологии лежит где-то в районе 1.06Гбит/сек. При этом уже сейчас ряд компаний занят разработкой устройств с пропускной способностью до 2.12Гбит/сек, но это уже следующее поколение интерфейса Fibre channel. На сегодняшнем рынке так же присутствуют решения, когда для достижения супер-большой пропускной способности используется целый ряд каналов Fibre channel одновременно.

В отличие от SCSI, Fibre channel обладает гораздо большей гибкостью. Если SCSI ограничивается всего 12 метрами, то Fibre channel позволяет соединения протяженностью до 10км при использовании оптического кабеля и несколько меньше при использовании относительно недорогих медных соединений, хотя недорогих именно относительно;-).

Преимущества

• Очень хорошая масштабируемость
• Очень большие расстояния соединений (до 10км)
• Сеть из множества рабочих станций может работать с одним RAID массивом

Недостатки

• Дорого
• Очень дорого
• Чем лучше, тем дороже

IEEE 1394

IEEE 1394, он же FireWire (как его назвала Apple), он же iLink (как его назвала Sony), реально становится стандартом для передачи цифрового видео, но так же может использоваться для подключения жестких дисков, сканеров, сетевого оборудования, цифровых камер, и всего, что требует хорошей пропускной способности. В настоящее время FireWire остается достаточно дорогим решением (по крайней мере, для рядового пользователя), но стандарт все больше проникает во все сферы компьютерной периферии и постоянно дешевеет.

FireWire способен поддерживать до 63 устройств на одном канале 400Мбит/сек. А IEEE 1394b, первая попытка серьезного пересмотра FireWire, будет поддерживать пропускную способность в 800Мбит/сек на канал. FireWire обеспечивает большую производительность, но внешние устройства с этим интерфейсом нуждаются в отдельном внешнем источнике питания.

Первые жесткие диски FireWire уже начинают появляться, и уже довольно давно существуют модели, использующие транслятор IDE/FireWire. А вот для видеокамер, сканеров и принтеров этот интерфейс используется уже очень широко. Так же на базе FireWire можно стоить производительные локальные сети. Многие модели компьютеров Apple имеют один или два FireWire порта, о вот на PC этот стандарт пока такого признания не получил.

Самой приятной особенностью FireWire является возможность "горячего" подключения. То есть, можно подключать и отключать FireWire устройства, не выключая компьютер. Но если таким устройством является жесткий диск, то операционная система должна уметь монтировать новые жесткие диски "на лету".

Будущее IEEE 1394 выглядит достаточно оптимистично, учитывая молодость этого стандарта, и уже почти готовую спецификацию 1394b, позволяющую удвоить пропускную способность. А признание данного стандарта дело недалекого будущего, популярность его растет с каждым днем, а цены, соответственно, падают.

Преимущества

• "Горячее" подключение
• Высокая пропускная способность
• Отсутствие разделения устройств по приоритетам

Недостатки

• Контроллеры жестких дисков стоят пока очень дорого

USB

USB 1 (Universal Serial Bus - Универсальная Последовательная Шина) стандарт получивший за последние несколько лет крайне широкое распространение. Сложно найти компьютер на котором не было бы поддержки USB (если только старый Pentium100). Данный интерфейс имеет два скоростных режима. Первый - "высокоскоростной" - обеспечивает пропускную способность в 12Мбит/сек и длину соединительных кабелей до 5 метров. Второй - низкоскоростной - пропускная способность 1.5Мбит/сек и длина кабелей до 3 метров. Понятно, что для жестких дисков данный стандарт малопригоден из-за своей "тормознутости", а вот для всяких устройств резервного копирования, CD-R, сканеров, сетевых устройств и устройств ввода вполне подходит.

На одном канале USB может присутствовать до 127 устройств, для чего могут использоваться устройства, пропускающие через себя сигнал, либо USB концентраторы. USB имеет, так называемый, мастер-контроллер, так что любой сигнал, передаваемый, скажем, от USB харда к USB CDR должен пройти через контроллер, а уже затем отправиться к требуемому устройству. Это здорово понижает пропускную способность при использовании нескольких USB устройств. Кроме того, USB устройства не могут быть разделяемыми (в сети, например), хотя два компьютера можно соединить между собой USB сетью через USB мост.

Зато, при всех своих минусах, USB позволяет "горячее" подключение. Правда операционная система все равно потребует у вас драйвер нового устройства, но перезагружать компьютер не придется. Хотя и это спорно. Мне, например, недавно попалась сетевая карта USB (удобное средство для подключения к сети опечатанного пломбой компьютера), так подключил-то я ее "по-горячему", а после установки драйверов Windows предложила перезагрузиться. Так что, как говориться, 100% даже морг не дает.

Ну, о будущем USB (по крайней мере, ближайшем) уже все известно. Этим будущим станет USB 2, и не когда-нибудь, а примерно в начале следующего года. USB 2 поднимет планку пропускной способности с 12 до 480Мбит/сек. Вот тогда и можно будет всерьез задуматься о жестком диске с интерфейсом USB 2. А пока в Сети идут дебаты, вытеснит USB 2 FireWire или оба стандарта найдут себя в разных областях компьютерной периферии.

Преимущества

• Широкая распространенность
• Низкая стоимость
• "Горячее" подключение

Недостатки

• Низкая эффективность для связи между устройствами
• Низкая скорость (USB 2 это поправит)
• Малая длина соединительных кабелей

Так выбирать то что?

На самом деле выбор уже определен вашей целью. Если вы собираете домашний компьютер для игр или для офисной работы, то IDE диск даст вам самую лучшую комбинацию цена/производительность. USB хорошо подойдет для внешнего CDR или ленточного накопителя для резервного копирования (если копировать не слишком много). Типа, дешево и сердито, зато переносит с места на место можно сколько угодно. Если вам нужен быстрый внешний диск для подключения к ноутбуку, или для регулярной переноски между несколькими компьютерами, и основным требованием помимо мобильности является производительность, то ваш выбор IEEE 1394. Если речь идет об оснащении серьезной рабочей станции или сервера, где критична надежность и производительность, то лучший выбор - SCSI, особенно в форме RAID, хотя и стоит это ух как кусаче. Ну а если вы формируете кластер автоматизированных рабочих мест, которым необходим высокоскоростной доступ к большому массиву данных, то Fibre channel обеспечит вам скорость, удаленность рабочих мест от массива информации практически не имеет значения. Другая возможность заключается в создании сети Gigabit Ethernet, а для сервера, как правило выбирают решение RAID SCSI, ну или, для некритичных серверов, IDE RAID.

Так что такое RAID?

RAID расшифровывается как Redundant Array of Inexpensive Disks, или если по-русски - Избыточный Массив Недорогих Дисков (ага видел я эти недорогие, у меня весь комп стоит дешевле, чем харды в тех RAID-х). RAID преследует две основные цели, повысить скорость и/или надежность. Существует достаточно много типов RAID, но основные это RAID 0, 1 и 0+1. RAID 0 позволяет объединить объем двух дисков в единое целое, так что операционная система будет видеть их и использовать как один физический диск. RAID 1 позволяет создавать "зеркало", то есть информация пишется сразу как на первый, так и на второй диск, и в случае, если первый, основной, хард "умрет", то все данные на втором будут в целости и сохранности. Ну, и, наконец, RAID 0+1 использует одновременно два описанных выше режима (не забывайте, что при этом требуется как минимум четыре жестких диска, два сливаются в массив, и два используются для "зеркала"). Есть еще другие варианты RAID для повышения надежности хранения информации, типа четности, для проверки целостности данных.

А размер?

У вас что проблемы с определением того, сколько места вам понадобится? 10Гб - это том минимум, который можно сегодня приобрести. Хотя кое-где еще завалялись жесткие диски меньшего размера, но пока вы дочитаете эту статью, пока соберетесь что-то купить, их уже в продаже и не будет. Если вы увлекаетесь собиранием музыки MP3, скачивает множество видеофрагментов из Интернета (тогда у вас выделенная линия:-) и вам понадобится не меньше 20 или 30Гб. Ну а если хотите заняться созданием мультипликации, обработки видео и т.д., то 50-100Гб будет в самый раз.

Все прочитанное не надо принимать близко к сердцу. Криков типа "У меня маленький винчестер, и девочки в классе надо мною смеются" тоже не надо. Пройдет время, винчестер вырастет, и все будет хорошо.

Пишите мне на [email protected] , только не надо просит халявных винчестеров. все равно не дам:-).