poniedziałek, 8 grudnia 2014

Interfejs SATA

Interfejs  SATA


Najpopularniejszymi dziś dyskami twardymi do ogólnych zastosowań są niewątpliwie urządzenia SATA.

SATA ("Serial Advanced Technology Attachment”) to interfejs służący do przyłączania dysków twardych oraz napędów optycznych do komputera. Aby dyski twarde mogły być podłączone do komputera według specyfikacji SATA, zarówno interfejs kontrolera dysków, jak i interfejs dysków, muszą być zgodne ze standardem SATA. Interfejs SATA powstał w wyniku udoskonalenia wycofanego już z obiegu i wysłużonego interfejsu ATA, znanego także pod nazwą PATA („Parallel ATA”). Od swojego poprzednika współczesny interfejs SATA różni się nie tylko o wiele lepszymi osiągami z zakresu odczytu i zapisu danych, ale także trybem HotSwap, czyli możliwością podłączania dysków bez konieczności wyłączania komputera, oraz udoskonaloną konstrukcją taśmy danych. HotSwap to bardzo fajna cecha nowoczesnych napędów SATA, która umożliwia natychmiastowe wykrycie przez system podłączanych „na gorąco” urządzeń pamięci masowej. W przypadku starych napędów PATA, aby podłączyć dysk, należało wyłączyć komputer, po czym podłączyć dysk i ponownie uruchomić maszynę. Często ponadtwo, w zależności od ustawień i rodzaju BIOSa, konieczne było także wejście do ustawień BIOSa i wymuszenie wykrycia podłączonego dysku, aby można było z niego prawidłowo korzystać.

Taśma danych SATA


Taśmy danych urządzeń SATA zawierają tylko 7 przewodów, co jest ogromnym postępem w porównaniu z 40 (lub 80) żyłami taśmy ATA (PATA). Złącze zasilania napędów SATA jest o wiele mniejsze od klasycznego złącza stosowanego w napędach ATA. To też bardzo istotne, szczególnie gdy w obudowie znajduje się więcej dysków.


Kabel - taśma - SATA
Kabel, a właściwie taśma - SATA

Do przesyłania danych w systemie SATA wykorzystywane są tylko 2 pary przewodów. Stary system PATA był natomiast o wiele bardziej skomplikowany, oparty na 16 bitowej szynie danych i wykorzystywał wiele dodatkowych sygnałów kontrolnych, do czego służyła duża ilość żył i co czyniło rozwiązanie bardzo powolnym.

Taśma danych SATA może mieć maksymalną długość 1m, w porównaniu do limitu 45 centymetrów taśmy danych ATA. Taśma danych SATA służy do podłączenia jednego napędu do kontrolera, w przeciwieństwie do specyfikacji ATA, która umożliwiała podłączenie do 2 napędów za pomocą jednej taśmy. 40 żyłowe taśmy PATA umożliwiały podłączenie 1 napędu do kontrolera, natomiast ich 80 żyłowe wersje z 3 złączami, mogły obsługiwać do 2 napędów w systemie master/slave, w którym dodatkowym utrudnieniem była konieczność ustawiania zworek urządzeń.

Taśmy danych SATA zajmują mało miejsca w obudowie komputera. Jest to szczególnie ważne w przypadku stosowania dużej ilości dysków wewnętrznych, ponieważ nowoczesne taśmy SATA nie powodują obstrukcji przepływu powietrza i nie zakłócają prawidłowego chłodzenia wnętrza obudowy. Najbardziej znane warianty taśmy SATA różnią się między sobą kształtem złącza oraz ewentualną obecnością zabezpieczeń przed przypadkowym wysunięciem z gniazda, co nieraz może się wiązać z utratą ważnych danych. Najbardziej popularne kolory taśm SATA to czerwony i pomarańczowy, choć powszechne są również zielone i niebieskie.

Rozwój interfejsu SATA


Pierwsza generacja interfejsu SATA (SATA Rev. 1.0), która zadebiutowała w roku 2003, umożliwiała wewnętrzną przepustowość danych rzędu 1.5Gb/s, natomiast zewnętrzny transfer dochodził do około 150Mb/s. Napędy wykonane w początkowej wersji interfejsu SATA były wyposażone w specjalny układ umożliwiający zachowanie pełniej kompatybilności z interfejsem PATA i posiadały 2 standardy złącza zasilania: jedno w stylu ATA, a drugie w stylu SATA. Napędy SATA pierwszej generacji nie obsługiwały specyfikacji NCQ („Native Command Queuing”). Osiągi pierwszej generacji dysków SATA były bardzo porównywalne do technologii ATA.

Kolejna generacja dysków twardych SATA (SATA Rev. 2.0), która pojawiła się kilka lat później, umożliwiała podwojenie osiągów dotyczących przepustowości danych: przepustowość wewnętrzna rzędu 3.0Gb/s oraz zewnętrzna rzędu 300Mb/s.

Napędy SATA III generacji (SATA Rev. 3.0) umożliwiają przepustowość rzędu 6Gb/s (600Mb/s) i obsługują wiele innowatorskich rozwiązań, takich jak izochroniczne NCQ.

Nowsza specyfikacja SATA w wersji 3.2 umożliwia umożliwia jeszcze wyższe osiągi pod względem prędkości odczytu i zapisu danych: wewnętrzny transfer wynosi aż 16 Gb/s natomiast maksymalny zewnętrzny transfer to 1969 MB/s.

Specyfikacja SATA umożliwia również pełną obsługę zewnętrznych napędów. Zewnętrzna odmiana interfejsu SATA, tak zwany eSATA, umożliwia podłączenie dysków zewnętrznych z komputerem za pomocą taśmy o długości do 2 metrów. Specyfikacja eSATA umożliwia wysoki transfer danych i nie ogranicza pełnych możliwości zewnętrznego dysku twardego, w przeciwieństwie do tego co dzieje się w przypadku łączenia z komputerem dysków SATA umieszczonych w zewnętrznych obudowach ze złączem USB lub FireWire.

Rodzaje napędów SATA


Oprócz napędów optycznych na złącze SATA, istnieje wiele odmian dysków twardych SATA. Dyski twarde SATA 3.5 calowe są zazwyczaj stosowane w komputerach stacjonarnych. W urządzeniach mobilnych znajdują zastosowanie mniejsze napędy 2.5 oraz 1.8 calowe. Dostępne są również dyski twarde mSATA. Są to miniaturowe dyski SSD, stosowane generalnie w systemach mobilnych. Ich następcami są natomiast tak zwane dyski M.2 Next Generation Form Factor (NGFF), które są gabarytowo jeszcze mniejsze i nadają się idealnie do ultra-lekkich urządzeń mobilnych i tabletów.

Najszybszą odmianą dysków twardych SATA są dyski SSD, generalnie stosowane w laptopach, nie tylko ze względu na ich zwiększoną odporność na wstrząsy, ale także ze względu na mniejszą wagę.
Dyski SSD nie posiadają elementów mechanicznych, co radykalnie wpływa na prędkość zapisu i odczytu danych. 
Ciekawostką jest to, że dyski SATA mogą być obsługiwane przez kontrolery dysków SAS, natomiast kontrolery SAS nie mogą obsługiwać dysków SATA.


Dyski SATA
Przykładowe napędy pamięci masowej SATA


Kontrolery SATA


Oprócz kontrolerów SATA, które dziś wbudowywane są w większość płyt głównych przeznaczonych do komputerów PC i serwerów, obecnie na runku można znaleźć sporą różnorodność kontrolerów SATA przeznaczonych do zamontowania w kilku odmiennych złączach, przykładowo PCI Express oraz PCI-X. Bardzo popularne są kontrolery SATA 3 na złącze PCI Express, które gwarantują wysoką przepustowość danych po przystępnej cenie i mogą być z powodzeniem stosowane w komputerach z tego typu złączem, które, przykładowo, nie obsługują specyfikacji SATA 3. Daje to możliwość cieszenia się w pełni z wydajnych dysków SATA 3, bez konieczności wymiany całego komputera. Zaawansonawe kontrolery SATA 3 na złączu PCI Express mogą oferować ciekawe rozwiązania i funkcje, takie jak przykładowo obsługa różnych trybów RAID, co umożliwia zwiększenie wydajności systemu i podniesienie bezpieczeństwa danych poprzez jednoczesny zapis / odczyt danych NA lub Z wielu nośników, w zależności od wybranego trybu RAID. Dostępne na rynku, choć obecnie bardzo kosztowne, są również syperwydajne kontrolery dysków SATA na złącze PCI Express, które posiadają wbudowaną pamięć masową typu SSD.

Kontroler SATA 3 - PCI Express
Kontroler SATA 3 na złącze PCI Express z wbudowanym dyskiem SSD


 

Na co należy zwrócić uwagę przed zakupem


Różnorodność obecnie panujących na runku specyfikacji interfejsu SATA może początkowo wprowadzić laika w niemałe osłupienie. Przy zakupie nowego dysku SATA należy dokładnie sprawdzić czy komputer, na którym dysk ma zostać zamontowany, posiada złącze SATA w specyfikacji odpowiadającej wersji interfejsu nowego dysku. Nie ma bowiem sensu inwestowania pieniędzy w najnowszy dysk SATA, jeżeli interfejs komputera obsługuje starszą wersję specyfikacji, ponieważ możliwości nowego dysku, poza jego pojemnością, nie zostaną w pełni wykorzystane. W takim przypadku rozwiązania są mnogie, a przykładowo:

dodatkowo do nowego dysku można zakupić kontroler w pełni obsługujący dysk, pod warunkiem że komputer posiada odpowiednie złącze, np. PCI Express, którego też są różne odmiany i na co też należy zwracać należytą uwagę;

można zakupić kontroler SATA najnowszej generacji na złącze PCI Express - pod warunkiem iż komputer posiada takie złącze w wymaganej przez kontroler wersji - z wbudowanym dyskiem SSD;

można pozostać przy starej wersji interfejsu i zakupić odpowiedni dysk, np. na Allegro, przeważnie oszczędzając niemałą kwotę lub, pozostając przy takiej samej kwocie, wybrać dysk o większej pojemności.

Generalnie warto unikać dysków SATA "zewnętrznych" ze złączem USB, ale także ze złączem FireWire. Tego typu dyski są często stosowane jako dodatkowa pamięć masowa. Rozwiązania tego typu są bardzo powszechne na rynku, ale nie mają większego sensu z powodu wąskiego kanału przepustowości, jaki tworzy się przy mostkowaniu tego typu złączy.





4 komentarze:

  1. ...material b.d. opracowany...bedzie mi b. pomocny przy skladaniu Intel NUC5I7RYH Mini PC...wielkie dzieki...Piotr

    OdpowiedzUsuń
  2. Super Materiał :). Jako "świeży" uczeń informatyki. Dowiedziałem się z tego artykułu bardzo dużo . Polecam

    OdpowiedzUsuń
  3. Ogólnie materiał fajny, ale brakuje w nim informacji o różnicy w kablach SATA a takie podobno są, jak również kolory tych kabli, czy coś oznaczają czy po prostu są to kolory przypadkowe ? czy są może różnice techniczne a jeśli tak to jak weryfikować ?

    OdpowiedzUsuń
  4. "Ciekawostką jest to, że dyski SATA mogą być obsługiwane przez kontrolery dysków SAS, natomiast kontrolery SAS nie mogą obsługiwać dysków SATA."

    Popraw ten fragment bo przeczysz sam sobie

    OdpowiedzUsuń