Технология sata. Последовательный интерфейс Serial ATA – что это такое, виды и использование

SATA или Serial Ата (последовательный интерфейс передачи данных) и это следующее поколение интерфейса для привода, после традиционного параллельного ATA (PATA). Тот, кто заглядывал в компьютер, знаком с параллельным кабелем, который соединяет жесткий диск и CDROM и другие устройства с их контроллерами на материнской плате. PATA был стандартным и хорошо служил, но он также имеет недостатки. Кабели ограничены 18 дюймами (46 см) в длину и их часто сложно соединить, а также они засоряются в случаях блокирования воздушного потока, а при охлаждении это приобретает решающее значение.
Хотя округлые кабели стали доступны для самых передовых дисков с интерфейсом PATA (Ультра Ата/133), максимальная параллельная скорость передачи данных 133 MB/ps. Со скоростью ЦП, ОЗУ и драйверов система совершенствуется, дизайнеры для PATA скоро будет препятствовать высокой эффективности драйверов езды в архитектуре системы.

Интерфейс SATA.

Серийный ATA имеет определенные преимущества по сравнению со своим предшественником. Кабели очень тонкие, с малым 7-контактным разъёмом. Они могут быть до 3 футов (1 метр) в длину, и их легко развести, чтобы отставить в сторону, обеспечивая максимальный воздушный поток внутри корпуса. Кроме того, они имеют гораздо более низкие требования к мощности, всего 250 МВ по сравнению с 5-вольтовым требованием ПАТА, и из-за сердечника напряжение снижается, и это хорошо говорит о будущем SATA. Серийный ATA с оригинальной конфигурацией имеет перемычки на диске. Установка значительно упрощается, а технология даже позволяет выполнять «горячую» замену, то есть диск может быть удалён или добавлен во время работы компьютера.

Но, наиболее перспективным элементом серийного ATA является то, что он устраняет ограничения передачи данных. Первое поколение имеет максимальную скорость передачи в 150 Мбит/с, а второй SATA нового поколения обеспечивает около 300 Мбит/с. Третьего поколения SATA могут работать уже SATA с 6 Гбит/с, это примерно в два раза быстрее предыдущей итерации SATA.

Со скоростью передачи так близкой к существующим ультра Ата/133, прирост производительности для первого поколения SATA незначителен, хотя цены на диски сопоставимы с ПАТА дисками, перейти на новую технологию — это выбор при обновлении компьютера, или при покупке новой системы. Материнские платы с интегрированными интерфейсами PATA и SATA широко доступны для размещения обоих типов дисков, а также нет ограничения на использование обоих типов в одной системе. Серийный ATA является также хорошим выбором для RAID массивов и предназначен, чтобы в конечном итоге заменить ПАТА.

Для старых систем, нужны контроллеры SATA которые могут быть размещены в любой слот PCI, но для этого вы должны купить диск SATA. (Параллельный ультра Ата диск также может быть использован с помощью адаптера PATA-to-SATA, хотя производительность диска примет удар на себя, а адаптер должен перевести поток данных с параллельного на последовательный.). Если обновление материнской платы невозможна, то покупка адаптера PATA-to-SATA позволит простое использование для будущих дисков SATA, даже если ваш текущий диск стандарта ATA.

Примечание: при использовании некоторых сторонних устройств или адаптеров они должны поддерживать функцию «горячей» замены. И всегда полезно сделать резервную копию ценных данных, прежде чем рисковать их потерей.

На данный момент самым распространенным интерфейсом является . SATA хоть и можно встретить в продаже, однако интерфейс уже считается устаревшим, к тому же уже начали поступать с .

Не стоит путать с SATA 3,0 Гбит/с, во втором случае речь идет об интерфейсе SATA 2, который имеет пропускную способность равную до 3,0 Гбит/с (у SATA 3 пропускная способность равна до 6 Гбит/с)

Интерфейс — устройство, передающее и преобразующее сигналы, от одного компонента оборудования к другому.

Виды интерфейса. PATA, SATA, SATA 2, SATA 3 и тд.

Накопители различных поколений использовали такие интерфейсы: IDE (ATA), USB, Serial ATA (SATA), SATA 2, SATA 3, SCSI, SAS, CF, EIDE, FireWire, SDIO и Fibre Channel.

IDE (АТА — Advanced Technology Attachment) — параллельный интерфейс подключения накопителей, именно поэтому был изменен (с выходом SATA ) на PATA (Parallel ATA). Раньше использовался для подключения винчестеров, но был вытеснен интерфейсом SATA. В настоящее время используется для подключения оптических накопителей.

SATA (Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями. Для подключения используется 8-pin разъем. Как и в случае с PATA – является устаревшим, и используется только для работы с оптическими накопителями. Стандарт SATA (SATA150) обеспечивал пропускную способность равную 150 МБ/с (1,2 Гбит/с).

SATA 2 (SATA300) . Стандарт SATA 2 увеличивал пропускную способность в двое, до 300 МБ/с (2,4 Гбит/с), и позволяет работать на частоте 3 ГГц. Стандартны SATA и SATA 2 совместимы между собой, однако для некоторых моделей необходимо вручную устанавливать режимы, переставляя джамперы.

Хотя про требованию спецификаций правильно называть SATA 6Gb/s . Этот стандарт в двое увеличил скорость передачи данных до 6 Гбит/с (600 МБ/с). Также к положительным нововведениям относится функция программного управления NCQ и команды для непрерывной передачи данных для процесса с высоким приоритетом.

Хоть интерфейс и был представлен в 2009 году, особой популярностью у производителей он пока не пользуется и в магазинах встречает не так часто. Кроме жестких дисков этот стандарт используется в SSD (твердотельные диски).

Стоит заметить, что на практике пропускная способность интерфейсов SATA не отличаются скоростью передачи данных. Практически скорость записи и чтения дисков не превышает 100 Мб/с. Увеличение показателей влияет только пропускную способность между контроллером и накопителя.

SCSI(Small Computer System Interface) — стандарт применяется в серверах, где необходима повышеная скорость передачи данных.
SAS (Serial Attached SCSI) — поколение пришедшее на смену стандарта SCSI, использующее последовательную передачу данных. Как и SCSI используется в рабочих станциях. Полностью совместив с интерефейсом SATA.
CF (Compact Flash) — Интерфейс для подключения карт памяти, а также для 1,0 дюймовых винчестеров. Различают 2 стандарта: Compact Flash Type I и Compact Flash Type II, отличие в толщине.

FireWire – альтернативный интерфейс более медленному USB 2.0. Используется для подключения портативных . Поддерживает скорость до 400 Мб/с, однако физическая скорость ниже, чем у обычных. При чтении и записи максимальный порг 40 Мб/с.

В современных персональных компьютерах использование интерфейса SATA 3 является общепринятым стандартом. Высокая скорость работы (до 600 мегабайт в секунду), низкое энергопотребление и удобная модель управления питанием инспирировали разработчиков материнских плат сделать выбор в пользу данного интерфейса. При этом прогресс не стоит на месте, и на смену общепринятому SATA 3 идут ещё более быстрые спецификации, обещая существенные улучшения в скорости приёма и передачи данных. В этом материале я подробно расскажу, что такое SATA, поясню, в чем разница между SATA 2 и SATA 3, и что приходит на замену популярному SATA 3.

Данный термин SATA, является сокращением от словосочетания «Serial ATA » и обозначает последовательный интерфейс обмена данными с каким-либо накопителем информации.

Если читатель не знаком с аббревиатурой «ATA», то она является производной от сокращения слов «Advanced Technology Attachment» (в переводе «соединение по передовой технологии» ).

SATA является следующей ступенью развития всем нам знакомого (и уже устаревшего) параллельного интерфейса IDE, который ныне известен под именем «PATA» (Parallel ATA). Далее в статье, я расскажу разницу SATA два от SATA три.

Основное преимущество SATA перед PATA состоит в использовании последовательной шины по сравнению с параллельной, что позволило существенно поднять пропускную способность интерфейса. Этому поспособствовало использование более высоких частот и хорошая помехоустойчивость применяющегося в подключении кабеля.

Для своей работы САТА использует 7-контактный разъём для обмена данными и 15-контактный для питания.

При этом шлейфы САТА имеют меньшую площадь по сравнению со шлейфами ПАТА, оказывают меньшую сопротивляемость воздуху, устойчивы к многократным подключениям, компактны и удобны в работе. В их реализации было решено отказаться от практики подключений двух устройств на один шлейф (известная практика IDE), что позволило избавиться от различных задержек, связанных с невозможностью одновременной работы подключенных устройств.

К достоинствам SATA также можно отнести то, что данный интерфейс производит значительно меньше тепла, нежели IDE.

Обычно интерфейс САТА используется для подключения к компьютеру жёстких дисков (HDD), твердотельных накопителей (SDD), а также устройства чтения компакт дисков (СД, ДВД и др.).

История развития SATA

Интерфейс САТА пришёл на смену IDE в 2003 году, пережив по ходу своего развития ряд существенных улучшений. Самая первая версия SATA позволяла получать данные на пропускной способности 150 мегабайт в секунду (для сравнения, интерфейс IDE обеспечивал всего около 130 Мбайт/c). При этом введение SATA позволило отказаться от практики переключения джамперов (перемычек) на жёстком диске, о которой хорошо помнят пользователи со стажем. Скоро вы поймёте в чем кардинальные отличия SATA 3 от SATA 2.

Следующей ступенью в развитии интерфейса САТА стал интерфейс SATA 2 (SATA revision 2.0), выпущенный в апреле 2004 года. Его пропускная способность по сравнению с первой спецификацией возросла вдвое – до 300 Мбайт/с . Особенностью второй версии Serial ATA стало включение в неё специальной технологии для увеличения быстродействия (NCQ), позволившую поднять скорость и количество обработки одновременных запросов.

Современной (и доминирующей сегодня) является спецификация САТА 3 (SATA revision 3.0), обеспечивающая скорость до 600 мегабайт в секунду . Данный вариант интерфейса появился в 2008 году, и ныне, фактически, является доминирующим на рынке. При этом указанный интерфейс обратно совместим с интерфейсом SATA 2 (к SATA 3 можно подключать устройства, работавшие с САТА 2 и наоборот).

Чем отличается SATA 2 от SATA 3

Так в чем разница SATA 2 и SATA 3? Основное их различие – в пропускной скорости, интерфейса САТА3 вдвое быстрее САТА 2 (6 Гбит/с и 3 Гбит/с соответственно).

При этом стремительно набирающие популярность твердотельные накопители (SSD) работают только с интерфейсом САТА 3, подключение их к САТА 2 снижает скорость работы с устройством в два раза (но даже в таком состоянии SSD оказывается быстрее HDD).

Кроме того, SATA 3 работает на высокой, нежели SATA 2, частоте, при этом обеспечивая меньшее энергопотребление и более совершенную систему управления питанием.

Дальнейшее развитие SATA

При разборе вопросов о том, что это такое SATA и в чём различие между SATA 2 и SATA 3 нельзя обойти вниманием дальнейшее развитие стандарта САТА 3 под именем «SATA revision 3.1» (2011 г.) , «SATA revision 3.2» (2013 г.) и «SATA revision 3.3» (2016 г.), позволившие увеличить скорость передачи данных до 8-16 Гбит/с , ещё более снизить энергопотребление, а также способствовать улучшению производительности SSD накопителей. При этом в качестве несущего интерфейса здесь используется PCI Express.

Заключение

При разборе темы различий между SATA 2 и SATA 3 важно, прежде всего, упомянуть разницу в скорости передачи данных, ведь она различается более чем вдвое. При этом более современный стандарт САТА 3 обеспечивает меньшее энергопотребление и улучшенную модель управления питанием, а дальнейшее развитие Serial ATA 3 (3.1, 3.2 и 3.3) существенно поднимает планку скорости передачи данных, при этом используя PCI Express (или его вариации) в качестве несущего интерфейса.

Вконтакте

Все чаще поступают вопросы от читателей блога относительно появления SATA III (6 Гб/с) и необходимости его использования. Для специалистов, работающих в IT, эта тема хорошо знакома, и данная статья не будет представлять для них особого интереса. А тем, кто только начинает или продолжает знакомиться с компьютером, я расскажу, в чем особенность нового стандарта и чем он отличается от предыдущих версий.

С точки зрения конструкции самого разъема – никаких существенных изменений нет. Вы можете подключить как устройство SATA-3 к порту SATA-2, так и наоборот, подключить SATA-2 к порту SATA-3. В первом случае более скоростное устройство поймет, что его подключили к медленному порту, и будет работать в режиме совместимости на меньших скоростях. Во втором случае порт будет обеспечивать значительно больший запас пропускной способности, чем требуется накопителю, который все равно будет работать в полную силу.

Кроме того, покупая материнскую плату или компьютер с SATA-3, обладая только устройствами SATA-2, вы делаете большой задел на будущее. Со временем производители полносью перейдут на третью версию, и тогда покупка себя оправдает. Переход уже начался, современные жесткие диски выпускаются именно с SATA-3, а если речь идет об SSD, то они выпускаются только с SATA-3 (экзотические в расчет не берем), так как предыдущие версии не способны держать столь высокие скорости.

Теперь я кратко пройдусь по всем трем версиям SATA.

SATA

Самая первая версия SATA, которая обеспечивала скорость передачи данных в 150 Мбайт/с . Широко применявшийся ранее IDE в последней, самой скоростной версии обеспечивал всего 133 Мбайт/с. Кроме того, применение последовательного интерфейса позвоило избежать возни с джамперам, которые еще иногда приходят в кошмарах бывалым компьютерщикам. Теперь достаточно подключить жесткий диск к материнской плате, и он будет распознан, после чего заработает в штатном режиме.

SATA-2 (SATA II)

Предполагая, что со временем скорости в полторы сотни мегабайт в секунду может не хватить, специалисты разработали и внедрили вторую версию стандарта. На этот раз была достигнута скорость в 300 Мбайт/с . Надо сказать, что специалисты оказались правы в своих рассуждениях. Очень скоро оказалось, что ресурсы первой ревизии были исчерпаны. Современные передовые жесткие диски читают со скоростью около 150-160 Мбайт/с. А недавний гигант емкостью 4 Тбайт от компании Seagate смог выжать более 180 Мбайт/с, отправляя первую версию SATA на пенсию.

SATA-3

Если для жестких дисков возможностей второй версии оказалось более чем достаточно, то с выходом на арену стремительных SSD стало понятно, что требуется нечто более быстрое для передачи данных с носителей. Именно применение SATA-3 позволяет полностью раскрыть потенциал SSD. Современные твердотельники показывают скорость чтения, равную 540-560 Мбайт/с. Пропускная способность SATA-3 – примерно 600 Мбайт/с . Если попробовать такой диск на второй версии SATA, то скорость этого же диска упадет примерно до 270-280 Мбайт/с. То есть более чем в два раза. На классических жестких дисках разница между второй и третьей ревизиями несущественна.

Производители добавляют поддержку последней версии исключительно из совместимости с будущими материнскими платами.
Таким образом, каждая следующая версия SATA в два раза быстрее предыдущей. В этом и кроется главное отличие между ними. При этом можно не бояться конфликтов оборудования. Диск, подключенный через любую версию SATA, будет работать на любом компьютере.

Рекомендую к прочтению статью Использование современного SSD на компьютере с портом SATA 2 , в которой расказывается об опыте применения быстрого накопителя OCZ Vertex 4 (SATA 6 Gb/s) на старом порту SATA II, а также статью Использование современного жесткого диска с SATA 3 на компьютере с портом SATA 2 , в которой проводится аналогичный эксперимент, но с традиционным жестким диском.
А о том, как подключить SATA-диск к компьютеру можно прочитать в статье «

Обзор интерфейсов жестких дисков

ATA (Advanced Technology Attachment)

ATA/PATA - параллельный интерфейс для подключения жестких дисков и оптических приводов, созданный во второй половине 80-х годов прошлого века. После появления последовательного интерфейса SATA получил наименование PATA (параллельный ATA). Стандарт непрерывно развивался, и последняя его версия - Ultra ATA/133 - обладает теоретической скоростью передачи данных около 133 Мб/с. Однако жесткие диски PATA, рассчитанные на массовый рынок, достигли только скорости 66 Мб/с. Данный способ передачи данных уже устарел, однако на современных материнских платах все равно устанавливают один разъем PATA.

На один разъем PATA можно подключить два устройства (жесткие диски и/или оптические приводы). При этом может возникнуть конфликт устройств. «Разводить» ATA-устройства приходится вручную с помощью установки на них переключателей (джамперов). При правильной установке джамперов компьютер сможет понять, какое из устройств ведущее (master), а какое ведомое (slave).

PATA использует 40-проводные или 80-проводные интерфейсные кабели, длина которых по стандартам не должна превышать 46 см. Чем больше в системном блоке устройств ATA, тем сложнее обеспечить их оптимальное взаимодействие. Кроме того, широкие шлейфы препятствуют нормальной циркуляции воздуха в корпусе. Вдобавок их достаточно легко повредить при подключении или отключении кабеля.

SATA (Serial ATA)

SATA - последовательный интерфейс для подключения накопителей данных. Пришел на смену PATA в начале 2000-х годов. В настоящее время безраздельно властвует на большинстве персональных компьютеров. Первая версия SATA revision 1.x (SATA/150) обладала теоретической скоростью передачи данных до 150 Мб/с, последняя - SATA rev. 3.0 (SATA/600) - обеспечивает пропускную способность до 600 Мб/с. Впрочем, скорость эта пока не востребована, так как средняя скорость самых быстрых моделей для массового рынка колеблется в районе 150 Мб/с. Тем не менее в среднем SATA-диски в два раза быстрее своих предшественников.

Три версии последовательного интерфейса часто обозначают как SATA I/SATA II/SATA III, что, по мнению разработчиков, неправильно. В теории разные версии интерфейса обладают обратной совместимостью. То есть SATA rev. 2.x можно подключить к материнской плате с разъемом SATA rev. 1.x. Несмотря на то что разъемы взаимозаменяемы, в реальности разные модели материнских плат с разными моделями жестких дисков могут взаимодействовать по-разному.

В SATA, в отличие от PATA, используется 7-контактный интерфейсный кабель с максимальной длиной 1 метр и с небольшой площадью сечения (то есть он гораздо уже кабеля PATA). Также его гораздо сложнее повредить и легче подключать или отключать. Для обладателей старых компьютеров и винчестеров существуют переходники с SATA на PATA и обратно. «Горячая замена» дисков не поддерживается - при включенном системном блоке нельзя отсоединять и присоединять диски SATA (PATA, впрочем, тоже).

Подключение шлейфов к винчестерам:
PATA (сверху; широкий серый) и SATA (снизу; узкий красный)

eSATA (External SATA)

Интерфейс для подключения внешних накопителей. Создан в 2004 году. Поддерживает режим «горячей замены», для чего необходима активация в BIOS режима AHCI. Разъемы SATA и eSATA не совместимы. Длина кабеля увеличена до 2 метров. Также разработан разъем Power eSATA, который позволяет объединить интерфейсный кабель и кабель питания.

FireWire (IEEE 1394)

Последовательный высокоскоростной интерфейс для подключения к ПК различных устройств и создания компьютерной сети. Стандарт IEEE 1394 был принят в 1995 году. С тех пор были разработаны несколько вариантов интерфейсов с различной пропускной способностью (FireWire 800 до 80 Мб/с и FireWire 1600 до 160 Мб/с) и различной конфигурацией разъемов. В FireWire существует возможность «горячего подключения», кроме того, не нужен отдельный кабель для питания.

Впервые начал использоваться для захвата фильмов с видеокамер стандарта MiniDV. Чаще применяется для подключения различных мультимедийных устройств, реже - для подключения жестких дисков и массивов RAID. Одно время FireWire планировался на роль замены для ATA.

SCSI (Small Computer System Interface)

Параллельный интерфейс для подключения различных устройств (от жестких дисков и оптических приводов до сканеров и принтеров). Стандартизирован в 1986 году и с тех пор непрерывно развивался. Версия интерфейса Ultra-320 SCSI обладает пропускной способностью до 320 Мб/с. Для подключения устройств используется 50- и 68-контактный кабель. В последних версиях SCSI используется 80-контактный разъем и поддерживается «горячая замена».

Этот интерфейс почти незнаком массовому пользователю из-за высокой стоимости SCSI-дисков. Вследствие этого большинство материнских плат выпускаются без встроенного контроллера. Обычная сфера применения SCSI-дисков - серверы, высокопроизводительные рабочие станции, RAID-массивы. Постепенно уходит в прошлое, так как вытесняется интерфейсом SAS.

SAS (Serial Attached SCSI)

Последовательный интерфейс, пришедший на смену SCSI. Технически более совершенен и более быстр (до 600 Мб/с). Существует несколько различных вариантов разъемов SAS. Интерфейс SCSI использует общую шину, поэтому с контроллером одновременно может работать только одно устройство. SAS за счет реализации выделенных каналов лишен этого недостатка. Обратно совместим с интерфейсом SATA (к нему можно подключить SATA rev. 2.x и SATA rev. 3.x, но не наоборот). В отличие от SATA более надежен, но стоит существенно дороже и потребляет больше энергии. В отличие от SCSI имеет разъемы меньшего размера, что позволяет использовать накопители типоразмера 2,5 дюйма.

USB (Universal Serial Bus)

Последовательный интерфейс для передачи данных различных устройств. По одной шине передаются данные и питание. Поддерживается «горячая замена». USB-устройства могут не иметь собственного источника питания: максимальная сила тока - 500 мА для USB 2.0 и 900 мА для USB 3.0. На практике это означает, что внешние жесткие диски типоразмера 1,8 и 2,5 дюйма получают питание по USB-кабелю. 3,5-дюймовые внешние диски уже требуют отдельного блока питания. Несмотря на то что внешний диск подключается через разъем USB и позиционируется как «жесткий диск USB HDD», внутри устройства находятся обычный винчестер SATA и специальный контроллер SATA-USB.

USB чрезвычайно распространен. Наиболее распространена версия USB 2.0. В ближайшие годы стандартом станет USB 3.0, но пока на рынке не так много устройств USB 3.0 и материнских плат с соответствующей поддержкой. Скорость обмена данными по сравнению с USB 2.0 возросла в 10 раз до 4,8 Гбит/с. Реальная скорость USB 3.0, как показывают тесты, - до 380 Мб/с.

Новый интерфейс использует новые кабели: USB Тип А и USB Тип B. Первый совместим с USB 2.0 Тип А.

Thunderbolt (ранее известный как Light Peak)

Перспективный интерфейс для подключения периферийных устройств к ПК. Разработан фирмой Intel для замены интерфейсов, таких как USB, SCSI, SATA и FireWire. В мае 2010 года был продемонстрирован первый компьютер с Light Peak, а с февраля этого года к поддержке интерфейса присоединилась Apple.

Скорость передачи данных до 10 Гбит/с (в 20 раз быстрее USB 2.0), максимальная длина кабеля 3 метра. Возможны одновременное соединение со множеством устройств, поддержка разных протоколов, «горячее» подключение устройств.

Несмотря на отличные показатели скорости передачи данных, пока неизвестно, станет ли интерфейс Thunderbolt стандартом на массовых ПК.

Слева направо: кабели USB 2.0, USB 3.0, Thunderbolt

Сетевые интерфейсы

В последние годы набирают популярность сетевые системы хранения данных. По сути, это отдельный мини-компьютер, выполняющий роль хранилища данных. Называется NAS (англ. Network Attached Storage). Подключается через сетевой кабель, настраивается и управляется с другого ПК через браузер. Некоторые NAS оснащаются дополнительными сервисами (фотогалерея, медиацентр, BitTorrent- и eMule-клиенты, почтовый сервер и т. п.). Покупается для дома в тех случаях, когда необходимо большое дисковое пространство, которым пользуются многие члены семьи (фотографии, видео, аудио). Передача данных от сетевых хранилищ к другим компьютерам сети происходит по кабелю (обычно стандартная гигабитная сеть Ethernet) либо с помощью Wi-Fi.

Резюме

Итак, если вы среднестатистический пользователь компьютера, то ваш выбор - внутренний диск SATA rev 2.x либо SATA rev 3.x. Разницы в скорости между ними практически нет. PATA уже не продаются и устарели, SCSI и SAS - слишком дороги. Если в вашем доме несколько компьютеров и используются общие ресурсы, то пора подумать о покупке сетевого файлового хранилища.