SATA

SATA (Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена информации с накопителями данных. SATA  - это результат развития параллельного интерфейса ATA (IDE), его замена. После появления SATA, ATA переименовали в PATA (Parallel ATA).

SATA: подробнее

В SATA применяется 7-контактный разъем вместо 40-контактного разъема у PATA (ATA). Кроме того, SATA-кабель имеет меньшую площадь, а значит, сокращается сопротивление воздуху, охлаждающему комплектующие компьютера, разводка проводки внутри системного блока более проста.

Благодаря своей форме, SATA-кабель более устойчив к многократному подключению. Шнур питания в SATA разработан с учетом таковых. С разъема питания SATA подается 3 напряжения: +12 В, +5 В и +3,3 В; однако современные устройства могут работать без напряжения +3,3 В, что позволяет использовать пассивный переходник со стандартного разъема питания IDE на SATA. Более того, некоторые SATA-устройства оснащаются двумя разъемами питания: SATA и Molex.

В стандарте SATA нет традиционного для PATA подключения по два устройства на шлейф, на каждое устройство приходится свой отдельный кабель, это, в свою очередь, решает проблему невозможности одновременной работы устройств, подключенных к единому кабелю (и, как следствие, высоких задержек), сокращает риск возникновения проблемы при сборке. По сути, как таковая проблема конфликта Slave/Master устройств на SATA отсутствует, что автоматически устраняет возможность возникновения ошибок при использовании нетерминированных PATA-шлейфов.

Также SATA имеет поддержку функции очереди команд (NCQ, начиная с SATA Revision 1.0a). В стандарте SATA не предусматрена «горячая замена» активного устройства (даже в SATA Revision 3.x), невозможно подключать и дополнительные диски.

Версии и хронология

SATA Revision 1.0

Изначально предусматривалось, что SATA будет работать на шине частотой в 1,5 ГГц, тем самым, обладая пропускной способностью в ~ 1,2 Гбит/с (150 Mb/s). Однако, при этом в интерфейсе имелась и довольно существенная потеря производительности (20%), которая объяснялась использованием в системе кодирования 8B/10B, при котором на каждые 8 бит полезной информации приходилось 2 служебных бита. Таким образом, пропускная способность SATA/150 была несущественно 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 медленнее параллельного, в данном случае этот недостаток компенсируется возможностью работы SATA на более высоких частотах, что обеспечивается ненадобностью синхронизации каналов, а также большей помехоустойчивостью кабеля. Это достигается благодаря применению принципиально другого способа передачи данных.

SATA Revision 2.0

SATA/300 работает на частоте уже 3 ГГц, что обеспечивает пропускную способность до 2,4 Гбит/с (300 Mb/s). Впервые SATA/300 был реализован в контроллере чипсета nForce 4 компании NVIDIA. Стандарт SATA/300 зачастую называют SATA II (или SATA 2.0). В теории, устройства SATA/150 и SATA/300 могут быть совместимы (контроллер SATA/300 с устройством SATA/150 и контроллер SATA/150 с устройством SATA/300) благодаря поддержке согласования скоростей (в меньшую сторону), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы (используется специальный джампер).

SATA Revision 3.0

SATA Revision 3.0 была представлена в июле 2008 года. Она предусматривает передачу данных на скорости до 6 Гбит/с (600 Мбайт/с для данных с учетом 10b/8b кодирования). По сравнению с предыдущей версией, новая SATA Revision 3.0 обладает более высокой скоростью, а также улучшенным управлением питанием. Кроме того, производителями сохранена совместимость, как на уровне разъемов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов.

SATA Revision 3.1

В числе нововведений в новой редакции стоят:

  • mSATA, SATA для SSD накопителей в мобильных устройствах, PCI Express Mini Card-подобный разъем, несовместимый электрически;
  • Zero-power оптического привода SATA (в режиме ожидания он не потребляет энергию);
  • Queued TRIM Command улучшает производительность SSD накопителей;
  • Required Link Power Management сокращает общее энергопотребление системы из нескольких устройств SATA;
  • Hardware Control Features позволяет хост-идентификацию возможностей устройства.


Разъемы SATA

SATA-устройства используют два разъема: 7-контактный (шина данных) и 15-контактный (питание). Стандартом SATA также предусмотрена возможность использования стандартный 4-контактный разъем Molex взамен 15-контактного разъема питания. Применение одновременно двух типов силовых разъемов может привести к повреждению устройства.

SATA имеет два канала передачи данных: от контроллера к устройству и от устройства к контроллеру. Для передачи сигнала применяется технология LVDS: провода каждой пары являются экранированными витыми парами.

Также в SATA имеется 13-и контактный совмещенный разъем, он применяется в серверах, мобильных и портативных устройствах для тонких накопителей. Состоит совмещенный разъем из 7-контактного разъема (предназначается для подключения шины) и 6-контактного (предназначен для подключения питания устройства). Для подключения к данным устройствам в серверах обычно используется специальный переходник.

Контакт #

Назначение

1

GND

2

A+ (Передача данных)

3

A− (Передача данных)

4

GND

5

B− (Прием данных)

6

B+ (Прием данных)

7

GND

 —

Замок

Контакт #

Порядок подключения

Назначение

 —

Замок

1

3

+3,3 В

2

3

3

2

4

1

GND

5

2

6

2

7

2

+5 В

8

3

9

3

10

2

GND

11

3

Индикатор активности и/или поочередная раскрутка

12

1

GND

13

2

+12 В

14

3

15

3

Переходники (SATA на IDE и IDE на SATA)

На рынке существуют платы, которые позволяют подключать устройства SATA к разъемам IDE и наоборот. Платы представляют собой активные устройства, имитирующие устройство и контроллер в одной микросхеме. Они требуют питания (обычно 5 или 12 вольт), и подключаются к разъемам Molex серии 8981.

Сравнение с другими шинами

Название

Пропускная способность шины (Mbit/s)

Скорость передачи (MB/s)

Макс. длина кабеля (m)

Передаёт энергию

Устройств на канал

eSATA

3,000

300

2 с eSATA HBA (1 с пассивным адаптером)

Нет

1 (15 с портом мультиплеера)

eSATAp

5 V/12 V[10]

SATA revision 3.0

6,000

600

1

Нет

SATA revision 2.0

3,000

300

SATA revision 1.0

1,500

150

1 на линию

PATA 133

1,064

133.5

0.46 (18 in)

Нет

2

SAS 600

6,000

600

10

Нет

1 (>65k с применением экспандеров)

SAS 300

3,000

300

SAS 150

1,500

150

IEEE 1394 3200

3,144

393

100 (более - со специальным кабелем)

15 W, 12–25 V

63 (с хабом)

IEEE 1394 800

786

98.25

100

IEEE 1394 400

393

49.13

4.5

USB 3.0

5,000

400

3

4.5 W, 5 V

127 (с хабом)

USB 2.0

480

60

5

2.5 W, 5 V

USB 1.0

12

1.5

3

Да

SCSI Ultra-640

5,120

640

12

Нет

15 (плюс HBA)

SCSI Ultra-320

2,560

320

Fibre Channel

по оптоволокну

10,520

1,000

2–50,000

Нет

126 (FC-AL)

(16,777,216 при использовании коммутаторов)

Fibre Channel

по меди

4,000

400

12

InfiniBand

Quad Rate

10,000

1,000

5 (медный кабель)

Нет

1 (точка к точке), больше - с переключателем.

Thunderbolt

10,000

1,250

3 (медный кабель)

10 W

7

#