Шина SATA

Определение и назначение

Описание

Особенности шины:

- создана система очередности команд (NCQ) на чтение/запись, которая определяет приоритеты их исполнения таким образом, что при выполнения чтения или записи головки жесткого диска совершают минимальное количество движений. NCQ эффективен при многозадачном использовании накопителя.
- горячая замена накопителей: накопитель можно подсоединять и отсоединять от компьютера, когда он работает. Эта функция требует надлежащей поддержки на уровне хоста, устройства (диска) и операционной системы. Для eSATA горячее подключение поддерживается только в режиме AHCI. Режим IDE не поддерживает горячее подключение.
- в SATA обеспечена обратная совместимость с ATA, путем использования того же базового набора команд ATA и ATAPI, что и в устаревших устройствах ATA.
- упрощены и унифицированы разъемы для подключения накопителей информации. Максимальная длина кабеля для данных составляет 1 м. Подробно о разъемах читайте, переходя по ссылкам на данной страницы в поле "Поддерживаемые разъемы".
- версия SATA 3.3 привносит совместимость с интерфейсом SAS, позволяя подключать SATA-устройства к SAS-шине (но не наоборот).
- топология соединения - точка-точка.
- стандартом определены умножители устройств (multipliers), которые выполняют функцию концентратора (как в шине SAS) и позволяют одному порту SATA управлять до пятнадцатью накопителями.

= модель передачи данных SATA =

Модель передачи данных состоит из трех уровней, каждый из которых выполняет определенную функцию. В целом, модель передачи данных SATA схожа с эталонной моделью OSI.

1. Физический уровень (physical layer). На этом уровне определяются электрические и физические характеристики шины: параметры кабеля, уровень напряжения, рабочий диапазон приемника, способы кодирования потока битов, обнаружение устройства на канале, инициализация соединения.

Используется одна пара проводников для передачи данных и одна пара - для приема. Способ передачи сигналов - дифференциальный (симметричный). Кодирование битов осуществляется по схеме 8b/10b, при которой каждая 8-битовая последовательность превращается в 10-битовую. Т.е. создается избыточность, которая необходима для предотвращения искажения обработки битов приемником за счет выравнивания процесса синхронизации работы приемника с тактовой частотой, идущей вместе с сигналом. Данные передаются по каждой паре в режиме полудуплекса.

2. Канальный уровень (data link layer). Начинает свою работу после установления соединения физическим уровнем. Канальный уровень формирует отдельные блоки информации, называемые кадрами (Frame Information Structures - FIS). Каждый кадр содержит помимо полезной информации и служебную(управляющую). Служебные данные содержат свойства каждого кадра, благодаря чему можно управлять потоком данных, устанавливать приоритеты для кадров. Максимальная длина данных для одного кадра составляет 8 КБ. Также обеспечен подсчет контрольной суммы кадра (CRC) для коррекции ошибок.

3. Транспортный уровень (transport layer). Транспортный уровень отвечает за создание, доставку и получение FIS. Он определяет формат каждой FIS и правильную последовательность обмена ими. .

= совместимость SATA с ATA =

Ни механически, ни электрически разъемы данных интерфейсов не совместимы. Однако, как уже было сказано выше, обеспечена логическая взаимообратная совместимость интерфейсов, которая реализуется при помощи специальных адаптеров. На уровне приложений можно сказать, что устройства SATA выглядят и действуют точно также, как и устройства ATA.

Некоторые материнские платы могут предлагать вариант «Legacy Mode», в котором диски SATA выглядят для ОС как диски ATA на ATA-контроллере. Этот устаревший режим упрощает установку ОС(Windows XP и старше), поскольку не требует загрузки AHCI-драйвера во время установки, но жертвует поддержкой некоторых функций SATA (NCQ, горячая замена). Legacy Mode часто, если не всегда, отключает некоторые порты ATA или SATA на плате, поскольку стандартный интерфейс контроллера ATA поддерживает только до 4-х дисков.

Благодаря общему набору команд для SATA и ATA, стало возможным применение недорогих микросхем для моста PATA <-> SATA. Мостовые микросхемы широко использовались с появлением первой спецификации SATA на дисках ATA (до создания нативных дисков SATA), а также в автономных преобразователях. Такие мосты позволяли как подключать ATA-диски к SATA-интерфейсу, так и SATA-диски к ATA-интерфейсу.

= совместимости различных спецификаций SATA друг с другом =

Разработчики спецификаций SATA обеспечили обоюдную совместимость всех спецификаций SATA друг с другом. Например, накопитель SATA 1.0 будет работать с шиной SATA 3.0, но на скорости SATA 1.0 (1,5 Gbit/s) и наоборот: накопитель SATA 3.0 будет работать с шиной SATA 1.0, на на ее скорости.

Тем не менее, некоторые производители жестких дисков и оснастили свои устройства средствами гарантированной совместимости. Компания Seagate добавила на диск перемычку, известную как «force 150», которая позволяет принудительно установить скорость обмена данными: 1,5 Гбит/сек. или 1,5/3 Гбит/сек. Последний вариант дает один из двух вариантов скорости на откуп системе. Western Digital использует настройку перемычки OPT1, чтобы жестко установить скорость в 1,5 Гбит/сек. (OPT1 активируется путем установки перемычки на контакты 5 и 6). Накопители Samsung могут быть переведены в режим 1,5 Гбит/сек. с помощью программного обеспечения, которое можно загрузить с сайта производителя. Такие внедрения были сделаны не случайно, поскольку не все операционные системы могут согласовывать скорость обмена, что черевато потерями данных.