SATA

Коннектор SATA и разъёмы на материнской плате

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 Revision 1.0 (до 1,5 Гбит/с)

Спецификация SATA Revision 1.0 была представлена 7 января 2003 года. Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 МБайт/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 отсутствия необходимости синхронизации каналов и большей помехоустойчивостью кабеля. Это достигается применением принципиально иного способа передачи данных (см. LVDS).

SATA Revision 2.0 (до 3 Гбит/с)

Стандарт SATA/300 работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 3 Гбит/с (300 МБайт/с для данных с учётом 8b/10b кодирования). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы «NVIDIA». Часто стандарт SATA/300 называют SATA II или SATA 2.0.^[1] 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 НЖМД фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).

SATA Revision 3.0 (до 6 Гбит/с)

Официальный логотип SATA rev. 3.0

Спецификация SATA Revision 3.0 представлена в июле 2008 и предусматривает пропускную способность до 6 Гбит/с (600 МБайт/с для данных с учётом 8b/10b кодирования). В числе улучшений SATA Revision 3.0 по сравнению с предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Также сохранена совместимость, как на уровне разъёмов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена.

SATA Revision 3.1

Новшества:^[2]

• mSATA, SATA для SSD накопителей в мобильных устройствах, PCI Express Mini Card-подобный разъем, который электрически несовместим^[3]
• Zero-power оптического привода. В режиме ожидания оптический привод SATA не потребляет энергию
• Queued TRIM Command улучшает производительность SSD накопителей
• Required Link Power Management снижает общее энергопотребление системы из нескольких устройств SATA
• Hardware Control Features позволяет хост-идентификацию возможностей устройства

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 1.0a^{[источник не указан 560 дней]}).

В отличие от PATA, стандарт SATA предусматривает горячую замену активного устройства (используемого операционной системой) (начиная с SATA Revision 1.0)

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.^[4]

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.

Существует также 13-и контактный^{[источник не указан 560 дней]} совмещенный разъем SATA применяемый в серверах, мобильных и портативных устройствах для тонких накопителей. Состоит совмещенный разъем из 7-и контактного разъема для подключения шины данных и 6-и контактного разъёма для подключения питания устройства. Для подключения к данным устройствам в серверах может применяться 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
7-контактный кабель передачи данных Serial ATA.

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	Activity indication and/or staggered spin-up
	12	1	GND
	13	2	+12 В
	14	3
	15	3
15-контактный кабель питания Serial ATA.

eSATA

Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. На странице обсуждения должны быть пояснения.

Официальный логотип eSATA

Разъёмы SATA (слева) и eSATA (справа)

eSATA (External SATA) — интерфейс подключения внешних устройств, поддерживающий режим «горячей замены» (англ. Hot-swap). Был создан несколько позже SATA (в середине 2004).

Основные особенности eSATA

• Разъёмы — менее хрупкие, и конструктивно рассчитаны на большее число подключений чем SATA, но физически несовместимы с обычными SATA, добавлено экранирование разъема.
• Требует для подключения два провода: шину данных и кабель питания. В новых спецификациях планируется^[5] отказаться от отдельного кабеля питания для выносных eSATA-устройств.
• Длина кабеля увеличена до 2 м (по сравнению с 1 метровым у SATA), для компенсации потерь изменены уровни сигналов (повышен уровень передачи и уменьшен уровень порога приемника).
• Средняя практическая скорость передачи данных выше, чем у USB 2.0 или IEEE 1394.
• Сигнально SATA и eSATA совместимы, но используют разные уровни сигнала.

Windows

Для поддержки режима горячей замены нужно включить в BIOS режим AHCI. В случае, если загрузочный диск Windows XP подключен к контроллеру, которому переключают режим с IDE на AHCI, Windows перестанет загружаться — активировать этот режим в BIOS возможно только до установки Windows XP. После включения режима в BIOS необходимо в начале инсталляции Windows XP установить драйвер контроллер AHCI с дискеты «по методу F6».

Можно на установленную Windows XP без AHCI поставить AHCI драйвер вручную (выбором inf-файла), после этого перезагрузиться в BIOS и выставить SATA mode режим во вкл. ("ON").^[6]

Linux

Практически все дистрибутивы поддерживают eSATA без каких-либо настроек. Для поддержки ядро должно быть сконфигурировано с поддержкой AHCI.

Power eSATA (eSATAp)

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.^[7]. Данный разъём позволяет при использовании кабеля Power Over eSATA подключать SATA накопители без каких-либо дополнительных переходников.

mSATA

Mini-SATA это форм-фактор твердотельных жестких дисков, имеющий размер 50,95 х 30 х 3 мм, был объявлен Serial ATA International Organization 21 сентября 2009 года^[8]. Поддерживает нетбуки и другие устройства, которые требуют небольшие SSD диски. Разъем mSATA похож на интерфейс PCI Express Mini Card^[9], они электрически совместимы, но требуют переключения некоторых сигналов на соответствующий контроллер.

SAS

Основная статья: Serial Attached SCSI

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 НЖМД, 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

Пример контроллера SATA -> IDE

Существуют платы, позволяющие подключать устройства SATA к разъёмам IDE и наоборот. Это — активные устройства (которые, по сути, имитируют устройство и контроллер в одной микросхеме). Такие устройства требуют питания (обычно 5 или 12 вольт), и подключаются к разъёмам 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 with eSATA HBA (1 with passive adapter)	Нет	1 (15 with port multiplier)
eSATAp				5 V/12 V[10]
SATA revision 3.0	6 000	600[11]	1	Нет
SATA revision 2.0	3 000	300
SATA revision 1.0	1 500	150[12]			1 per line
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 (more with special cables)	15 W, 12–25 V	63 (with hub)
IEEE 1394 800	786	98.25	100[13]
IEEE 1394 400	393	49.13	4.5[13][14]
USB 3.0	5 000	400[15]	3[16]	4.5 W, 5 V	127 (with hub)[16]
USB 2.0	480	60	5[17]	2.5 W, 5 V
USB 1.0	12	1.5	3	Да
SCSI Ultra-640	5 120	640	12	Нет	15 (plus the 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 (copper)[18][19] <10,000 (fiber)	Нет	1 with point to point Many with switched fabric
Thunderbolt	10 000	1 250	3 (copper)	10 W	7

Источники

1. ↑ Именно так называется режим SATA II на наклейке на жёстких дисках Hitachi.
2. ↑ Hilbert Hagedoorn SATA 3.1 specifications have been published. Guru3d.com (20 июля 2011). Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012. Проверено 30 октября 2011.
3. ↑ Msata Faq. Forum.notebookreview.com. Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012. Проверено 30 октября 2011.
4. ↑ http://www.hitachigst.com/tech/techlib.nsf/techdocs/486B05E9B853CE718625713A007D0619/$file/T7K500_SATA_ig.pdf
5. ↑ Serial ATA: Meeting Storage Needs Today and Tomorrow — www.sata-io.org
6. ↑ Интеграция драйверов SATA для ноутбуков в уже установленную ОС Windows XP
7. ↑ MSI «Power eSATA» eSATA with USB combination
8. ↑ mSATA Press Release. Проверено 11 марта 2011.
9. ↑ Intel 310 SSD. Intel 310 SSD. Intel. Проверено 11 марта 2011.(недоступная ссылка)
10. ↑ eSATAp Application. Delock.de. Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012. Проверено 26 января 2010.
11. ↑ Fast Just Got Faster: SATA 6Gb/s. sata-io.org (May 27, 2009). Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012. Проверено 25 октября 2011.
12. ↑ http://www.sata-io.org/documents/SATA-IO-English-Brochure-May-2009.pdf
13. ↑ ^{1 2} FireWire Developer Note: FireWire Concepts. Apple Developer Connection.(недоступная ссылка — история) Проверено 13 июля 2009.(недоступная ссылка)
14. ↑ 16 cables can be daisy chained up to 72 m
15. ↑ Universal Serial Bus Specification Revision 3.0 (12 November 2008). Архивировано из первоисточника 1 июня 2012. Проверено 13 февраля 2012.
16. ↑ ^{1 2} Frenzel, Louis E. USB 3.0 Protocol Analyzer Jumpstarts 4.8-Gbit/s I/O Projects. Electronic Design (September 25, 2008). Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012. Проверено 3 июля 2009.
17. ↑ USB hubs can be daisy chained up to 25 m
18. ↑ Minich, Makia Infiniband Based Cable Comparison (PDF) (25 June 2007). Архивировано из первоисточника 10 февраля 2012. Проверено 11 февраля 2008.(недоступная ссылка)
19. ↑ Feldman, Michael. Optical Cables Light Up InfiniBand, HPCwire, Tabor Publications & Events (17 July 2007), стр. 1. Проверено 11 февраля 2008.

Ссылки

• Serial ATA International Organization
• Dispelling the Confusion: SATA II does not mean 3Gb/s
• SATA-IO White Paper — External SATA (eSATA)
• SATA motherboard connector pinout
• SATA on Linux
• SATA Linux status report
• Serial ATA (SATA) pinout
• Интерфейс SATA 3.0 близок к завершению
• Третье поколение SATA стучится в дверь — скорость увеличена до 6 Гбит/с
• Распайка разъёмов SATA
• - AHCI или IDE в вопросе энергопотребления.
• Подключение стандартных запоминающих устройств в качестве внешних накопителей // 23.09.2010
• Описание и тестирование одного из первых mSATA накопителей серии Bullet Proof // 17.05.2011
• Отличие SATA 2 от SATA 3 с точки зрения рядового пользователя // 23.11.2011

См. также

• ATA
• Advanced Host Controller Interface
• Serial ATA International Organization
• Thunderbolt
• libATA

Литература

• Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17 изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 595-605. — ISBN 0-7897-3404-4