Сериски АТА интерфејс

Сериски АТА (SATA, кратенка од Serial AT Attachment) претставува компјутерски интерфејс кој поврзува адаптер на домаќин со уреди за складирање како што се тврдите дискови и оптичките дискови. Серискиот АТА го наследува постариот Паралелен АТА (PATA) стандард,
нудејки неколку предности во однос на постариот интерфејс:
намалена големина на кабел и цена (седум проводници,наместо 40 или 80), првичен hot swapping, побрз трансфер на податоципреку повисоки стапки на сигнализација, и поефикасно пренесување преку (опционален) I/O протокол.
Адаптерите на SATA домаќините и уредите комуницираат преку голема брзина сериски кабел со два пара на проводници. Спротивно на тоа, паралелната ATA (the redesignation за спецификации наследени од ATA) се користи 16-битна широка податочна магистрала со многу дополнителна поддршка и контролни сигнали, каде сите работат во многу пониски честоти. За да се обезбеди поддршка за постари верзии на наследената ATA,како софтвер и апликации, SATA ги користи истите основни АТА ATAPI команди поставени како наследени АТА уреди.
SATA ја замени паралелната АТА во десктоп компјутерите и лаптоп компјутерите, и во голема мера го замени PATA со нови вградени апликации. Пазарниот удел на SATA на пазарот на десктоп компјутерите е 99% во 2008 година. PATA remains widely used in industrial and embedded applications that use CompactFlash (CF) storage, which is designed around the legacy PATA standard, even though the new CFast standard is based on SATA.
Компатибилноста на спецификациите на Сериски АТА потекнуваат од Serial ATA Меѓународна организација (SATA-IO). SATA-IO заеднички создава, рецензии, ратификува, и ја објавува интероперабилноста на апликациите, тест случаите и плугфестите.Како и со многу други индустриски стандарди за компатибилност, содржината на SATA се пренесува на други индустриски тела: првичен INCITS T13 подкомитетен ATA, INCITS T10 подкомитет (SCSI), подгрупа на Т10 одговорни за Сериски SCSI (SAS). Во остатокот од овој артикал ќе се обидеме да ја користиме терминологијата и спецификацијата на SATA-IO.
1 Особености
1.1 Hotplug
Спецификациите на Сериски АТА вклучува логика за SATA уред т.н "hotplugging". Уреди и матични плочи, кои ги исполнуваат спецификациите на интероперабилност се способни за "hot plugging".
1.2 Напреден контролен интерфејс за домаќини
Напреден контролен интерфејс за домаќини или (AHCI) е интерфејс објавен и користен од страна на Интел, кој стана de facto стандард.Тој дозволува употреба на напредни функции на SATA hotplug и основни подредени команди (NCQ). Ако AHCI не е поддржана од страна на матичната плоча и чипсетот, SATA контролерите обично работат во "IDE емулација" , кој не дозволува пристап до одликите на уредот поддржани од страна на ATA/IDE стандардот.
Драјверите на Windows уредите кои се етикетирано како SATA често работат во IDE режим на емулација освен ако експлицитно не е наведено дека состојбата им е во AHCI режим, во RAID режим, или во режим предвиден од неслободни драјвери и команди кои им е дозволен пристап до SATA функциите пред AHCI да стане популарен. Модерните верзии на Microsoft Windows, Mac OS X, FreeBSD, Linux со верзија 2.6.19 па наваму, as well as Solaris and OpenSolaris, include support for AHCI, but older operating systems such as Windows XP do not. Even in those instances, a proprietary driver may have been created for a specific chipset, such as Intel's.
2 Измени и дополнување
2.1 SATA revision 1.0 (1.5 Gbit/s, 150 MB/s)
Ревизија 1.0a беше издадена на 7 јануари 2003. Првата генерација на SATA интерфејси ,сега позната како SATA 1.5 Gbit/s, комуницира по стапка од 1.5 Gbit/s, и не поддржува основни подредени команди (NCQ). Земајки 8b/10b кодирање предвид, тие имаат вистински некодирана брзина на трансфер од 1.2 Gbit/s (150 MB/s). Теоретски, пропусниот опсег на SATA 1.5 Gbit/s e слична на онаа на PATA/133,но поновите SATA уреди нудат дополнителна опрема како што е NCQ , кои ги подобруваат перформансите во повеќезадачната средина.
Во почетниот период после финализацијата на SATA 1.5 Gbit/s ,производителите на адаптери и драјвери користеа т.н "мост чип" за претворање на веќе постоечките PATA дизајни за употреба со SATA интерфејс. Премостените драјвери имаат SATA конектир, можат да вклучат еден или два вида на енергетски конектори, и, генерално, и да вршат идентични еквиваленции со нејзиниот првичен SATA . Сепак, повеќето премостени дискови немаат поддршка за некои SATA- специфични одлики како што е NCQ. Основните SATA производи брзо се префрлија на премостените производи со воведувањето на втората генерација на SATA дисковите .
2.2 SATA revision 2.0 (3 Gbit/s, 300 MB/s)
SATA revision 2.0 беше издадена во април 2004, претставувајки го (NCQ). Тоа е компатибилно со SATA 1.5 Gbit/s.
Втората генерација SATA интерфејси работи со основна брзина на трансфер од 3.0 Gbit/s кое, кога изнесуваше за 8b/10b кодирачка шема, е еднаква на максималната некодирана стапка на трансфер од 2.4 Gbit/s (300 MB/s). Теоретскиот пропуслив опсег на SATA revision 2.0, кое е исто така познато како SATA 3 Gbit/s, ја дуплира пропусната моќ на SATA revision 1.0.
3 Кабли, конектори, и порти
Конекторите и каблите претставуваат највидливата разлика помеѓу SATA и паралелни ATA дискови. За разлика од PATA, истите конектори се користат на SATA тврдите дискови (за десктоп и опслужувач компјутери) и дискови (за опслужувачки и помали компјутери).
Стандардни SATA конектори за податоци и моќ имаат диригентски спроводник од . Малку сила е потребно за да се спојат два SATA конектори. Помал mini-SATA или mSATA конектор се користи за помали уреди како што се 1.8-inch SATA дискови, некои DVD и Blu-ray дискови, и mini SSDs.
Специјален eSATA конектор е специфициран за надворешни уреди,и опционално имплементира спроведување за клиповите да одржат внатрешни конектори цврсто на едно место. SATA дисковите можат да бидат вклучени во SAS дисковите, но SATA контролерите неможат да ракуваат со истите SAS дискови.
3.1 Податочни конектори
+ SATA data connector pinout
Pin #, Mating, Function
1, 1st, Ground
2, 2nd, A+ (Transmit)
3, 2nd, A− (Transmit)
4, 1st, Ground
5, 2nd, B− (Receive)
6, 2nd, B+ (Receive)
7, 1st, Ground
—, Coding notch
3.1.1 Микро конектори
Pin #, Mating, Function
1, 3rd, 3.3 V
2, 2nd
3, 1st, Ground
4, 1st
5, 2nd, 5 V
6, 3rd
7, 3rd, Reserved
—, Coding notch
8, 3rd, Vendor specific
9, 2nd
Микро SATA конекторите уште се нарекуваат и uSATA или μSATA.
3.2 SATA Експрес
SATA Експрес, првично стандардизиран во 3.2 стандардизацијата , е интерфејс кој поддржува или SATA илиPCI Експрес уреди за складирање. Конекторот за домаќинот не е компатибилен со 3.5-inch SATA конектор за податоци, овозможувајки до два SATA уреди да бидат поврзани. Во исто време, конекторите на домаќините обезбедуваат повеќекратни PCI Експрес ленти за чиста PCI Експрес врска на уред за складирање .
Наместо вообичаениот пристап на удвојување на основната брзина на SATA индерфејсот, PCI Експрес беше избран за постигнување на трансфер на податоци со брзина поголема од 6 Gbit/s. Беше констатирано дека удвојувањето на основната SATA брзина ќе одземе премногу време, премногу промени ќе бидат потребни за SATA стандардот, и ќе резултира со многу поголема потрошувачка на енергија во споредба со постојните PCI Експрес магистрали.
Во прилог на поддршка на наследните контролни интерфејси на домаќини (AHCI), SATA Експрес исто така ги прави компатибилни за NVM Express (NVMe) да се користат како логички интерфејси за уради за складирање поврзани со PCI Експрес уреди.
4 Протоколи
Спецификациите на SATA дефинираат три различни слоеви на протоколи : физички ,линк и транспортен.
4.1 Физички слој
Физичкиот слој ги дефинира електричните и физичките одлики на SATA (како што се кабелските димензии и "parasitics", нивото на напонот на драјверите и работниот опсег на приемникот), како и физичкиот подсистем на кодирање ( кодирање на ниско ниво, уред за детекција на жици, и иницијализација на врски).
Физичкиот пренос користи диференцијална сигнализација. SATA PHY содржи предавачки и примачки парови. Кога SATA врската не е во употреба (пример: нема приклучен уред), предавателот овозможува преносот на игличките да пловат заедно со нивниот заеднички режим на напон. Кога SATA-link е или активен или во фаза на иницијализација , предавателот ги придвижува игличките на наведениот диференцијален напон (1.5 V in SATA/I).
SATA физичкото кодирање користи систем линија на кодирање позната како 8b/10b кодирање . Оваа шема опслужува повеќе функции потребни за да се одржи диференцијалната сериска врска.Прво, протокот содржи потребни синхронизирани информации кои дозволуваат SATA дисковите да ги извлече тактовите честоти. 8b/10b кодираните секвенци вградуваат периодични транзиции за да овозможат на ресиверот да се постигне помало усогласување без употреба на одделно пренесени референтни бранови. Секвенцата исто така има неутрален (DC-избалансиран) битстрим, кој им овозможува на предавателите и примателите да бидат AC-комбинирани. Генерално, вистинската SATA сигнализација е полудуплекс, што значи дека може да се чита или запишуа само во одредено време.
4.2 Слој на поврзување
После PHY-слојот којшто овозможуваше врска, слојот за поврзување е одговорен за пренос и прием на информациски конструкции (FISs) преку SATA линкот. FISs се пакети кои содржат информации за контрола или товар на податоци.Секој пакет содржи заглавје(идентификација на типот), и товар чија содржина е во зависност од видот. Слојот за поврзување исто така управува со контрола на проток во текот на врската.
4.3 Транспортен слој
Третиот слој во спецификациите на Serial ATA е транспортниот слој. Овој слој има за задача да делува на рамки и пренос/прием на рамки во соодветна низа. Транспортниот слој се справува со монтажа и демонтажа на FIS структури, кои ги вклучуваат, на пример, вадење на содржината од регистарот FIS во податотеката за задачи и информирање на командниот слој. На апстрактен начин, транспортниот слој е одговорен за создавање и кодирање FIS структури коишто се побарани од командниот слој, и отстранување на оние структури кога рамките се примени.
5 Топологија
SATA користи точка-до-точка архитектура.Физичката врска помеѓу контролерот и уредот за складирање податоци не е споделен помеѓу другите контролери и уреди за складирање. SATA дефинира мултипликатори, кои овозможуваат на една порта на SATA Контролер да користи до 15 уреди за складирање. Мултипликаторот врши функција на центар; контролерот и секој уред за складирање е поврзан со центарот . This is conceptually similar to SAS expanders.
PC системите имаат SATA контролери вградени во матичната плоча, обично со 2 до 8 порти. Дополнителни порти можат да бидат инсталирани преку додатоци на SATA-адаптерите (достапни во различни магистрални интерфејси: USB, PCI, PCIe).
5.1 SATA 3 Gbit/s and SATA 6 Gbit/s
SATA 3 Gbit/s и SATA 6 Gbit/s се складни една на друга. Повеќето уреди кои се само SATA 3 Gbit/s можат да се поврзат со уреди кои се SATA 6 Gbit/s, и обратно, преку SATA 3 Gbit/s уредите кои се поврзат само со SATA 6 Gbit/s уреди со побавната 3 Gbit/s брзина.
6 Поврзано
* libATA
* List of device bit rates
* FATA (hard drive)
* Parallel ATA (PATA)
* Serial attached SCSI (SAS)