Новый интерфейс Serial ATA. Краткое описание.

Недостатки UATA

Рост скорости передачи параллельного интерфейса АТА сковывают физические ограничения, накладываемые многожильным IDE-кабелем. Нынешний 80-жильный 46-сантиметровый плоский кабель, применяемый для протоколов UATA, где сигнальные жилы чередуются с экранирующими «земляными», уже не способен эффективно работать на более высоких частотах даже с применением избыточных кодов защиты от ошибок. Аналогичная проблема для интерфейсов SCSI при переходе с Ultra2 LVD (80 Мбайт/с) на Ultra160 (160 Мбайт/с) была решена заменой такого же плоскопараллельного кабеля на многожильный, состоящий из витых пар. Однако это решение недешево.

Параллельная передача данных (посылка данных по нескольким параллельным маршрутам) подразумевает использование нескольких проводов, к тому же высокочастотный сигнал подвержен электромагнитным помехам. Serial ATA является последователем других успешных стандартов, базирующихся на принципе последовательной передачи данных. Среди них можно упомянуть Ethernet, USB, FireWire и даже AMD HyperTransport.

К тому же параллельному интерфейсу присущи такие недостатки, как 26 пятивольтовых сигнальных линий, для которых требуются отдельные многоножечные микросхемы (поскольку современные чипсеты рассчитаны на меньшее напряжение питания), большие разъемы и широкие кабели. Это увеличивает размер и стоимость системных плат, затрудняет порой сборку требуемых конфигураций и ухудшает условия циркуляции воздуха внутри корпуса. И хотя с появлением UltraATA/33 введена проверка целостности передаваемой информации по CRC, методов выявления источников и исправления ошибок в интерфейсе ATA до сих пор нет.

На прошедшем весной 2000 года Intel Developer Forum хороший выход из создавшегося положения предложила компания Intel, поддерживаемая группой производителей ПК (IBM, Dell, Seagate, Quantum, Maxtor, APT Technologies и др.). Вместе эти компании образовали рабочую группу по выработке спецификации и продвижению на рынок нового интерфейса — Serial ATA. Сайт рабочей группы по интерфейсу Serial ATA — www.serialata.org.

Предыдущая попытка введения универсального скоростного последовательного интерфейса IEEE 1394 не имела большого коммерческого успеха, поскольку по лицензии вынуждала отчислять четверть доллара за каждый порт. Группа, продвигающая Serial ATA, работает над тем, чтобы исключить такие поборы и сделать новый интерфейс легко доступным широкому кругу желающих.

3. Принципы работы Serial ATA

Рабочие принципы Serial ATA просты. Технология следует за многими другими технологиями, использующими последовательный принцип передачи для достижения высоких скоростей - к примеру, Ethernet, USB и FireWire.

Новый интерфейс поддерживает все накопители, включая винчестеры, CD, DVD, флоппи-дисководы, и др. при подключении их к материнским платам. Возможно «горячее» подключение накопителей.

Важно, что изменения архитектуры Serial ATA лежат только в области физического интерфейса, а по регистрам и программному обеспечению он будет полностью совместим с параллельным ATA. Поэтому нет необходимости кардинально менять драйверы. Архитектура Serial ATA прозрачна для BIOS и операционной системы. Кроме того, Serial ATA обладает средствами исправления ошибок (по ECC), и целостность передаваемых по кабелю данных гарантируется.

"Последовательная передача обеспечивает высокую скорость". Еще десять лет назад, если бы вы такое сказали специалисту, он бы покрутил пальцем у виска. Ведь последовательные COM порты никогда не обеспечивали высокой скорости передачи. Но не забывайте, что все самые важные сегодняшние стандарты (USB 2.0, FireWire, Ethernet, V-Link, MuTIOL, HyperTransport, RapidIO) являются последовательными, и в то же время они быстры и дают хорошую производительность.

Благодаря последовательной передаче Serial ATA нужны только два канала данных - один для отправки и другой для приема. Сигнальное напряжение на каналах составляет 250 мВ, вместо старых 5 В на параллельном ATA. Благодаря дифференциальной передаче сигналов и противоположным фазам каналов происходит уничтожение взаимных помех. Поэтому отпала необходимость во взаимной скрутке проводов.

Число контактов на разъеме питания кажется слишком большим. Главной причиной является возможность использования третьего напряжения помимо 5 В и 12 В. То есть Serial ATA винчестеры могут питаться от 3,3 В. Причем они могут браться и с материнской платы, поскольку на 3,3 В работает несколько компонентов платы.

Три контакта на напряжение (плюс, минус и земля) оставляют шесть контактов из 15, которые необходимы для реализации горячего подключения - по два контакта на напряжение.

Cхема из спецификации Serial ATA::

Вкратце перечислим основные характеристики.

§ Максимальная пропускная способность 150 Мбайт/с или 1200 Мбит/с (в будущем планируется переход на 300/600 Мбайт/с);

§ возможность горячего включения;

§ два режима энергосбережения: частичный (partial) и бездействие (slumber);

§ перекрытие инструкций (overlapping);

§ очередь тегированных команд (tagged command queuing);

§ кабель с семью проводами. Разъемы 8 мм шириной.

§ длина до 1 м

Главное (теоретически) преимущество Serial ATA — большая полоса пропускания. Первое поколение интерфейса Serial ATA будет обладать пропускной способностью до 1,6 Гбит/с. Второе и третье увеличат скорость до 3 и 6 Гбит/с соответственно.

В прошлом остались ограничения соединений параллельного ATA - режимы "ведущий" (master) и "ведомый" (slave). Предусмотрена и защита от ду... неопытного пользователя - труднее вставить разъем по-другому.

Один из наиболее важных моментов, влияющий на успех Serial ATA, это обратная совместимость с Ultra ATA. Особенно интересно, что текущее поколение Serial ATA контроллеров прекрасно работает с обычными UltraATA/133 жесткими дисками (или более старыми). Это относится не только к материнским платам, которые оборудованы разъемами Serial ATA и UltraATA/133. Даже раздельные Serial ATA контроллеры могут работать со старыми ATA приводами через адаптеры.

Минусом преобразования является удар по производительности. К счастью, на практике потери не очень велики, поскольку оставшейся пропускной способности вполне достаточно для работы современных жестких дисков.

Обратная совместимость последовательного ATA с параллельным реализуется двумя способами:

1. Объединением чипсетов, поддерживающих параллельный ATA-интерфейс, с дискретными компонентами, реализующими Serial ATA физически..

2. Применением адаптеров (dongles), превращающих параллельную шину АТА в последовательную, и наоборот (см. блок-схему).

Спецификации стандарта Serial ATA предусматривают большое пространство для будущих расширений. Итак, заглянем в будущее:

	Serial ATA I	Serial ATA II	Serial ATA III
Скорость передачи	150 Мбайт/с	300 Мбайт/с	600 Мбайт/с
Дата выпуска		~ 2005	~ 2007 или позднее
Разъем	7-контактный	7-контактный	7-контактный*
Сигналы		Как в Serial ATA I	Как в Serial ATA II**
* Предварительно. Информация может измениться.
** Вероятна обратная совместимость с Serial ATA I.

300 или 600 Мбайт/с для Serial ATA II и III сегодня выглядят немыслимо, но в ближайшие годы скорость передачи данных жестких дисков должна превысить 100 Мбайт/с. Максимальная скорость передачи на практике обычно бывает на 10-15 процентов ниже теоретической, поскольку мы должны учесть накладные расходы контроллера.

Дата добавления: 2014-01-05