EIDE в сравнении со стандартным ATA

Современные технологии устройств и контроллеров IDE обеспечивают им возможность успешной конкуренции со стандартом SCSI. IDE обеспечивает хорошую совместимость и простоту использования наряду с невысокой ценой. Кроме того, современные варианты IDE обеспечивают не менее высокую скорость, чем SCSI (проигрывая только Fast/Wide SCSI). Существенна также возможность подключения недисковых устройств к современным контроллерам ATA /IDE.

В таблице приведены сравнительные данные интерфейсов IDE и Enhanced IDE:

Стандартный ATA	Enhanced IDE
Поддерживает только два диска	Поддерживает четыре диска при двухканальном контроллере и допускает дальнейшее расширение
Может использоваться только для подключения винчестеров	Обеспечивает возможность подключения устройств ATAPI (CD-ROM и стриммеры)
Емкость диска не может превышать 528Мб в результате совместного использования BIOS Int 13 и спецификации IDE.	Адресация LBA (Linear Block address) позволяет использовать диски размером до 8.4Гб
Скорость обмена не может превышать 2-3 Мб/сек.	В режиме 3 PIO и режиме 1 DMA скорость обмена может достигать 13.3Мб/сек.

 

Версии стандарта ATA, скорость передачи и свойства
Стандарт	Другие названия	Добавлены режимы передачи (MБ/с)	Максимально поддерживаемый размер диска	Другие свойства	ANSI Reference
ATA -1	ATA, IDE	PIO 0,1,2 (3.3, 5.2, 8.3) Single-word DMA 0,1,2 (2.1, 4.2, 8.3) Multi-word DMA 0 (4.2)	up to 137 GB	28-bit LBA	X3.221-1994 (obsolete since 1999)
ATA -2	EIDE, Fast ATA, Fast IDE, Ultra ATA	PIO 3,4: (11.1, 16.6) Multi-word DMA 1,2 (13.3, 16,6)			X3.279-1996 (obsolete since 2001)
ATA -3	EIDE			S.M.A.R.T., Security	X3.298-1997 (obsolete since 2002)
ATA / ATAPI -4	ATAPI -4, ATA -4, Ultra ATA /33	Ultra DMA 0,1,2 (16.7, 25.0, 33.3) aka Ultra-DMA/33		Support for CD-ROM, etc., via ATAPI packet commands	NCITS 317-1998
ATA / ATAPI -5	ATA -5, Ultra ATA /66	Ultra DMA 3,4 (44.4, 66.7) aka Ultra DMA 66		80-wire cables	NCITS 340-2000
ATA / ATAPI -6	ATA -6, Ultra ATA /100	UDMA 5 (100) aka Ultra DMA 100	up to 144 PB	48-bit LBA Automatic Acoustic Management	NCITS 347-2001
ATA / ATAPI -7	ATA -7, UltraATA/133	UDMA 6 (133) aka Ultra DMA 133 SATA /150		SATA 1.0, Streaming feature set, long logical/physicalsector feature set for non-packet devices	NCITS 361-2002
ATA / ATAPI -8	ATA -8				in progress

Спецификация Fast ATA разработана компанией Seagate Technology и поддержана фирмой Quantum и еще рядом компаний. Это расширение стандарта IDE/ ATA преследует цель увеличения емкости винчестеров и скорости обмена между диском и программами. К настоящему моменту существует два варианта спецификации Fast ATA и Fast ATA -2. Винчестеры, соответствующие Fast ATA, обеспечивают высокую скорость обмена за счет реализации скоростных режимов PIO mode 3 (11.1 Мб/сек) или Multiword DMA mode 1 (13.3 Мб/сек). Выбор конкретного режима предоставляется производителю устройства. Fast ATA -2 поддерживает PIO mode 4 или Multiword DMA mode 2 (пока не реализован "в железе"), обеспечивающие скорость обмена 16.6 Мб/сек.

Для обеспечения возможности использования дисков, размер которых превышает 528Мб, используется режим трансляции параметров диска; реальные адреса CHS (цилиндр-головка-сектор) пересчитываются в фиктивные, удовлетворяющие ограничениям BIOS. Контроллер и BIOS используют в этом случае разную геометрию для адресации данных на диске. Если диск содержит 2000 секторов и имеет 16 головок, то в результате трансляции BIOS будет воспринимать его как устройство с 1000 цилиндров и 32 головками.

Трансляция параметров диска

 

Технология Fast ATA основана на признанных промышленных стандартах, что обеспечивает ей высокий уровень совместимости со старыми контроллерами и дисками. Протоколы обмена данными соответствуют официальному документу АТА-2 (Ref: 9048D).

Сравнение Fast ATA и EIDE

Режимы быстрого обмена данными (PIO 1-4 и DMA 0-2) являются краеугольным камнем технологий Fast ATA и EIDE.

Термин Fast ATA был введен компанией Seagate и поддерживается ею совместно с фирмой Quantum; термин Enhanced IDE использует компания Western Digital.

EIDE поддерживает режимы ускоренного обмена наряду с:

· режимом LBA;

· возможностью использования четырех устройств ATA (второй порт);

· трансляцией, позволяющей использовать диски с числом цилиндров, превышающим 1024 (WD EBIOS);

· поддержкой приводов CD-ROM и стриммеров через контроллер ATA (ATAPI).

Fast ATA и Fast ATA -2 также поддерживают быстрый обмен вместе с:

· командами множественного чтения/записи;

· режимом LBA

Различие между этими двумя схемами заключается главным образом в возможностях EIDE. Эта спецификация включает множество аспектов технологии дисков и драйверов, которые еще не полностью реализованы "в железе". Многие устройства могут называть "Enhanced", даже если они не поддерживают всех возможностей EIDE. Это может привести к затруднениям при покупке.

Термин Fast ATA -2 также определен недостаточно четко. Эта спецификация предполагает использование PIO mode 4 и DMA mode 2 (16MB/s), тогда как Fast ATA использует только PIO mode 3 (11MB/s) и DMA mode 1 (13MB/s). Обе спецификации полностью совместимы со стандартом ATA -2, и Fast ATA -2 следует понимать как [ Fast ATA ]-2, а не Fast [ ATA -2].

SATA

 

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/150

Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 МБ/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 /150незначительно 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 счет большей помехоустойчивости кабеля. Это достигается меньшим числом проводников и объединением информационных проводников в две витые пары, экранированные заземленными проводниками.

SATA/300

Стандарт SATA /300 работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 2,4 Гбит/с (300 МБ/с). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы "NVIDIA". Часто стандарт SATA /300 называют SATA II или SATA 2.0. 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 счет 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).

 

ATA/600

Спецификация SATA Revision 3.0 предусматривает возможность передачи данных на скорости до 6 Гбит/с (600 МБ/с). В числе улучшений SATA Revision 3.0 по сравнению с предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Также будет сохранена совместимость, как на уровне разъемов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена. Кстати, консорциум SATA -IO предостерегает от применения для обозначения поколений SATA доморощенных терминов вроде SATA III, SATA 3.0 или SATA Gen 3. Полное правильное название спецификации - SATA Revision 3.0; название интерфейса - SATA 6 Gb/s.

Описание SATA

SATA использует 7-контактный разъем вместо 40-контактного разъема у PAT A. SATA -кабель имеет меньшую площадь, за счет чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера, упрощается разводка проводов внутри системного блока.

SATA -кабель за счет своей формы более устойчив к многократному подключению. Питающий шнур SATA так же разработан с учетом многократных подключений. Разъем питания SATA подает 3 напряжения питания: +12 В, +5 В и +3,3 В; однако современные устройства могут работать без напряжения +3,3 В, что дает возможность использовать пассивный переходник со стандартного разъема питания IDE на SATA. Ряд SATA устройств поставляется с двумя разъемами 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 предусматривает горячую замену устройств и функцию очереди команд (NCQ, начиная с SATA /300).

SATA устройства используют два разъема: 7-контактный (подключение шины данных) и 15-контактный (подключение питания). Стандарт SATA предусматривает возможность использовать вместо 15-контактного разъема питания стандартный 4-контактный разъем Molex. Использование одновременно обоих типов силовых разъемов может привести к повреждению устройства.

 

G - заземление (англ. Ground)

R - зарезервировано

D1+,D1-,D2+,D2 - - два канала передачи данных (от контроллера к устройству и от устройства к контроллеру соответственно). Для передачи сигнала используется технология LVDS, провода каждой пары (D1+, D1- и D2+, D2-) являются экранированными витыми парами.

ESATA

 

eSATA (External SAT A) - интерфейс подключения внешних устройств, поддерживающий режим "горячей замены" (англ. Hot-plug). Был создан несколько позже SATA (в середине 2004). Основные особенности eSATA:

 

Разъемы менее хрупкие и конструктивно рассчитаны на большее число подключений(~9000).

Требует для подключения два провода: шину данных и кабель питания. В новых спецификациях планируется отказаться от отдельного кабеля питания для выносных eSATA устройств.

Длина кабеля увеличена до 2 м (по сравению с 1 м у SAT A).

Средняя практическая скорость передачи данных выше, чем у USB или IEEE 1394.

Существенно меньше нагружается центральный процессор. Уменьшены требования к сигнальным напряжениям по сравнению с SATA.

SAS (Serial Attached SCSI)

НЖМД с интерфейсом SAS: слева НЖМД типоразмера 2,5 дюйма, справа - типоразмера 3,5 дюйма

 

Serial Attached SCSI (SAS) - компьютерный интерфейс, разработанный для обмена данными с такими устройствами, как жесткие диски, накопители на оптическом диске и т. д. SAS использует последовательный интерфейс для работы с непосредственно подключаемыми накопителями (англ. Direct Attached Storage (DAS) devices). SAS разработан для замены параллельного интерфейса SCSI и позволяет достичь более высокой пропускной способности, чем SCSI; в то же время SAS совместим с интерфейсом SATA. Хотя SAS использует последовательный интерфейс в отличие от параллельного интерфейса, используемого традиционным SCSI, для управления SAS -устройствами по-прежнему используются команды SCSI. Протокол SAS разработан и поддерживается комитетом T10. SAS поддерживает передачу информации со скоростью до 3 Гбит/с; ожидается, что к 2010 году скорость передачи достигнет 10 Гбит/с.

Типичная система с интерфейсом SAS состоит из следующих компонентов:

· Инициаторы (англ. Initiators)

Инициатор - устройство, которое порождает запросы на обслуживание для целевых устройств и получает подтверждения по мере исполнения запросов. Чаще всего инициатор выполняется в виде интегральной схемы.

· Целевые устройства (англ. Targets)

Целевое устройство содержит логические блоки и целевые порты, которые осуществляют прием запросов на обслуживание, исполняет их; после того, как закончена обработка запроса, инициатору запроса отсылается подтверждение выполнения запроса. Целевое устройство может быть как отдельным жестким диском, так и целым дисковым массивом.

· Подсистема доставки данных (англ. Service Delivery Subsystem)

Является частью системы ввода-вывода, которая осуществляет передачу данных между инициаторами и целевыми устройствами. Обычно подсистема доставки данных состоит из кабелей, которые соединяют инициатор и целевое устройство. Дополнительно, кроме кабелей в состав подсистемы доставки данных могут входить расширители SAS.

· Расширители (англ. Expanders)

Расширители SAS - устройства, входящие в состав подсистемы доставки данных и позволяют облегчить передачи данных между устройствами SAS, например, позволяет соединить несколько целевых устройств SAS к одному порту инициатора. Подключение через расширитель является абсолютно прозрачным для целевых устройств.