Интерфейс жесткого диска. SerialATA-винчестеры.Обзор и тестирование жестких дисков SATA. Скорость передачи данных

Интерфейсом накопителей называется набор электроники, обеспечивающий обмен информацией между контроллером устройства (кеш-буфером) и компьютером. В настоящее время в настольных ПК IBM-PC, чаще других, используются две разновидности интерфейсов ATAPI - AT Attachment Packet Interface (Integrated Drive Electronics - IDE, Enhanced Integrated Drive Electronics - EIDE) и SCSI (Small Computers System Interface).

Чем отличаются IDE от SATA?

Диски записываются или читаются во время вращения. Одна революция состоит в том, сколько раз пластинки совершают полный поворот. Форм-фактор: форм-фактором жесткого диска является фактический физический размер корпуса, в котором находятся пластинки. Основные размеры - 5 дюймов и 5 дюймов.

Ой, забыл вам рассказать

Когда один из этих файлов выбран, он извлекается из кеша. Это сокращает время доступа, так как системе не нужно искать диск для данных. Типы дисков: теперь, когда основы были покрыты, давайте посмотрим на некоторые разные типы дисков. Термин интерфейс в этом смысле означает, что привод подключается к материнской плате. На один кабель можно подключить два привода.

Интерфейс IDE разрабатывался как недорогая и производительная альтернатива высокоскоростным интерфейсам ESDI и SCSI. Интерфейс, предназначен для подключения двух дисковых устройств. Отличительной особенностью дисковых устройств, работающих с интерфейсом IDE состоит в том, что собственно контроллер дискового накопителя располагается на плате самого накопителя вместе со встроенным внутренним кэш-буфером. Такая конструкция существенно упрощает устройство самой интерфейсной карты и дает возможность размещать ее не только на отдельной плате адаптера, вставляемой в разъем системной шины, но и интегрировать непосредственно на материнской плате компьютера. Интерфейс характеризуется чрезвычайной простотой, высоким быстродействием, малыми размерами и относительной дешевизной.

Скорость жесткого диска определяется тем, насколько быстро разъем может отправлять данные. Данные также перемещаются по одному проводу, что уменьшает интерференцию. С течением времени развивались несколько типов: узкие, широкие, быстрые, быстрые и ультра. Они относятся к тому, сколько и как быстро отправляются данные для каждого стандарта.

Внешние накопители: жесткие диски могут подключаться снаружи к компьютеру. Привод помещается в корпус, называемый корпусом, который содержит порт на задней панели для подключения к компьютеру через кабель. Если это не так, можно приобрести карту с интерфейсом на ней. Корпуса изготовлены в соответствии с форм-фактором конкретного привода.

Схемы сопряжения адаптера с накопителями в интерфейсе IDE

Сегодня на смену интерфейсу IDE пришло детище фирмы Western Digital - Enhanced IDE, или сокращенно EIDE. Сейчас это лучший вариант для подавляющего большинства настольных систем. Жесткие диски EIDE заметно дешевле аналогичных по емкости SCSI-дисков и в однопользовательских системах не уступают им по производительности, а большинство материнских плат имеют интегрированный двухканальный контроллер для подключения четырех устройств. Что же появилось нового в Enhanced IDE по сравнению с IDE ?

Питание терминаторов - TerminatorPower

Большим преимуществом является то, что вам не нужно беспокоиться о сбое привода из-за какого-либо механического отказа, и им требуется гораздо меньше энергии для запуска. Однако большой недостаток твердотельных жестких дисков - это пропускная способность и стоимость. В настоящее время большинство из них имеют гораздо меньшие мощности, чем обычные приводы, и стоят довольно дорого. Поэтому вам придется решить, стоит ли это стоить.

Флэш-накопители - это портативные диски размером с большой палец, который использует флэш-память для хранения данных. Они заменили гибкие диски много лет назад как основной метод транспортировки данных с места на место. Теперь хранилище находится в гигабайтах, что позволяет хранить большие файлы, такие как музыка и изображения.

Во-первых, это большая емкость дисков. Если IDE не поддерживал диски свыше 528 мегабайт, то EIDE поддерживает объемы до 8.4 гигабайта на каждый канал контроллера.

Во-вторых, к нему подключается больше устройств - четыре вместо двух. Раньше имелся только один канал контроллера, к которому можно было подключить два IDE устройства. Теперь таких каналов два. Основной канал, который обычно стоит на высокоскоростной локальной шине и вспомогательный.

И последнее, что соответствует этому законопроекту. Интегрированная электроника устройства. Это самый широко используемый интерфейс жесткого диска на рынке. Также поддерживает логическую блочную адресацию и блокировку передачи. Этот интерфейс был представлен как способ подключения нескольких периферийных устройств к компьютерам. Готовы к обновлению вашего жесткого диска?

Установка нового оборудования - это не ракетостроение. Однако это может быть опасно для вас и вашего компьютера, если вы не выполните несколько простых рекомендаций. Чтобы избежать повреждения оборудования от электростатического разряда, вы должны заземлить себя, то есть разрядить статическое электричество вашего тела, прежде чем открывать корпус компьютера. Если у вас нет антистатического браслета, вы можете заземлить себя, прикоснувшись к твёрдому и заземленному куску металла, например к ноге стола или металлическому корпусу вашего компьютера.

В-третьих, появилась спецификация ATAPI (AT Attachment Packet Interface) дающая возможность подключения к этому интерфейсу не только жестких дисков, но и других устройств - стриммеров и дисководов CD-ROM.

В-четвертых - повысилась производительность. Накопители с интерфейсом IDE характеризовались максимальной скоростью передачи данных на уровне 3 мегабайт в секунду. Жесткие диски EIDE поддерживают несколько новых режимов обмена данными. В их число входит режим программируемого ввода-вывода PIO (Programmed Input/Output) Mode 3 и 4, которые обеспечивают скорость передачи данных 11.1 и 16.6 мегабайт в секунду соответственно. Программируемый ввод-вывод - это способ передачи данных между контроллером периферийного устройства и оперативной памятью компьютера посредством команд пересылки данных и портов ввода/вывода центрального процессора.

После заземления и перед открытием корпуса компьютера убедитесь, что компьютер выключен. В качестве альтернативы вы можете отсоединить шнур питания. Чтобы узнать, посмотрите на свой случай, чтобы проверить настройку вашего оборудования. Сначала проверьте, какой тип интерфейсного кабеля у вашего текущего жесткого диска.

Если ваш жесткий диск не поставляется с полным комплектом, убедитесь, что у вас есть все необходимые кабели. Взятые вместе, вам необходимо учитывать следующее. Для получения более практичных советов по установке ознакомьтесь со следующими статьями. Когда вы обнаружите, что вам не хватает места на жестком диске, вы можете либо удалить что-то, либо добавить еще немного места. Данные хранятся в промежуточной памяти, так что процессор освобождается.

В пятых, поддерживается режим прямого доступа к памяти - Multiword Mode 1 DMA (Direct Memory Access) или Multiword Mode 2 DMA и Ultra DMA, которые поддерживают обмен данными в монопольном режиме (то есть когда канал ввода-вывода в течение некоторого времени обслуживает только одно устройство). DMA - это еще один путь передачи данных от контроллера периферийного устройства в оперативную память компьютера, от PIO он отличается тем, что центральный процессор ПК не задействуется и его ресурсы остаются свободными для других задач. Периферийные устройства обслуживает специальный контроллер DMA. Скорость при этом достигает 13.3 и 16.6 мегабайта в секунду, а при использовании Ultra DMA и соответствующего драйвера шины - 33 мегабайт в секунду. EIDE-контроллеры используют механизм PIO точно так же, как это делают и некоторые SCSI-адаптеры, но скоростные адаптеры SCSI работают только по методу DMA.

Интерфейс внутреннего жесткого диска

Преимущества: Соединения с меньшим количеством контактов и, следовательно, меньшее количество кабелей. Это упрощает установку на компьютере. Стандартная версия может нести 150 мегабайт в секунду. Скорость передачи соединительных форм. Не имеет значения, могут ли данные соединения переноситься с 150 или 300 мегабайтами в секунду.

Его архитектура является двухточечной, поэтому прямое подключение жесткого диска и порта. Они используют плоские и узкие 7-проводные кабели для увеличения длины кабелей и охлаждения системы. Его внутренняя часть не содержит пыли и воздуха, чтобы избежать ударов между частицами и возможной потери данных для него. Диск вращается все время, пока он остается включенным.

В шестых - расширена система команд управления устройством, передачи данных и диагностики, увеличен кеш-буфер обмена данными и существенно доработана механика.

Фирмы Seagate и Quantum вместо спецификации EIDE используют спецификацию Fast ATA для накопителей, поддерживающих режимы PIO Mode 3 и DMA Mode 1, а работающие в режимах PIO Mode 4 и DMA Mode 2 обозначают как Fast ATA-2.

Вот почему они наиболее часто используются. Его работа очень проста, так как компьютер посылает электрические сигналы на электромагнитную катушку, которая поляризована и передает свой магнетизм движущемуся диску, магнитные частицы переставляются по мере прохождения через катушку, и информация хранится в виде упорядоченных магнитных частиц.

Твердые или магнитные твердотельные накопители?

С этим соединением такая же производительность, как и внутренние жесткие диски, достигается снаружи. Однако есть и некоторые недостатки: предыдущие жесткие диски обладают большей совместимостью в более старых и более дешевых технологиях, поскольку они работают со многими старыми системами. Помните, что вы собираетесь хранить в нем важные данные, файлы и документы. И не забывайте иметь резервную копию и сохранять ваши самые важные данные на другом устройстве хранения.

Интеллектуальный многофункциональный интерфейс SCSI был разработан еще в конце 70-х годов в качестве устройства сопряжения компьютера и интеллектуального контроллера дискового накопителя. Интерфейс SCSI является универсальным и определяет шину данных между центральным процессором и несколькими внешними устройствами, имеющими свой контроллер. Помимо электрических и физических параметров, определяются также команды, при помощи которых, устройства, подключенные к шине осуществляют связь между собой. Интерфейс SCSI не определяет детально процессы на обеих сторонах шины и является интерфейсом в чистом виде. Интерфейс SCSI поддерживает значительно более широкую гамму периферийных устройств и стандартизован ANSI (X3.131-1986).

Интерфейсы являются жизненно важным компонентом на любой материнской плате, поскольку они отвечают за передачу данных между различными компонентами и периферийными устройствами нашей системы. Мы можем найти несколько типов: тот, который связывает процессор с чипсетом, тот, который связывает набор микросхем и различные компоненты материнской платы и т.д. эти интерфейсы важны для производительности нашего компьютера, потому что даже если у нас есть самый мощный процессор, если интерфейс недостаточно быстрый, чтобы отправить вам нужные данные, ему придется подождать, и поэтому производительность системы значительно снизится.

Сегодня применяются в основном два стандарта - SCSI-2 и Ultra SCSI. В режиме Fast SCSI-2 скорость передачи данных доходит до 10 мегабайт в секунду при использовании 8-разрядной шины и до 20 мегабайт при 16-разрядной шине Fast Wide SCSI-2. Появившийся позднее стандарт Ultra SCSI отличается еще большей производительностью - 20 мегабайт в секунду для 8-разрядной шины и 40 мегабайт для 16-разрядной. В новейшем SCSI-3 увеличен набор команд, но быстродействие осталось на том же уровне. Все применяющиеся сегодня стандарты совместимы с предыдущими версиями

Основной недостаток этого режима заключается в том, что необходимо вмешательство процессора для передачи данных, так что на производительность системы влияет. Важно отметить, что это теоретические максимальные скорости, которые, к сожалению, почти никогда не достигаются и никогда не сохраняются.

Следует отметить, что современные материнские платы поддерживают оба типа интерфейсов. Благодаря этому интерфейсу мы можем получать более высокие скорости, создавать жесткие диски большей емкости и снижать потребление электроэнергии. Кроме того, кабель, через который устройство подключается к материнской плате, намного меньше, что помогает улучшить вентиляцию и менее чувствительно к помехам, поэтому вы можете создавать более длинные кабели без каких-либо проблем.

Сопряжение внешних устройств в интерфейсе SCSI

сверху - вниз, то есть к адаптерам SCSI-2 и Ultra SCSI можно подключить старые SCSI-устройства. Интерфейс SCSI-Wide, SCSI-2, SCSI-3 - стандарты модификации интерфейса SCSI, разработаны комитетом ANSI. Общая концепция усовершенствований направлена на увеличение ширины шины до 32-х, с увеличением длинны соединительного кабеля и максимальной скорости передачи данных с сохранением совместимости с SCSI. Это наиболее гибкий и стандартизованный тип интерфейсов, применяющийся для подключения 7 и более периферийных устройств, снабженных контроллером интерфейса SCSI. Интерфейс SCSI остается достаточно дорогим и самым высокопроизводительным из семейства интерфейсов периферийных устройств персональных компьютеров, а для подключения накопителя с интерфейсом SCSI необходимо дополнительно устанавливать адаптер, т.к. немногие материнские платы имеют интегрированный адаптер SCSI.

Его основными характеристиками являются. При более высоких оборотах, более высокая скорость чтения и записи устройства. Несмотря на это объяснение, возможно, что многие пользователи по-прежнему будут задаваться вопросом, какой тип устройства они должны приобрести.

При этом мы гарантируем, что мы без проблем можем работать с аудио в реальном времени и иметь достаточно места для хранения данных. Затем подключите устройство к концу кабеля, если он работает как главный или средний разъем, если он работает как подчиненный.

Виды жестких дисков - магнитные

Чтобы выбрать, будет ли наш блок работать как ведущий или подчиненный, мы должны правильно настроить перемычки, которые это включает. Чтобы знать, как мы должны их размещать, мы должны только проверить в нашей единице схему, которая обычно включает. Основные правила, которые мы должны учитывать.

Отличие IDE / SATA / SATA2 / SATA3

Чем отличаются IDE от SATA?

Разъемы интерфейсов.
Принцип передачи данных
Скорость передачи данных.

Вид HDD с интерфейсом IDE:

Вид HDD с интерфейсом SATA:

Вид HDD с интерфейсом SATA2:

В принципе SATA и SATA II внешне ничем не отличаются. Отличия в скорости передачи данных в 2 раза.

Терминаторы и их установка

Один из этих устройств должен быть настроен как учитель, а другой - подчиненный. Это не более чем способ их называть, то есть не потому, что мы соединяем устройство как учитель, он будет работать быстрее. В этом случае идеальным было бы подключить устройства так, как они есть в предыдущем разделе, и добавить второй жесткий диск в качестве ведомого устройства.

Характеристики, которые следует учитывать при покупке жесткого диска. Время доступа: среднее время, которое требуется жесткому диску для перемещения печатающей головки туда, где находятся данные. Размер: указывает максимальное количество данных, которое может хранить наш жесткий диск.

IDE скорость передачи данных равна 32 - 58 Мб/сек.
SATA - 1.5Гбит/сек.
SATA II - 3Гбит/сек.
SATA III - 6Гбит/сек.

Для IDE-шных HDD нужны свои шлейфы а для SATA-шных - свои:

А теперь более подробнее о SATA / SATA2 / SATA3

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).

Интерфейс относится к точке соединения между двумя компонентами. В этой записи мы покажем вам основные интерфейсы рынка и его наиболее важные характеристики с помощью сравнительной таблицы. Мы укажем пропускную способность каждого интерфейса и его соответствующую скорость передачи, фундаментальный аспект, если вы хотите воспроизвести определенный тип контента.

Интерфейсы жесткого диска: сравнительный

Полоса пропускания - это количество бит, которое может распространяться через разъемы жесткого диска. Мы говорим о соединителях «точка-точка», а не о кабеле, который обычно работает намного быстрее. С помощью продукта и деления можно получить соответствующую теоретическую максимальную скорость передачи. Байт - 8 бит, поэтому все, что вам нужно сделать, это разделить ширину полосы на 8, чтобы получить измеренную скорость в байтах.

SATA или SATA Revision 1.x (до 1.5 Гбит/с)
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/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 большей помехоустойчивости кабеля. Это достигается меньшим числом проводников и объединением информационных проводников в две витые пары, экранированные заземлёнными проводниками.

Почему важна скорость интерфейса?

Короткий ответ: потому что это будет зависеть от воспроизведения, например, видео. Длинный ответ: дадим более конкретный пример. Таким образом, интерфейс более важен, чем может показаться на первый взгляд. Крайне важно отметить, что пропускная способность каждого интерфейса, а также скорость его передачи являются теоретическими максимальными значениями. Фактические результаты обычно - совершенно - ниже указанного в таблице выше.

Интерфейсы жесткого диска: выводы

Наконец, давайте посмотрим на положительную сторону: обычно нет проблем с воспроизведением, таких как упомянутые выше, поскольку оборудование разрабатывается быстрее, чем программное обеспечение. Посредством воспроизведения контента в высоком разрешении эти интерфейсы обеспечивают более чем достаточную пропускную способность для воспроизведения мультимедиа.

SATA2 или SATA Revision 2.x (до 3 Гбит/с)
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 счёт поддержки согласования скоростей (в меньшую сторону), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы (например, на HDD фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).

SATA3 или SATA Revision 3.x (до 6 Гбит/с)
Спецификация SATA Revision 3.0 предусматривает возможность передачи данных на скорости до 6 Гбит/с (практически до 4,8 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 разъёмов 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 6Gb/s.

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 2.x).

Стандарт SATA не предусматривает горячую замену активного устройства (используемого Операционной Системой) (вплоть до SATA Revision 3.x), дополнительно подключенные диски отключать можно постепенно - питание, шлейф, а подключать в обратном порядке - шлейф, питание. После отключенияподключения диска нужно в диспетчере задач обновить конфигурацию.

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.

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.

Что такое eSATA?
eSATA (External SATA) — интерфейс подключения внешних устройств, поддерживающий режим «горячей замены» (англ. Hot-plug). Был создан несколько позже SATA (в середине 2004). Основные особенности eSATA:
Разъёмы менее хрупкие и конструктивно рассчитаны на большее число подключений.
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. Средняя практическая скорость передачи данных выше, чем у USB или IEEE 1394. Существенно снижается нагрузка на центральный процессор. Уменьшены требования к сигнальным напряжениям по сравнению с SATA.

Что такое Power eSATA
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.

Что такое SAS
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 HDD, 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
Существуют платы, позволяющие подключать устройства SATA к IDE-контроллерам и наоборот. Это активные устройства (которые, по сути, имитируют устройство и контроллер в одной микросхеме). Такие устройства требуют питания (обычно 5 или 12 вольт), подключаются к разъёмам Molex серии 8981 (обычно маленький).