SSD SATA 3. Интерфейс жесткого диска. SATA, SATA 2, SATA 3

Описание

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).

В отличие от PATA, стандарт SATA предусматривает горячее подключение 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 (при этом, использование одновременно обоих типов разъёмов питания 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.

Существует также 13-контактный совмещенный разъём SATA, применяемый в серверах, мобильных и портативных устройствах для тонких накопителей. Состоит совмещенный разъём из 7-контактного разъёма для подключения шины данных и 6-контактного разъёма для подключения питания устройства. Для подключения к данным устройствам в серверах может применяться специальный переходник.

Slimline SATA

Начиная с ревизии SATA 2.6 был определён плоский (slimline) коннектор, предназначенный для малогабаритных устройств — оптических приводов для ноутбуков. Контакт #1 slimline указывает на присутствие устройства, что позволяет выполнять горячую замену устройства. Slimline signal коннектор идентичен стандартной версии. Slimline power connector имеет уменьшенную ширину и уменьшенный шаг контактов в нём, поэтому коннекторы питания SATA и slimline SATA полностью не совместимы между собой. Контакты slimline power connector питания обеспечивают только +5 В, не предоставляя +12 В и +3.3 В.

Существуют дешевые адаптеры для преобразования между стандартами SATA и slimline SATA, разновидности Mobile Rack.

• 6-контактный разъём питания slimline SATA.
• Оборотная сторона основанного на SATA slimline оптического дисковода.

Скорость передачи данных

Скорость передачи данных это один из важных параметров, для улучшение которого и был разработан интерфейс SATA.

Но этот показатель в данном интерфейсе постоянно увеличивался и сейчас скорость передачи данных может достигать до 1969 Мбайт /с. Многое зависит от поколения интерфейса SATA, а их уже 5.

Первые поколения последовательного интерфейса, версии «0», могли передать до 50 Мбайт/с, но они не прижились, так как сразу же были заменены на SATA 1.0. скорость передачи данных которых уже тогда достигала 150 Мбайт/с.

Виды интерфейса. PATA, SATA, SATA 2, SATA 3 и тд.

Накопители различных поколений использовали такие интерфейсы: IDE (ATA), USB, Serial ATA (SATA), SATA 2, SATA 3, SCSI, SAS, CF, EIDE, FireWire, SDIO и Fibre Channel.

SATA 3, хотя про требованию спецификаций правильно называть SATA 6Gb/s. Этот стандарт в двое увеличил скорость передачи данных до 6 Гбит/с (600 МБ/с). Также к положительным нововведениям относится функция программного управления NCQ и команды для непрерывной передачи данных для процесса с высоким приоритетом.

Кроме жестких дисков этот стандарт используется в SSD (твердотельные диски).

Стоит заметить, что на практике пропускная способность интерфейсов SATA не отличаются скоростью передачи данных. Практически скорость записи и чтения дисков не превышает 100 Мб/с. Увеличение показателей влияет только пропускную способность между контроллером и кеш-памятью накопителя.

SATA 2 (SATA300). Стандарт SATA 2 увеличивал пропускную способность в двое, до 300 МБ/с (2,4 Гбит/с), и позволяет работать на частоте 3 ГГц. Стандартны SATA и SATA 2 совместимы между собой, однако для некоторых моделей необходимо вручную устанавливать режимы, переставляя джамперы.

SATA (Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями. Для подключения используется 8-pin разъем. Как и в случае с PATA – является устаревшим, и используется только для работы с оптическими накопителями. Стандарт SATA (SATA150) обеспечивал пропускную способность равную 150 МБ/с (1,2 Гбит/с).

IDE (АТА — Advanced Technology Attachment) — параллельный интерфейс подключения накопителей, именно поэтому был изменен (с выходом SATA) на PATA (Parallel ATA). Раньше использовался для подключения винчестеров, но был вытеснен интерфейсом SATA. В настоящее время используется для подключения оптических накопителей.

SCSI(Small Computer System Interface) — стандарт применяется в серверах, где необходима повышенная скорость передачи  данных.
SAS (Serial Attached SCSI) — поколение пришедшее на смену стандарта SCSI, использующее последовательную передачу данных. Как и SCSI используется в рабочих станциях. Полностью совместив с  интерефейсом SATA.
CF (Compact Flash) — Интерфейс для подключения карт памяти, а также для 1,0 дюймовых винчестеров. Различают 2 стандарта: Compact Flash Type I и Compact Flash Type II, отличие в толщине.

FireWire – альтернативный интерфейс более медленному USB 2.0. Используется для подключения портативных жестких дисков. Поддерживает скорость до 400 Мб/с, однако физическая скорость ниже, чем у обычных. При чтении и записи максимальный порг 40 Мб/с.

SATA Revision 3.0 (до 6 Гбит/с)

Спецификация SATA Revision 3.0 (SATA III или SATA 3.0) представлена в июле 2008 и предусматривает пропускную способность до 6 Гбит/с брутто (600 Мбайт/с нетто 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:

• mSATA (SATA для SSD-накопителей в мобильных устройствах), PCI Express Mini Card-подобный разъём, который электрически несовместим.
• 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.

SATA Revision 3.2:

• SATA Express программно совместим с SATA, но в качестве несущего интерфейса используется PCI Express. Конструктивно представляет собой два рядом расположенных в длину SATA-порта, что позволяет использовать как накопители с интерфейсом SATA, так и непосредственно накопители, изначально поддерживающие SATA Express. Скорость передачи данных при этом достигает 8 Гбит/с в случае использования одного разъёма и 16 Гбит/с, в случае если задействованы оба разъёма SATA Express.
• Предполагается, что на замену SATA Express придет разъём U.2 (SFF-8639), в котором предоставляется 4 линии PCI Express 3.0
• µSSD (micro SSD) — представляет собой BGA-интерфейс для подключения миниатюрных встроенных накопителей.

Чем отличается SATA 2 от SATA 3

Так в чем разница SATA 2 и SATA 3? Основное их различие – в пропускной скорости, интерфейса САТА3 вдвое быстрее САТА 2 (6 Гбит/с и 3 Гбит/с соответственно).

При этом стремительно набирающие популярность твердотельные накопители (SSD) работают только с интерфейсом САТА 3, подключение их к САТА 2 снижает скорость работы с устройством в два раза (но даже в таком состоянии SSD оказывается быстрее HDD).

Кроме того, SATA 3 работает на высокой, нежели SATA 2, частоте, при этом обеспечивая меньшее энергопотребление и более совершенную систему управления питанием.

Конфигурация SATA

Основное отличие конфигурации SATA от АТА это отсутствие специальных переключателей и фишек типа Master/Slave.

А также нет необходимости выбирать место подключения устройства к кабелю, ведь на кабеле АТА два таких места, и устройство, которое подключено в конце кабеля считается в BIOS главным.

Отсутствие настроек Master/Slave не только значительно упрощает аппаратную конфигурацию, но и позволяет более быстро устанавливать операционные системы, к примеру, Windows 7.

Кстати про BIOS, настройки в нем тоже не займут много времени. Вы там быстро все найдете и настроите.

SATA Express

В данном интерфейсе передача данных осуществляется на скорости 16 Гбит/с или 1969 Мбайт/с за счет взаимодействия двух линий PCIe Express и SATA.

Интерфейс SATA Express начал внедрятся в чипсетах Intel 9-й серии и в начале 2014 года был мало еще известен.

Если не внедрятся в дебри ИТ технологий, то в двух словах можно сказать так.

Serial ATA Express, это своеобразный переходной мост, который переводит обычный режим передачи сигналов в режиме SATA на более скоростной, который возможен благодаря интерфейсу PCI Express.

eSATAp

eSATAp, это доработанный интерфейс eSATA в реализации которого была использована технология USB 2.0. Основное преимущество данного интерфейса, это передача по проводам напряжения 5 и 12 Вольт.

Соответственно встречаются eSATAp 5 V и eSATAp 12 V.

Существуют и другие названия интерфейса, все зависит от производителя. Вы можете встретить аналогичные названия: Power eSATA, Power over eSATA, eSATA USB Hybrid Port (EUHP), eSATApd и SATA/USB Combo.

Как выглядит интерфейс смотрите ниже.

Совместимость кабелей.

Также для ноутбуков и нетбуков разработан интерфейс Mini eSATAp.

mSATA

mSATA – внедрен с сентября 2009 года. Разработан для использования в ноутбуках, нетбуков и других не больших ПК.

На фото выше, как пример, представлено два диска, один обычный SATA, он внизу. Выше диск с интерфейсом mSATA.

Кому интересно, можете ознакомится с характеристиками mSATA-накопителей.

Такие накопители установлены практически в каждом ультрабуке.

Интерфейс mSATA в обычных компьютерах применяется редко.

Переходник mSATA to Serial ATA Convertor.

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

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 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.

Преимущества и недостатки SATA

Диски SATA получили широкое распространение в самом разном ИТ-оборудовании. Производство этих накопителей очень бюджетно и хорошо отработано, а возможные неполадки хорошо изучены. Однако SATA относится к числу достаточно старых технологий, а потому они уступают по скорости более новым SAS и SSD-дискам.

Исходя из этого, можно выделить ряд преимуществ и недостатков SATA. Так, к преимуществам относят:

• Низкая стоимость. По данным ИТ-маркетплейса Market.CNews, при аренде облачной инфраструктуры IaaS стоимость одного 1Гб SATA-накопителя стоит от 1 до 6 рублей в зависимости от провайдера. Для сравнения стоимость 1 Гб SAS достигает 18 рублей в месяц, а SSD — 60 рублей в месяц.
• Высокая надежность. Технологии работы и возможные недоразумения, связанные с SATA, давно отработаны, накоплен значительный опыт решения проблем.
• Большие объемы диска. Нередко объемы хранилищ измеряются терабайтами.

Если же говорить о недостатках, то большинство из них связано с их низкой скоростью работы:

• Диски SATA весьма медленны. Разница по сравнению с современными накопителями может достигать 10 раз.
• Как следствие — низкое количество операций ввода/вывода в секунду (IOPS). При аренде виртуального сервера или IaaS SATA-диски не будут справляться с нагрузкой при их активном использовании. Данный параметр влияет на скорость работы сайтов и сервисов.
• SATA-диски будут тормозить всю ИТ-инфраструктуру компании, если для хранения информации использованы именно они. Общая скорость сервиса, как известно, не превышает скорость самого медленного ее элемента. Мощные процессоры и быстрая оперативная память не спасут инфраструктуру на базе медленных дисков SATA.
• Менее широкий выбор вариантов оборудования под базу для виртуального сервера, так как не все аппаратное обеспечение допускает использование SATA-дисков.

Применение SATA в виртуальных серверах VPS

VPS — виртуальные серверы, созданные на базе физических благодаря использованию средств виртуализации. Они расположены в дата-центрах провайдеров и представляют собой изолированную среду. Принцип работы с виртуальным сервером такой же, как и с физическим.

SATA для VPS активно используются провайдерами услуг виртуального хостинга при предоставлении ресурсов для целей создании сайтов и хранилищ, предназначенных как для крупных, так и небольших проектов.

Данное серверное обслуживание выгодно при хранении данных, которые не подлежат частому чтению и перезаписи, так как они не требуют высокого быстродействия сервиса. В свою очередь использование SATA в услуге VPS позволяет снизить затраты на виртуальную инфраструктуру, так как стоимость таких накопителей ниже, чем, например, дисков SSD.

Так, например, на данный момент самый дешевый тариф VPS (1 vCPU + 1Gb RAM + 5Gb HDD) на SATA-дисках стоит 99 рублей в месяц, а самый дешевый VPS на SSD — в полтора раза дороже — 149 рублей в месяц.

Применение SATA в облачной инфраструктуре IaaS

IaaS представляет собой разновидность облачных серверов и относится к вычислительной инфраструктуре, позволяя клиентам воплощать в жизнь свои собственные программные разработки без затрат на физическую инфраструктуру.

Дата-центры, предоставляющие услугу IaaS, предлагают использовать SATA-диски как базовые, в тех случаях, когда не нужна особая быстродейственность систем. Наиболее частое применение — долгосрочное хранилище архивов и резервных копий той или иной информации. Благодаря такому использованию SATA-дисков удается снизить затраты на IaaS.

В IaaS доступно динамическое расширение или сокращение объемов хранения информации и изменение конфигурации услуги. Это обеспечивает гибкую корректировку использования SATA-дисков или SSD, а также их совместное применение.

«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

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

Кто производит

Sata usb3.0 производят: Eachine1, Alloy, Orient, Orico, V com, Agestar, Others, Beelink, Asrock.

Заключение

При разборе темы различий между SATA 2 и SATA 3 важно, прежде всего, упомянуть разницу в скорости передачи данных, ведь она различается более чем вдвое. При этом более современный стандарт САТА 3 обеспечивает меньшее энергопотребление и улучшенную модель управления питанием, а дальнейшее развитие Serial ATA 3 (3.1, 3.2 и 3.3) существенно поднимает планку скорости передачи данных, при этом используя PCI Express (или его вариации) в качестве несущего интерфейса.

Про интерфейс SATA (англ. Serial ATA) уже практически забыли, однако преемственность поколений заставляет время от времени поднимать вопрос о совместимости SATA 2 и SATA 3. Сегодня это касается преимущественно использования новых твердотельных накопителей SSD, а также последних моделей жестких дисков, подключаемых к материнским платам, выпущенным пару лет назад. Как правило, когда речь идет об обратной совместимости устройств, большинство пользователей предпочитает не замечать потерь производительности, желая сэкономить. Так же происходит и с интерфейсами sata: конструкция разъема позволяет подключение и SATA 2, и SATA 3, угрозы оборудованию при несоответствии подключаемого устройства разъему не имеется, так что “ставим, что есть — работает”.

Конструктивных различий между SATA 2 и SATA 3 не имеется. По определению, SATA 2 представляет собой интерфейс обмена данными с пропускной способностью до 3 Гбит/с, SATA 3 же обеспечивает скорость обмена данными до 6 Гбит/с. Обе спецификации имеют семиконтактный разъем.

Когда речь идет о жестких дисках, разницы при обычной работе между подключением устройства по интерфейсу SATA 3 и SATA 2 мы не заметим. Механика харда не обеспечивает высоких скоростей, практически пределом можно считать 200 Мб/с (при 3 Гбит/с максимальной пропускной способности). Выпуск жестких дисков с интерфейсом SATA 3 можно считать данью апгрейду. Такие накопители подключаются к портам второй ревизии без потери в скорости обмена данными.

Совсем иное дело твердотельные накопители. SSD-устройства выпускаются только с интерфейсом SATA 3. Хотя подключить их к порту SATA 2 и можно без угрозы системе, однако высокие скорости чтения и записи при этом теряются. Показатели падают примерно в два раза, так что само применение недешевых устройств себя не оправдывает. С другой стороны, SSD в силу технологических особенностей будет работать быстрее жесткого диска даже при подключении к медленному интерфейсу, потеряв половину скорости.

Интерфейс SATA 3 работает на более высокой частоте, чем предыдущая спецификация, так что задержки минимизируются, а подключенный к порту SATA 2 твердотельный накопитель с SATA 3 покажет производительность выше, чем жесткий диск с SATA 2. Правда, заметно это рядовому пользователю будет исключительно при тестировании, а не в процессе обычной работы с приложениями.

Не критичным, но значимым отличием SATA 3 от SATA 2 можно считать улучшенное управление питанием устройства.

Помогла ли вам статья?