Ликбез: что такое Serial ATA?

В этой статье мы расскажем о набирающем все большую популярность интерфейсе Serial ATA, который используется в современных настольных персональных компьютерах для подключения жестких дисков и оптических накопителей.

Сегодня мало кто вспоминает процессоры с тактовой частотой 33 МГц или карты расширения с разъемом ISA. Темпы прогресса постоянно ускоряются: за последние пару лет в компьютерном мире поменялось многое: появились новые скоростные устройства, новые шины с высокой пропускной способностью, новые интерфейсы. В этой статье мы расскажем о набирающем все большую популярность интерфейсе Serial ATA, который используется в современных настольных персональных компьютерах для подключения жестких дисков и оптических накопителей.

В течение многих лет основным интерфейсом для подключения жестких дисков к персональному компьютеру являлся ATA (AT Attachment for Disk Drives - интерфейс для подключения дисковых накопителей к компьютерам PC AT), называемый также IDE (Integrated Drive Electronics - накопитель со встроенным контроллером). Другой распространенный интерфейс, SCSI (Small Computer System Interface - интерфейс для малых компьютерных систем), во многом из-за необходимости использования дорогостоящего контроллера и относительной сложности настройки оборудования, применялся исключительно в высокопроизводительных рабочих станциях и серверах.

И ATA, и SCSI - это параллельные интерфейсы, однако они не совместимы друг с другом. За более чем пятнадцатилетнюю историю этих интерфейсов скорость передачи данных по протоколу ATA выросла с 3,3 (ATA, PIO mode 0) до 133 Мбайт/с (ATA/133), а по протоколу SCSI - c 5 (SCSI-1) до 320 Мбайт/с (Ultra320 SCSI). При повышении скоростей передачи данных из-за параллельной архитектуры этих шин разработчикам приходилось бороться с такими неприятными явлениями, как паразитные наводки и искажения передаваемых сигналов. Теоретически возможно и дальше увеличивать скорость работы обоих этих интерфейсов, однако обеспечение надежности передачи данных будет обходиться потребителю слишком дорого.

Оценив преимущества таких скоростных последовательных интерфейсов, как USB и IEEE 1394 (он же - FireWire или iLink), разработчики жестких дисков начали вести работы по переходу к специализированному последовательному интерфейсу, которому было дано незамысловатое имя Serial ATA, то есть, последовательный ATA. Разработкой стандартов Serial ATA занимается Международная организация Serial ATA (SATA-IO). Подробные спецификации можно скачать с сайта SATA-IO.

В 2002 году появились первые образцы винчестеров с интерфейсом Serial ATA (SATA/150), максимальная пропускная способность которого составила 150 Мбайт/с (или 1,5 Гбит/с). Более того, в самое ближайшее время инженеры планируют добиться максимальной скорости передачи данных 300 Мбайт/с, а к 2007 году - 600 Мбайт/с. Впрочем, пока такие скорости представляются явно избыточными: современные винчестеры не достигают даже скорости 100 Мбит/с при чтении данных, однако новый интерфейс, нацеленный в будущее, способен послужить хорошим стимулом для улучшения этих и других характеристик.

В 2003 году практически все ведущие производители жестких дисков начали серийное производство Serial ATA-винчестеров, поскольку преимущества нового интерфейса очевидны. Помимо повышения скорости передачи данных, Serial ATA имеет и другие достоинства. На смену 80-жильным ленточным шлейфам пришли 7-жильные тонкие кабели, более стойкие к различным помехам, что позволяет увеличить максимальную длину такого кабеля с 46 см до одного метра. Кроме того, использование длинных кабелей способно обеспечить более рациональное размещение комплектующих в системном блоке, а отказ от плоских и широких шлейфов, препятствующих распространению воздушных потоков, теоретически дает возможность организовать оптимальное охлаждение компонентов. В Serial ATA используется 32-разрядный контроль CRC (Cyclic Redundancy Check) - контроль с помощью циклического избыточного кода; код CRC, записываемый в секторы жестких дисков, служит для обнаружения ошибок), гарантирующий повышенную надежность передачи данных. Помимо всего прочего, SATA обеспечивает типичную для современных последовательных интерфейсов возможность "горячего" подключения винчестеров.

Наконец, еще одно достоинство Serial ATA - простота подключения: в отличие от параллельного ATA, здесь к каждому разъему контроллера может присоединяться только один диск, а не два, что позволяет отказаться от настроек Master/Slave, а также от перемычек на жестких дисках, так как смысл в их существовании просто пропадает. Для неопытных пользователей это большой плюс, ибо для использования нового диска нужно просто подключить его и отформатировать. Нужно отметить, что стандартом Serial ATA 1.0 предусмотрена обязательная установка на винчестеры, нового 15-контактного разъема питания, однако поскольку в большинстве современных компьютеров такие разъемы отсутствуют, на многих SATA-дисках сохранился и традиционный четырехштырьковый разъем. При его отсутствии в комплект обычно входит переходник.

Разумеется, у нового интерфейса имеются и недостатки. Во-первых, новые разъемы, как сигнальные, так и подачи питания, чисто конструктивно имеют меньшую прочность, чем применявшиеся ранее. Различные производители по-разному и с переменным успехом борются с этой проблемой, но оптимальное решение пока так и не найдено. Иными словами, старайтесь пореже отключать и подключать SATA-диски, и делайте это с большой осторожностью.

Второй недостаток чисто формальный и, к счастью, преходящий: всеми достоинствами Serial ATA могут воспользоваться только владельцы сравнительно новых компьютеров, где соответствующий контроллер встроен в набор системной логики. Дело в том, что если такой контроллер выполнен в виде отдельной микросхемы на материнской плате, либо в виде отдельной платы расширения, то скорость передачи данных ограничивается скоростью шины PCI, к которой они подключены, то есть, 133 Мбайтами/с. С другой стороны, вряд ли в ближайшее время скорости передачи данных серийных винчестеров существенно превысят 133 Мбайт/с; к тому же, все более широкое распространение получает шина PCI Express, а на смену старым компьютерам рано или поздно придут новые модели.

Третий недостаток тоже, в значительной степени, условен: для правильного распознавания компьютером SATA-диска в ряде случаев необходимы не слишком очевидные настройки BIOS. В частности, в BIOS плат на основе чипсетов со встроенным контроллером Serial ATA к SATA-дискам может применяться терминология Parallel ATA, а сами такие диски "маскируются" под IDE-винчестеры: такой диск, в частности, может быть назван Primary или Secondary Master, что для Serial ATA просто нонсенс. Очевидно, это связано с не слишком корректной работой старых операционных систем с новым интерфейсом, поэтому и третий недостаток можно считать временным. В любом случае, неоспоримые преимущества и перспективы Serial ATA настолько значительны, что при покупке или сборке нового компьютера нет никакого смысла приобретать ATA-диски, если, конечно, речь не идет об офисной машине начального уровня.

- Материал проиллюстрирован рисунками и фотографиями компании Seagate