Как узнать пропускную способность sata кабеля

Обновлено: 03.07.2024

SATA (еще называют Serial ATA) – это последовательный интерфейс для обмена данными из накопителя (жесткий диск, SSD) в материнскую плату. Впервые она была представлена в 2000 году компанией Intel. Продаваться они начали с 2001 года, а в массовое производство вступили в 2002 году. Этот последовательный интерфейс SATA был полностью совместим с параллельным, поэтому новые материнские платы не потребовались. Также имеется отдельно другой провод – для питания. Они могут быть 15-контактными или 4-контактными. Последовательный способ передачи данных имеет свои преимущества на защите передачи данных от внешних помех и на возможности работы при высоких частотах.
SATA является независимым кабелем передачи информации. Состоит он из 7 контактов и столько же тонких и круглых проводов (Отмечу, что в ранее существующем PATA кабеле использовались 40-контактные разъемы и 40 проводов), в которых 2 провода используются для передачи, другие 2 – для приема информации, а оставшиеся 3 бездействуют. Ниже перечислены и рассказаны про различные интерфейсы SATA:
Serial ATA Revision 1 (передача данных – до 1,2 Гбит/с)
В этом стандарте шина SATA работает на частоте 1,5 ГГц и имеет максимальную пропускную способность в 150 Мб/с (это 1,2Гбит/с). Эта скорость перебила существующих в свое время конкурентов – ATA100 и ATA133 (у последнего пропускная способность 133 Мб/с).
External SATA
External SATA (можно назвать eSATA) появился немного позже, чем SATA 1, работает с такой же скоростью (150 Мб/с), но имеет одну интересную вещь – поддержка «горячего» подключения (Hot-plug). Если в остальных интерфейсах SATA нельзя отсоединять винчестеры и SSD накопители от компьютера, то eSATA позволяет соединять и отсоединять накопители. Подойдет для обладателей внешних накопителей.
Serial ATA Revision 2 (передача данных – до 2,4 Гбит/с)
SATA 2 еще называют SATA/300. Стандарт SATA 2 появился в 2005 году, а работает на частоте 3 ГГц, обеспечивая передачу данных до 2,4 Гбит/с (300 Мбайт/с). Он впервые использовался в контроллере чипсета nForce4 от компании NVIDIA. SATA/300 и SATA/150 (это SATA 1) во многих случаях совместимы между собой. Появилась новая особенность у этого интерфейса – работа нескольких жестких дисков одновременно, используя один порт SATA 2. Это можно сделать, подключив специальный расширитель в порт, а в расширитель – несколько дисков. Но учтите, что максимальная пропускная способность SATA 2 – 2,4 Гбит/с, так что расшириться можно только на 2 или 3 жестких диска (зависит от их мощности).
Serial ATA Revision 3 (передача данных – до 6 Гбит/с)
SATA 3 – это тоже самое, что и SATA/600. Появился не так уж и давно – в 2009 году и имеет уже довольно высокую пропускную способность по сравнению с прошлыми интерфейсами, а также SATA 3 совместим с прошлыми интерфейсами. Здесь, как и в SATA/300, можно подключить сразу несколько жестких дисков, при этом имея более высокую суммарную скорость до 6 Гбит/с. Позже вышедшая SATA Revision 3.1 имеет новые новшества: в режиме ожидания привод SATA не «кушает» энергию, улучшается производительность SSD накопителей.
Теперь перейдем о выборе интерфейса для своего компьютера. Как уже говорилось, они совместимы друг с другом (в некоторых случаях используют переходники), но отличаются по скорости передачи данных. Современные жесткие диски и SSD накопители остановились на скорости, равном скорости интерфейса SATA/300. С сегодняшнего дня HDD накопители уже перестают набирать скорости, а SSD являются новинками на рынке и набирают объемы и скорости. Хотя SSD накопители и дорогие, но новейшие модели сегодняшнего дня могут разогнаться до 550 Мегабайт в секунду! Так что следует учесть, что в дальнейшем SSD накопители подешевеют, и можно будет позволить купить его себе. Так что следует выбрать SATA 3. А если вы не нуждаетесь в быстрых накопителях, то тогда покупайте SATA 2. Если вы уже определились с выбором, то обязательно узнайте, какая SATA стоит на материнской плате. Главное, чтобы порт и кабель SATA совпадали по скоростям, иначе пропускная способность будет направлена в меньшую сторону (если, конечно, вам не хотелось этого).

Комментарии к записи " SATA1, eSATA, SATA2, SATA3 и SATA3.1 – описание, сравнение интерфейсов подключения и выбор."

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.

Похоже, что SATA3 пока больше подходит для различных корпоративных задумок, и в меньшей степени - для домашнего пользования по двум причинам: во-первых, не все последние накопители дотягивают до таких скоростей, а те, что дотягивают - дорогие; во-вторых, не так много задач, которые требовали бы таких высоких скоростей, к тому же большинство из них решается на уровне оперативки.
Тем не менее, прогресс не остановить и хорошо, что такие скорости уже достижимы - значит и производители носителей тоже предложат вскоре что-то более производительное. А нам того и надо! 🙂

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).

Essays like this are so important to braodnenig people's horizons.

Вообще непонятно для чего SATA3 внедрили. Чистой воды заманиловка, проку практически никакого, разве что плотность записи выше, скорость доступа меньше, единственный плюс ёмкость HDD, и всё, ну разве что кэш 128mb, а в остальном, чистой воды бесполезная реклама ❓

В прошлой части цикла «Введение в SSD» мы рассказали про историю появления дисков. Вторая часть расскажет про интерфейсы взаимодействия с накопителями.

Общение между процессором и периферийными устройствами происходит в соответствии с заранее определенными соглашениями, называемыми интерфейсами. Эти соглашения регламентируют физический и программный уровень взаимодействия.

Интерфейс — совокупность средств, методов и правил взаимодействия между элементами системы.

Физическая реализация интерфейса влияет на следующие параметры:

пропускная способность канала связи;
максимальное количество одновременно подключенных устройств;
количество возникающих ошибок.

Параллельные и последовательные порты

По способу обмена данными порты ввода-вывода делятся на два типа:

Последовательные порты — противоположность параллельным. Отправка данных происходит по одному биту за раз, что сокращает общее количество сигнальных линий, но усложняет контроллер ввода-вывода. Контроллер передатчика получает машинное слово за раз и должен передавать по одному биту, а контроллер приемника в свою очередь должен получать биты и сохранять в том же порядке.

Small Computer Systems Interface (SCSI) появился в далеком 1978 году и был изначально разработан, чтобы объединять устройства различного профиля в единую систему. Спецификация SCSI-1 предусматривала подключение до 8 устройств (вместе с контроллером), таких как:

сканеры;
ленточные накопители (стримеры);
оптические приводы;
дисковые накопители и прочие устройства.

Изначально SCSI имел название Shugart Associates System Interface (SASI), но стандартизирующий комитет не одобрил бы название в честь компании и после дня мозгового штурма появилось название Small Computer Systems Interface (SCSI). «Отец» SCSI, Ларри Баучер (Larry Boucher) подразумевал, что аббревиатура будет произноситься как «sexy», но Дал Аллан (Dal Allan) прочитал «sсuzzy» («скази»). Впоследствии произношение «скази» прочно закрепилось за этим стандартом.

В терминологии SCSI подключаемые устройства делятся на два типа:

Используемая топология «общая шина» накладывает ряд ограничений:

на концах шины необходимы специальные устройства — терминаторы;
пропускная способность шины делится между всеми устройствами;
максимальное количество одновременно подключенных устройств ограничено.

Устройства на шине идентифицируются по уникальному номеру, называемому SCSI Target ID. Каждый SCSI-юнит в системе представлен минимум одним логическим устройством, адресация которого происходит по уникальному в пределах физического устройства номеру Logical Unit Number (LUN).

Команды в SCSI отправляются в виде блоков описания команды (Command Descriptor Block, CDB), состоящих из кода операции и параметров команды. В стандарте описано более 200 команд, разделенных в четыре категории:

Mandatory — должны поддерживаться устройством;
Optional — могут быть реализованы;
Vendor-specific — используются конкретным производителем;
Obsolete — устаревшие команды.

TEST UNIT READY — проверка готовности устройства;
REQUEST SENSE — запрашивает код ошибки предыдущей команды;
INQUIRY — запрос основных характеристик устройства.

Дальнейшее усовершенствование SCSI (спецификации SCSI-2 и Ultra SCSI) расширило список используемых команд и увеличило количество подключаемых устройств до 16-ти, а скорость обмена данными по шине до 640 МБ/c. Так как SCSI — параллельный интерфейс, повышение частоты обмена данными было сопряжено с уменьшением максимальной длины кабеля и приводило к неудобству в использовании.

Начиная со стандарта Ultra-3 SCSI появилась поддержка «горячего подключения» — подключение устройств при включенном питании.

Первым известным SSD диском с интерфейсом SCSI можно считать M-Systems FFD-350, выпущенный в 1995 году. Диск имел высокую стоимость и не имел широкой распространенности.

В настоящее время параллельный SCSI не является популярным интерфейсом подключения дисков, но набор команд до сих пор активно используется в интерфейсах USB и SAS.

ATA / PATA

Интерфейс ATA (Advanced Technology Attachment), так же известный как PATA (Parallel ATA) был разработан компанией Western Digital в 1986 году. Маркетинговое название стандарта IDE (англ. Integrated Drive Electronics — «электроника, встроенная в привод») подчеркивало важное нововведение: контроллер привода был встроен в привод, а не на отдельной плате расширения.

Решение разместить контроллер внутри привода решило сразу несколько проблем. Во-первых, уменьшилось расстояние от накопителя до контроллера, что положительным образом повлияло на характеристики накопителя. Во-вторых, встроенный контроллер был «заточен» только под определенный тип привода и, соответственно, был дешевле.

ATA, как и SCSI, использует параллельный способ ввода-вывода, что отражается на используемых кабелях. Для подключения дисков с использованием интерфейса IDE необходимы 40-жильные кабели, также именуемые шлейфами. В более поздних спецификациях используются 80-жильные шлейфы: более половины из которых — заземления для уменьшения интерференции на высоких частотах.

На шлейфе ATA присутствует от двух до четырех разъемов, один из которых подключается в материнскую плату, а остальные — в накопители. При подключении двух устройств одним шлейфом, одно из них должно быть сконфигурировано как Master, а второе — как Slave. Третье устройство может быть подключено исключительно в режиме «только чтение».

Положение перемычки задает роль конкретного устройства. Термины Master и Slave по отношению к устройствам не совсем корректны, так как относительно контроллера все подключенные устройства — Slaves.

Особенным нововведением в ATA-3 считается появление Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.). Пять компаний (IBM, Seagate, Quantum, Conner и Western Digital) объединили усилия и стандартизировали технологию оценки состояния накопителей.

Поддержка твердотельных накопителей появилась с четвертой версии стандарта, выпущенной в 1998 году. Эта версия стандарта обеспечивала скорость обмена данными до 33.3 МБ/с.

Стандарт выдвигает жесткие требования к шлейфам ATA:

шлейф обязательно должен быть плоским;
максимальная длина шлейфа 18 дюймов (45.7 сантиметров).

Стандарт Serial ATA (SATA) был представлен 7 января 2003 года и решал проблемы своего предшественника следующими изменениями:

параллельный порт заменен последовательным;
широкий 80-жильный шлейф заменен 7-жильным;
топология «общая шина» заменена на подключение «точка-точка».

Шестнадцать сигнальных линий для передачи данных в ATA были заменены на две витые пары: одна для передачи, вторая для приема. Коннекторы SATA спроектированы для большей устойчивости к множественным переподключениям, а спецификация SATA 1.0 сделала возможным «горячее подключение» (Hot Plug).

Некоторые пины на дисках короче, чем все остальные. Это сделано для поддержки «горячей замены» (Hot Swap). В процессе замены устройство «теряет» и «находит» линии в заранее определенном порядке.

Чуть более, чем через год, в апреле 2004-го, вышла вторая версия спецификации SATA. Помимо ускорения до 3 Гбит/с в SATA 2.0 ввели технологию Native Command Queuing (NCQ). Устройства с поддержкой NCQ способны самостоятельно организовывать порядок выполнения поступивших команд для достижения максимальной производительности.

Последующие три года SATA Working Group работала над улучшением существующей спецификации и в версии 2.6 появились компактные коннекторы Slimline и micro SATA (uSATA). Эти коннекторы являются уменьшенной копией оригинального коннектора SATA и разработаны для оптических приводов и маленьких дисков в ноутбуках.

Несмотря на то, что пропускной способности второго поколения SATA хватало для жестких дисков, твердотельные накопители требовали большего. В мае 2009 года вышла третья версия спецификации SATA с увеличенной до 6 Гбит/с пропускной способностью.

Особое внимание твердотельным накопителям уделили в редакции SATA 3.1. Появился коннектор Mini-SATA (mSATA), предназначенный для подключения твердотельных накопителей в ноутбуках. В отличие от Slimline и uSATA новый коннектор был похож на PCIe Mini, хотя и не был электрически совместим с PCIe. Помимо нового коннектора SATA 3.1 мог похвастаться возможностью ставить команды TRIM в очередь с командами чтения и записи.

Команда TRIM уведомляет твердотельный накопитель о блоках данных, которые не несут полезной нагрузки. До SATA 3.1 выполнение этой команды приводило к сбросу кэшей и приостановке операций ввода-вывода с последующим выполнением команды TRIM. Такой подход ухудшал производительность диска при операциях удаления.

Спецификация SATA не успевала за бурным ростом скорости доступа к твердотельным накопителям, что привело к появлению в 2013 году компромисса под названием SATA Express в стандарте SATA 3.2. Вместо того, чтобы снова удвоить пропускную способность SATA, разработчики задействовали широко распространенную шину PCIe, чья скорость превышает 6 Гбит/с. Диски с поддержкой SATA Express приобрели собственный форм-фактор под названием M.2.

«Конкурирующий» с ATA стандарт SCSI тоже не стоял на месте и всего через год после появления Serial ATA, в 2004, переродился в последовательный интерфейс. Имя новому интерфейсу — Serial Attached SCSI (SAS).

Несмотря на то, что SAS унаследовал набор команд SCSI, изменения были значительные:

последовательный интерфейс;
29-ти жильный кабель с питанием;
подключение «точка-точка»

Максимальное количество одновременно подключенных устройств в SAS-домене по спецификации превышает 16 тысяч, а вместо SCSI ID для адресации используется идентификатор World-Wide Name (WWN).

WWN — уникальный идентификатор длиной 16 байт, аналог MAC-адреса для SAS-устройств.

Несмотря на схожесть разъемов SAS и SATA, эти стандарты не являются полностью совместимыми. Тем не менее, SATA-диск может быть подключен в SAS-коннектор, но не наоборот. Совместимость между SATA-дисками и SAS-доменом обеспечивается при помощи протокола SATA Tunneling Protocol (STP).

Первая версия стандарта SAS-1 имеет пропускную способность 3 Гбит/с, а самая современная, SAS-4, улучшила этот показатель в 7 раз: 22,5 Гбит/с.

Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) — последовательный интерфейс для передачи данных, появившийся в 2002 году. Разработка была начата компанией Intel, а впоследствии передана специальной организации — PCI Special Interest Group.

Последовательный интерфейс PCIe не был исключением и стал логическим продолжением параллельного PCI, который предназначен для подключения карт расширения.

PCI Express значительно отличается от SATA и SAS. Интерфейс PCIe имеет переменное количество линий. Количество линий равно степеням двойки и колеблется в диапазоне от 1 до 16.

Термин «линия» в PCIe обозначает не конкретную сигнальную линию, а отдельный полнодуплексный канал связи, состоящий из следующих сигнальных линий:

прием+ и прием-;
передача+ и передача-;
четыре жилы заземления.

«Аппетиты» твердотельных накопителей растут очень быстро. И SATA, и SAS не успевают увеличивать свою пропускную способность, чтобы «угнаться» за SSD, что привело к появлению SSD-дисков с подключением по PCIe.

Хотя PCIe Add-In карты прикручиваются винтом, PCIe поддерживает «горячую замену». Короткие пины PRSNT (англ. present — присутствовать) позволяют удостовериться, что карта полностью установлена в слот.

Твердотельные накопители, подключаемые по PCIe регламентируются отдельным стандартом Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification и воплощены в множестве форм-факторов, но о них мы расскажем в следующей части.

Удаленные накопители

При создании больших хранилищ данных появилась потребность в протоколах, позволяющих подключить накопители, расположенные вне сервера. Первым решением в этой области был Internet SCSI (iSCSI), разработанный компаниями IBM и Cisco в 1998 году.

Идея протокола iSCSI проста: команды SCSI «оборачиваются» в пакеты TCP/IP и передаются в сеть. Несмотря на удаленное подключение, для клиентов создается иллюзия, что накопитель подключен локально. Сеть хранения данных (Storage Area Network, SAN), основанная на iSCSI, может быть построена на существующей сетевой инфраструктуре. Использование iSCSI значительно снижает затраты на организацию SAN.

У iSCSI существует «премиальный» вариант — Fibre Channel Protocol (FCP). SAN с использованием FCP строится на выделенных волоконно-оптических линиях связи. Такой подход требует дополнительного оптического сетевого оборудования, но отличается стабильностью и высокой пропускной способностью.

Существует множество протоколов для отправки команд SCSI по компьютерным сетям. Тем не менее, есть только один стандарт, решающий противоположную задачу и позволяющий отправлять IP-пакеты по шине SCSI — IP-over-SCSI.

Большинство протоколов для организации SAN используют набор команд SCSI для управления накопителями, но есть и исключения, например, простой ATA over Ethernet (AoE). Протокол AoE отправляет ATA-команды в Ethernet-пакетах, но в системе накопители отображаются как SCSI.

С появлением накопителей NVM Express протоколы iSCSI и FCP перестали удовлетворять быстро растущим требованиям твердотельных накопителей. Появилось два решения:

вынос шины PCI Express за пределы сервера;
создание протокола NVMe over Fabrics.

Протокол NVMe over Fabrics стал хорошей альтернативой iSCSI и FCP. В NVMe-oF используются волоконно-оптическая линии связи и набор команд NVM Express.

Стандарты iSCSI и NVMe-oF решают задачу подключения удаленных дисков как локальные, а компания Intel пошла другой дорогой и максимально приблизила локальный диск к процессору. Выбор пал на DIMM-слоты, в которые подключается оперативная память. Максимальная пропускная способность канала DDR4 составляет 25 ГБ/с, что значительно превышает скорость шины PCIe. Так появился твердотельный накопитель Intel® Optane™ DC Persistent Memory.

Для подключения накопителя в DIMM слоты был изобретен протокол DDR-T, физически и электрически совместимый с DDR4, но требующий специального контроллера, который видит разницу между планкой памяти и накопителем. Скорость доступа к накопителю меньше, чем к оперативной памяти, но больше, чем к NVMe.

Протокол DDR-T доступен только с процессорами Intel® поколения Cascade Lake или новее.

Заключение

Почти все интерфейсы прошли долгий путь развития от последовательного до параллельного способа передачи данных. Скорости твердотельных накопителей стремительно растут, еще вчера твердотельные накопители были в диковинку, а сегодня NVMe уже не вызывает особого удивления.

SATA 3 - это интерфейс передачи данных в основном для жестких дисков и твердотельных накопителей. Это быстрее, чем SATA 2, но обеспечивает обратную совместимость, поэтому ваши устройства будут работать, даже если они не будут работать на полной скорости.

Недорогие RTX 3060 - крипта растет, а видяхи дешевеют

Слив 3060 Gigabyte Gaming - на сегодня это за копейки

Сегодня я собираюсь рассказать вам все, что вам нужно знать об последовательном интерфейсе ATA третьего поколения, также известном как SATA 3. SATA 3 не является технически правильным названием для SATA третьего поколения, это может вызвать некоторую путаницу, особенно потому, что последовательный интерфейс АТА второго поколения работает со скоростью 3 Гбит/с, поэтому SATA 3 означает не скорость передачи данных, а поколение. Определить поддерживает ли ваше устройство хранения SATA 3, просто все что вам нужно сделать, это проверить наличие большой метки SATA 3 на коробке, или проверить веб-сайт производителя, или в случае таких вещей, как материнские платы, вы можете найти небольшую метку на самой плате. Наконец, если у вас возникли проблемы с этим или у вас есть ноутбук, где вы не можете его увидеть, вы можете бесплатно загрузить HWiNFO32 и узнать, на какой скорости работают ваши порты SATA. Установка устройств SATA 3 проста, все, что вам нужно сделать, это выключить компьютер, подключить питание и кабель передачи данных ATA к накопителю и самому ПК, и вы готовы к работе, вам даже не нужно слишком беспокоиться какое поколение устройств SATA у вас есть, потому что, если они не все SATA 3, они могут быть немного медленнее, но стандарты обратно совместимы, поэтому устройства все равно будут работать.

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.

Вопрос от пользователя

Здравствуйте.

Решил оживить свой старый компьютер и не так давно купил себе новый SSD-диск (WD Green). На упаковке написано, что скорость чтения с него до 550 Мб/с, но у меня по тестам всего лишь 290 Мб/с. Пробовал его установить на ноутбук - на нем тест показывает 490 Мб/с.

Подозреваю, что причина из-за того, что ПК старый и скорее всего что-то не поддерживает. Может быть работает по более старой версии SATA, как это вообще можно узнать?

Доброго времени суток.

Тем не менее, об этом можно узнать и программным способом. Об этом пару слов ниже.

Определяем режим работы диска: SATA II или SATA III

На мой взгляд, одна из наиболее удобных утилит для решения этой задачи - CrystalDiskInfo.

После запуска утилиты и выбора диска (если у вас их несколько, см. верхнее меню), вы увидите полную информацию по нему: прошивку, серийный номер, интерфейс, и т.д.

Расшифрую то, что можете там увидеть:

Режим передачи (на скрине SATA III) / CrystalDiskInfo

Далеко не всегда у вас эти два значения будут совпадать (т.е. "SATA/600 | SATA/600").

Кстати, скорее всего утилита покажет именно в так (SATA/300 | SATA/600) автору вопроса.

Текущий режим SATA II, поддерживаемый - SATA III (в качестве примера)

По завершению теста — смотрите на строку "Seq" —это и есть последовательная скорость чтения/записи. Более подробно о проведении тестирования и об некоторых особенностях можете узнать из моей прошлой заметки (ссылка ниже).

Тест скорости накопителей SSD (NVMe, SATA), HDD

На материнской плане рядом с портами SATA, обычно, (может не касаться китайских малоизвестных производителей) всегда нанесена маркировка интерфейса .

Читайте также: