Sata direct link что это

Обновлено: 07.07.2024

Способы подключения HDD к различным моделям плееров Dune.

Dune HD Ultra:

Внутренний 3.5" IDE HDD. Требуется развинчивание корпуса. Горячее подключение невозможно. Подключение IDE-шлейфом к IDE-коннектору на плате, который подключен к IDE-шине Sigma-чипа. Скорость чтения до 20-30 MB/сек. (Неофициальная опция: подключение SATA HDD через IDE-SATA переходник (рекомендуется на чипе JM20330)).

Внешний USB HDD (SATA/IDE HDD в USB-контейнере). Горячее подключение возможно. Подключение USB-кабелем к USB-порту плеера, подключенному к USB-шине Sigma-чипа. Скорость чтения до 20-30 MB/сек. Поддерживаются USB-хабы, возможно одновременное подключение до 15 USB HDD.

Dune HD Mini:

Внутренний 3.5" SATA HDD. Установка через Mobile Rack, не требуется развинчивание корпуса. Горячее подключение невозможно. Подключение к SATA-разъему в SATA Direct Link Mobile Rack, который подключен через SATA-IDE мост (JM20330) к IDE-шине Sigma-чипа. Скорость чтения до 20-30 MB/сек.

Dune BD Prime:

Внешний USB HDD (SATA/IDE HDD в USB-контейнере). Горячее подключение возможно. Подключение USB-кабелем к USB-порту плеера, который подключен к USB-шине Sigma-чипа. Скорость чтения до 20-30 MB/сек. Поддерживаются USB-хабы, возможно одновременное подключение до 13 USB HDD.

При использовании опции MiniPCI 2xeSATA: внешний eSATA HDD (SATA HDD в eSATA-контейнере). Горячее подключение невозможно. Скорость чтения до 40-50 MB/сек. К каждому eSATA порту можно подключить один eSATA HDD.

Dune HD Center:

Внутренний 3.5" SATA HDD. Установка через Mobile Rack, не требуется развинчивание корпуса. Горячее подключение возможно. Подключение к SATA-разъему в SATA Direct Link Mobile Rack, который подключен через SATA-USB мост (JM20316) к USB-шине Sigma-чипа. Скорость чтения до 20 MB/сек.

Dune HD Base:

Внешний eSATA HDD (SATA HDD в eSATA-контейнере). Горячее подключение невозможно. Подключение eSATA-кабелем к штатному eSATA-порту плеера, который подключен напрямую к SATA-порту платы, который подключен через SATA-IDE мост (JM20330) к IDE-шине Sigma-чипа. Скорость чтения до 20-30 MB/сек. К штатному eSATA-порту можно подключить один eSATA HDD.

Dune HD Base 2.0:

Внутренний 3.5" SATA HDD. Установка через Mobile Rack, не требуется развинчивание корпуса. Горячее подключение невозможно. Подключение к SATA-разъему в SATA Direct Link Mobile Rack, который подключен напрямую к SATA-порту платы, который подключен через SATA-IDE мост (JM20330) к IDE-шине Sigma-чипа. Скорость чтения до 20-30 MB/сек.

При использовании опции MiniPCI 2xeSATA: внешний eSATA HDD (SATA HDD в eSATA-контейнере). Горячее подключение невозможно. Подключение eSATA-кабелем к дополнительному eSATA-порту плеера, который подключен через PCI SATA контроллер (SiI3512) к PCI-шине Sigma-чипа. Скорость чтения до 40-50 MB/сек. К каждому из двух дополнительных eSATA-портов можно подключить один eSATA HDD (т.е. всего вместе с штатным eSATA-портом получается 3 eSATA-порта, к которым можно подключить 3 eSATA HDD). (Примечание: официальное предложение и подержка этой опции прекращены для этой модели плеера, в силу избыточности этой опции при наличии штатного eSATA-порта и отсутствия спроса на эту опцию со стороны большинства реселлеров.)

Примечание: чтение данных с использованием USB-шины создает несколько большую нагрузку на чип по сравнению с использованием IDE или PCI-шины. Как обнаружили некоторые пользователи плееров Prime 1.0 / Center 1.0 / Base 1.0 / Base 2.0, это может сказаться при воспроизведении особо сложного и требовательного контента (некоторые специфичные полные Blu-ray образы с сочетанием очень высокого совокупного битрейта, использования BD-J и использования ресурсоемкого видеокодека VC1). Однако, такой контент весьма редок, и для большинства контента скорости USB-шины хватает с запасом, также как и скорости IDE/PCI-шины.

Dune BD Prime 3.0:

Внутренний (опциональный) 2.5" SATA HDD. Требуется развинчивание корпуса. Горячее подключение технически возможно (и может работать), но официально не рекоммендуется, так как не протестировано в достаточном объеме с различными моделями HDD (кроме того, установка 2.5" SATA HDD, как правило (политика дистрибьюторов/реселлеров/магазинов), официально разрешается только в условиях сервис-центра, и открытие корпуса пользователем влечет потерю гарантии на плеер). Как правило, при установке HDD в условиях сервис-центра, используется подключение к USB-SATA адаптеру, подключенному в порт внутреннего USB-хаба, подключенного к USB-шине Sigma-чипа. Скорость чтения до

30 MB/сек. Альтернативный (неофициальный) вариант: подключение напрямую к SATA-порту платы, который подключен к SATA-шине Sigma-чипа (cкорость чтения до

80 MB/сек) (при этом от этого SATA-порта платы отключается внешний eSATA разъем, который становится нефункциональным).

30 MB/сек. Поддерживаются USB-хабы, возможно одновременное подключение до 13 USB HDD.

Внешний eSATA HDD (SATA HDD в eSATA-контейнере). Горячее подключение технически возможно (и может работать), но официально не рекоммендуется, так как не протестировано в достаточном объеме с различными моделями HDD и eSATA-контейнеров. Подключение eSATA-кабелем к штатному eSATA-порту плеера, который подключен напрямую к SATA-порту платы, который подключен к SATA-шине Sigma-чипа. Скорость чтения до

80 MB/сек. К штатному eSATA-порту можно подключить один eSATA HDD.

Dune HD Base 3.0:

Внутренний 3.5" SATA HDD. Установка через Mobile Rack, не требуется развинчивание корпуса. Горячее подключение технически возможно (и может работать), но официально не рекоммендуется, так как не протестировано в достаточном объеме с различными моделями HDD. Подключение к SATA-разъему в SATA Direct Link Mobile Rack, который подключен напрямую к SATA-порту платы, который подключен к SATA-шине Sigma-чипа. Скорость чтения до

30 MB/сек. Поддерживаются USB-хабы, возможно одновременное подключение до 13 USB HDD.

80 MB/сек. К штатному eSATA-порту можно подключить один eSATA HDD.

Примечание: в связи с использованием в 3.0 моделях более быстродействующего процессора (Sigma Designs 864x вместо 863x), разница между использованием USB и SATA на этих моделях с точки зрения воспроизведения файлов отсутствует, с запасом хватает скорости любого их этих интерфейсов, и дополнительная нагрузка на чип при использовании USB заметного влияния не оказывает.

Последовательный интерфейс SATA произвёл настоящую революцию в системах хранения данных. Более того, эта революция ещё в самом разгаре. Менее всего она проявилась на ниве внутренних DVD-RW-резаков и жёстких дисков. Да, верхняя планка скорости интерфейса, а вслед за ней и средняя скорость передачи данных подросла, но не в разы. В итоге разница в цене на модели IDE и SATA минимальна.

Но стоит посмотреть на сложившуюся ситуацию под другим углом, как становится ясно: огромный скачок в технологиях произошёл, причём затронул он область внешних накопителей. Потребность в этих устройствах всё возрастает, так как на установленных в корпус винчестерах катастрофически не хватает места для хранения нужной информации.

До недавнего времени даже самый быстрый жёсткий диск, помещённый во внешний корпус, был обречён довольствоваться «потолком», установленным имеющимся там контроллером. Несмотря на потенциально быстрые интерфейсы USB и FireWire, встроенные контроллеры редко когда давали разогнаться накопителям до 40-45 Мбайт/с. Контроллеры портов надолго стали узким местом в этом классе устройств.

Интерфейс	USB	FireWire	SATA	SATA II
Максимальная скорость интерфейса, Мбайт/с	60	50 (100 у FireWire 800)	150	300
Реальная средняя скорость передачи данных, Мбайт/с	40-45	40-50	75-80	80-120
Узкое место	Контроллер	Контроллер	HDD	HDD

Альтернатива существовала, но была весьма дорогой и использовалась в основном в корпоративных системах хранения данных. Интерфейсам FibreChannel и SCSI путь в многочисленный, но ограниченный в бюджетах мир ПК был практически заказан. Лишь с появлением SATA, а затем и SATA II разница между профессиональными и популярными системами стала исчезать.

Из корпоративных разработок новейшие варианты внешних модулей под стандартные 3,5-дюймовые жёсткие диски взяли наиболее ценную находку: экранированный SATA-разъём – eSATA. Именно он мог гарантировать близкую к максимальной скорость передачи данных.

eSATA – порт будущего?

У интерфейса SATA есть два неоспоримых достоинства: высокая скорость передачи данных (до 300 Мбайт/с) и тонкий кабель. Так что появление вслед за внутренним внешнего порта SATA не заставило себя ждать. На данный момент в продаже уже появились материнские платы, в стандартный набор портов которых входит eSATA. Кроме того, ничто не мешает прикупить небольшую плату расширения с одним-двумя eSATA-портами.

Разъёмы SATA и eSATA

Между разъёмами eSATA и SATA есть заметная разница. В первом используется прямой, а не г-образный коннектор, глубина разъёма увеличена с 5 до 6,6 мм, контакты чуть углублены в корпус. Всё это позволяет, с одной стороны, уменьшить возможные помехи, а с другой – упростить использование порта. Кабель имеет дополнительный защитный слой, который замыкается на «ноль» корпуса. Такое экранирование позволяет увеличить максимальную длину кабеля до двух метров.

Вставить eSATA-коннектор не той стороной физически невозможно. Для того чтобы он выдернулся из порта, также нужно приложить недюжинное усилие и максимум изобретательности: усики по краям держат весьма надёжно. В общем, у eSATA есть все основания надеяться на всеобщее признание.

Первые шаги

И вот к нам в лабораторию попал первый внешний модуль eSATA от ViPower. Модель ViPower VPA-35011 кроме нового порта может похвастаться хорошо отводящим тепло алюминиевым корпусом, системой термоконтроля и наличием принудительного охлаждения.

Внешний модуль ViPower VPA-35011 в упаковке

Алюминиевая коробочка ViPower

Модель	VPA-35011
Форм-фактор HDD	3,5”
Внутренний интерфейс	SATA
Внешний интерфейс	eSATA
Поддержка SATA II	+
Питание	Внешний сетевой адаптер
Кнопка отключения питания	+
Охлаждение	Активное
Диаметр вентилятора, мм	40
Термоконтроль	+
Материал корпуса	Алюминий
Цвет корпуса	Чёрный
Индикатор	3 цвета
Поддерживаемые ОС	Windows ME/2000/XP
Габариты, мм	219x115,6x40

Так как eSATA не получил пока широкого распространения, в комплект с модулем входят два кабеля: экранированный eSATA-eSATA и резервный eSATA-SATA. То есть при желании накопитель можно прямиком присоединить к встроенному в материнскую плату г-образному SATA-порту.

Два кабеля в комплекте

Установка HDD

Без руководства пользователя не сразу поймёшь, как разобрать корпус. Необходимо открутить два коротких винта на задней панели, расположенных непосредственно у радиаторной решётки. После чего требуется лишь потянуть за переднюю панель, и коробочка откроется.

Внутренне убранство модуля

Установка жёсткого диска в салазки – элементарная процедура. Разъём DirectLink позволяет без лишних проблем подключить шину и питание к HDD. Остаётся только привинтить винчестер к салазкам с помощью входящих в комплект винтиков и закрыть корпус. Устройство готово к работе.

Подключение к ПК

ViPower обладает ещё одним важным свойством – современным дизайном. Сам по себе чёрный алюминиевый корпус уже смотрится достойно. Но стоит подать на устройство питание, как оживают светодиоды на передней панели. Яркая неоновая вертикальная полоса дополняется вспыхивающим то красным, то жёлтым, то синим «пятачком».

Передняя панель ViPower, устройство выключено

Так как для подключения к ПК используется встроенный в материнскую плату SATA-порт, потребности в установке дополнительных драйверов нет. Достаточно просто подсоединить устройство, подать на него питание – и работать. В системе при этом появляется ещё один жёсткий диск.

Нагрев

Современные жёсткие диски требуют дополнительного охлаждения. Алюминиевый корпус ViPower в большинстве случаев решает эту проблему. Тем не менее в корпус встроен 40-миллиметровый вентилятор для принудительного охлаждения. Ясно, что его работа сопровождается шумом, которого при использовании ПК и так хватает. Поэтому разработчики встроили в VPA-35011 термодатчик. С помощью перемычки можно выставить один из режимов охлаждения. Либо вентилятор крутится постоянно, либо включается при повышении внутренней температуры до 40, 50 или 60 градусов Цельсия.

Трудовые будни

У внешних SATA-модулей предназначение простое: обеспечивать жёсткий диск питанием, охлаждать его и предоставлять доступ к ПК. На скорость передачи данных они не влияют, всё зависит от жёсткого диска и SATA-контроллера материнской платы.

Выводы

Появление экранированных разъёмов eSATA на пользовательском рынке вполне может вызвать прорыв в скорости передачи данных внешних жёстких дисков. Дальнейшее распространение внешних SATA-разъёмов на материнских платах приведёт к появлению не просто внешних модулей, но разноформатных внешних накопителей, от оптики до флэша. И лишь область миниатюрных накопителей не почувствует на себе влияния SATA, если, конечно, никто не придумает какой-нибудь miniSATA-разъём.

ViPower VPA-35011 – качественный внешний бокс под 3,5-дюймовые жёсткие диски SATA. Прочный алюминиевый корпус хорошо отводит тепло, световая иллюминация на передней панели смотрится великолепно, а наличие термоконтроля спасает от возможного перегрева.

Из замеченных недостатков – неочевидный способ разборки, хотя это требуется сделать всего один раз. Плюс к этому – заметный нагрев внешнего блока питания.

Данное устройство рекомендуется для использования дома и в офисе в качестве резервного хранилища данных. Один раз подключив его к ПК, можно затем просто при необходимости отключать питание. Причём на этом внешнем накопителе вполне можно установить игры, базы данных или серьёзные программы – скорости используемого интерфейса на всё хватит.

По итогам тестирования ViPower VPA-35011 награждается почетным знаком «Ferra Approved».

Это не первый и, я надеюсь, не последний обзор медийного проигрывателя с поддержкой HDTV. Dune Mini представляет собой универсальный автономный плеер для воспроизведения музыкального и видеоконтента, особенностью которого является поддержка практически всех видеоформатов и DTS-звука.

Комплект поставки

Плеер
Источник питания
Пульт дистанционного управления
HDD SATA direct link формата 3.5 дюйма
Винты для крепления жесткого диска
Опционально кабели аудио/видео и HDMI

Внешний вид и дизайн

Плеер представляет собой прямоугольный металлический бокс черного цвета с размерами 268x138x43 мм. Конструкция плеера весьма оригинальна. Жесткий диск устанавливается в выдвижной модуль, позволяющий менять винчестер «на лету». В комплекте идет также рэк для установки в 3.5 дюймовый отсек ПК. То есть выдвижной модуль с жестким диском можно в течение нескольких минут подключить напрямую к компьютеру или вставить его в плеер.

Металлическая крышка плеера имеет вентиляционные отверстия по всему периметру, что позволяет отказаться от вентилятора. В результате плеер становится абсолютно бесшумным. Конструкция разработана исключительно удачно, жесткий диск практически не нагревается и на ощупь остается слегка теплым даже после трехчасового непрерывного просмотра.

На передней панели плеера имеется небольшая выемка, в которой находится кнопка сброса параметров, USB-порт, ИК-приемник и светодиодные индикаторы работы. На правой боковой грани плеера расположены разъемы для подключения видео (композитный выход, S-video, компонентный выход), два RCA-разъема для подключения аудио и оптический выход. На задней панели расположены разъемы для подключения USB, разъем USB-Slave, HDMI (1.3), сетевой порт и разъем для подключения источника питания.

На правой грани расположено отверстие для установки выдвижного модуля с жестким диском.

Отдельной похвалы заслуживает пульт управления. Корпус пульта сделан из черной пластмассы с покрытием soft-touch черного цвета. Он матовый и прекрасно лежит в руке. Передняя панель пульта сделана из серебристого пластика, кнопки управления сделаны из черной резины, кнопки управления воспроизведением имеют синий цвет. Кнопка включения красного цвета.

Единственным недостатком указанной конструкции можно считать отсутствие аппаратной кнопки выключения плеера. Все действия выполняются при помощи пульта, а для полного отключения приходится отключать адаптер питания.

Установка компонентов

HDD SATA direct link устанавливается в стандартный отсек для CD/DVD-плеера в системный блок. Отсек имеет подвижную крышку, замок и два индикатора. Никаких проблем с установкой модуля в блок компьютера не возникает, если вы знаете, как подключить системный разъем и питание. Ошибиться здесь достаточно сложно, но если самостоятельного навыка подключения дисководов нет, то лучше обратиться к специалисту.
Установка жесткого диска в подвижный модуль плеера. Здесь все тоже максимально просто. Верхняя крышка модуля сдвигается вперед, жесткий диск устанавливается в пластиковый модуль и фиксируется по краям винтами, входящими в комплект поставки. При установке подвижного модуля внутрь системного блока или в плеер его нужно задвинуть до упора. При этом при подключении модуля к ПК загорается красный индикатор. Для извлечения модуля необходимо приподнять вверх пластиковую защелку и извлечь плеер при помощи подвижного рычага.

В итоге вся процедура установки жесткого диска и его перенос из плеера в системный блок ПК и обратно занимает менее одной минуты. Такое решение позволяет существенно экономить время при копировании файлов с накопителей ПК на жесткий диск плеера. Копировать файлы на HDD плеера можно и через сетевой интерфейс или через порт USB-Slave, но это требует большего времени.

Подобное решение мне показалось наиболее удачным по нескольким причинам. Во-первых, сам по себе плеер можно использовать в качестве внешнего (и, что важно, емкого) накопителя. Во-вторых, для переноса контента с жестких дисков компьютера на винчестер плеера модуль с жестким диском можно вставить в ПК непосредственно. Ну и, в-третьих, плеер отличается завидной всеядностью. По крайней мере, на нем без труда был прочитан контент с жесткого диска, отформатированного в формате ext2, который остался после тестирования плеера Egreat.

Настройки плеера

В принципе, подход, предпринятый разработчиками к позиционированию плеера, никаких особых знаний для настройки плеера не требует. То есть он с успехом может использоваться людьми, далекими от компьютерного мира (блондинками?). Как таковые настройки вам потребуются только при подключении плеера к домашней сети и указании общих папок для просмотра.

После включения плеера на экране появляются иконки общего контента. В закладке «Настройки» устанавливается язык интерфейса, определяется видеовыход и видеорежим, указываются настройки звука. Некоторую сложность может вызвать подключение внешних сетевых папок. Для их подключения необходимо подключить плеер к сети и определить его сетевой адрес. Затем нужно перейти в главное меню и при помощи кнопки «Меню» на пульте вызвать контекстное меню, в котором указать «Создание сетевой папки». На следующем этапе указывается название папки для отображения на экране, сетевой адрес сервера и название папки, открытой для общего доступа. Протокол соединения в общем случае лучше не менять и оставить SMB по умолчанию. К сожалению, эти параметры необходимо вводить в явном виде, встроенный браузер поиск папок не поддерживает. Собственно, указание общих папок и является самым сложным этапом в настройках. Если все сделано правильно, то в общем меню плеера появляются сетевые папки под теми именами, которые вы им присвоили. С файлами в папках и на диске можно выполнять стандартные операции – копирование, перенос, удаление и вставку. Это позволяет удалять или добавлять содержимое на жесткий диск без включения компьютера.

Просмотр контента

Плеер поддерживает множество форматов видео, в том числе и наиболее распространенные контейнеры (MKV, TS, AVI) и кодеки. Все возможные форматы были проверены, никаких проблем с воспроизведением видео я не обнаружил.

При включении воспроизведения до начала показа проходит около двух секунд, во время показа можно прямо с пульта сменить звуковую дорожку, включить или отключить субтитры с пульта.

Переход к фиксированным позициям в фильме можно выполнять при помощи пульта. Все детали приведены в инструкции по эксплуатации. Ускоренное воспроизведение включается кнопками FWD (REW).

Во время показа ролика на экран можно вывести информационное окно, в котором показываются параметры отображаемого видео.

При просмотре видео через сетевой кабель с внешних папок критичной является скорость жесткого диска. На некоторых старых винчестерах скорости считывания недостаточно для равномерного воспроизведения, поэтому картинка может иногда замирать. Подчеркиваю, что это проблема именно винчестера, а не плеера. При использовании протокола доступа SMB, плавное воспроизведение плеером высокобитрейтных файлов, как правило, невозможно (не хватает скорости передачи данных через сеть).

При воспроизведении музыки также поддерживаются практически все распространенные форматы. Из нераспознанных я могу отметить только файлы с расширением *.flack. Плеер также позволяет воспроизводить графические файлы.

Копирование контента

Поддержка нескольких интерфейсов позволяет выбрать наиболее оптимальный режим для копирования контента на внутренний жесткий диск. Естественно, что наиболее быстрым является копирование файлов при подключении съемного модуля к компьютеру напрямую. Но файлы можно копировать и через разъем USB-Slave, и через сетевое подключение.

Для сравнения скорости копирования был выбран файл размером 7.91 Гб. Время копирования при использовании интерфейса USB Slave и SATA составило около 14 минут, при передаче файла по сети – около 30 минут. Приведены именно оценочные значения скорости, так как в каждом конкретном случае она будет зависеть от конкретной конфигурации оборудования.

Впечатления и выводы

В этой части можно ограничиться парой слов – хорошие впечатления. Плеер прост в настройках и подключении, достаточно всеяден, для того чтобы без проблем справляться с воспроизведением самых разных рипов и ремиксов. Безусловной заслугой разработчиков является грамотно русифицированное меню. К уже отмеченным проблемам с возможными проблемами вывода звука в формате DTS могу добавить лишь отсутствие распознавания «на лету» подключенного жесткого диска. Для того чтобы диск был распознан, плеер необходимо выключить из розетки или перегрузить кнопкой на передней панели. Не помешал бы и отдельный выключатель. Во всем остальном – отличный компонент домашней медийной системы, не перегруженный дополнительными функциями, с хорошим соотношением цена/качество. Цена плеера составляет 11790 рублей.

Технические характеристики плеера Dune Mini

Sigma Designs 8635 SoC
256 MB of RAM, 64 MB flash
HDMI 1.3
Toslink цифровой и stereo (2.0) аналоговый аудиовыход
composite, component, S-Video видеовыходы
два USB 2.0 host
USB slave для использования как внешний USB hard case при подключении к PC (для ускоренной передачи данных)
Ethernet 100 Mb/s и WiFi до 300 Mb/s (USB dongle optional)
Mobile rack для HDD с SATA Direct Link

Основные поддерживаемые форматы Dune HD Mini:

Поддерживаемые форматы файлов: MKV, MPEG-TS, MPEG-PS, M2TS, VOB, AVI, MOV, MP4, QT,ASF, WMV, DVD-ISO, VIDEO_TS.
Видео кодеки: MPEG2, MPEG4, DivX, XVID, WMV9, VC1, H.264.
Аудио кодеки: DD: AC3 (DD), EAC3 (DD+), декодирование в PCM/analog, Bitstream по HDMI1.3; MPEG 1/2/3, AAC, LPCM, WMA, WMAPro.
Формат субтитров: Plain text, SSA/AAS, SRT, VOB.

Благодарим компанию RusHD за предоставленный на тестирование плеер.

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.

Дисковые интерфейсы построены на портах ввода-вывода, что является противоположностью вводу-выводу через память и не занимает место в адресном пространстве процессора.

Параллельные и последовательные порты

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

Как следует из названия, параллельный порт отправляет за раз машинное слово, состоящее из нескольких бит. Параллельный порт — самый простой способ обмена данными, так как не требует сложных схемотехнических решений. В самом простом случае каждый бит машинного слова отправляется по своей сигнальной линии, а для обратной связи используются две служебные сигнальные линии: Данные готовы и Данные приняты.

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.

Распиновка 50-ти контактного SCSI-коннектора CN50

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:

Инициатор отправляет команду целевому устройству, которое затем отправляет ответ инициатору. Инициаторы и целевые устройства подключены к общей шине SCSI, пропускная способность которой в стандарте SCSI-1 составляет 5 МБ/с.

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).

Пример организации SCSI-шины

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.

Среди множества команд только три из них являются обязательными для устройств:

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

После получения и отработки команды целевое устройство отправляет инициатору статус-код, которым описывается результат выполнения.

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

Распиновка 40-проводного ATA-коннектора

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.

Разъемы PATA на материнской плате

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).

Короткий и широкий шлейф был неудобен и мешал охлаждению. Повышать частоту передачи с каждой следующей версией стандарта становилось все сложнее, и ATA-7 решил проблему радикально: параллельный интерфейс был заменен последовательным. После этого ATA приобрёл слово Parallel и стал называться PATA, а седьмая версия стандарта получила иное название — Serial ATA. Нумерация версий SATA началась с единицы.

Распиновка SATA-коннекторов

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».

Несмотря на то, что стандарт SATA 1.0 (SATA/150, 150 МБ/с) был незначительно быстрее, чем ATA-6 (UltraDMA/130, 130 МБ/с), переход к последовательному способу обмена данными был «подготовкой почвы» к повышению скоростей.

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.

Распиновка коннектора SFF-8482

«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».

Терминология SCSI также была унаследована. Контроллер по-прежнему называется инициатором, а подключаемые устройства — целевыми. Все целевые устройства и инициатор образуют SAS-домен. В SAS пропускная способность подключения не зависит от количества устройств в домене, так как каждое устройство использует свой выделенный канал.

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).

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.

Распиновка слота PCIe x8

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.

Количество PCIe-линий напрямую влияет на максимальную пропускную способность соединения. Современный стандарт PCI Express 4.0 позволяет достичь 1.9 Гбайт/с по одной линии, и 31.5 Гбайт/с при использовании 16 линий.

PCIe x8 NVMe-диск

«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.

Вынос шины PCIe сопряжен с созданием сложного коммутирующего оборудования, но не вносит изменения в протокол.

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

Intel® Optane™ DC Persistent Memory

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.

В нашей лаборатории Selectel Lab вы можете самостоятельно протестировать SSD и NVMe диски.

Вытеснят ли NVMe-диски классические SSD в ближайшее время? Ждем вас в комментариях.

Содержание

SATA Revision 1.0 (до 1,5 Гбит/с)

SATA Revision 2.0 (до 3 Гбит/с)

Стандарт SATA/300 работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 3 Гбит/с (300 МБайт/с для данных с учётом 8b/10b кодирования). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы «NVIDIA». Часто стандарт SATA/300 называют SATA II или SATA 2.0. [1] 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 НЖМД фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).

SATA Revision 3.0 (до 6 Гбит/с)

Спецификация SATA Revision 3.0 представлена в июле 2008 и предусматривает пропускную способность до 6 Гбит/с (600 МБайт/с 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 разъем, который электрически несовместим [3]
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

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.

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.

В отличие от PATA, стандарт SATA предусматривает горячую замену активного 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.

Использование одновременно обоих типов силовых разъёмов может привести к повреждению устройства. [4]

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.

Читайте также: