Sata on the go что это

Обновлено: 06.07.2024

Возрастание интереса пользователей к внешним жестким дискам специалисты связывают прежде всего с развитием возможностей современных ПК в области обработки мультимедиа-данных.

Раньше обработкой звука и видео можно было серьезно заниматься только в условиях специализированных студий, оснащенных рабочими станциями; производительности стандартных компьютеров для этих целей было недостаточно. Сегодня же на сравнительно недорогом домашнем ПК можно заниматься сведением музыкальных треков и нелинейным монтажом видео практически на профессиональном уровне. А исходные материалы и промежуточные результаты работы требуют огромного дискового пространства. Внешний жесткий диск большого объема идеально подходит и для хранения данных во время работы над проектом, и для обмена исходным и готовым материалом с коллегами и заказчиками.

Задача архивирования и резервного копирования тоже может решаться с помощью внешнего винчестера. Приобретать дорогие специализированные системы резервирования данных на магнитной ленте или жестких дисках - роскошь не всегда оправданная, а обновлять целую стопку оптических дисков слишком долго и неудобно. Скорость копирования на внешний винчестер максимальна, по сравнению с другими способами архивирования, а надежность исключительно высока, поэтому его можно с успехом применять для резервирования важных данных.

USB - не лучшее решение

Сегодня внешние жесткие диски, а также отдельные корзины для их сборки подключаются с помощью одного из двух стандартных интерфейсов - USB или FireWire. Интерфейс USB более универсален - он поддерживается всеми современными компьютерами и операционными системами без исключения, к нему легко подобрать подходящий кабель; при необходимости, если портов недостаточно, можно использовать разветвитель (хаб). Интерфейс FireWire в стандартное оснащение ПК пока не входит, хотя у ноутбуков имеется практически всегда; как правило, он обеспечивает более скоростное подключение, нежели USB. Однако использование стандартных интерфейсов для подключения именно внешних жестких дисков нельзя назвать оптимальным решением.

Интерфейс USB рассчитан на подключение большого количества периферийных устройств, управляемых со стороны компьютера. Предполагается, что все устройства должны работать одновременно, не мешая друг другу. Они либо обмениваются информацией периодически, либо обеспечивают постоянный поток данных, но ограниченной плотности. Один корневой хаб обслуживает несколько портов - 2 или 3, а иногда и все порты в системе (если устройства работают на скорости HighSpeed). Поэтому, даже несмотря на высокую частоту и теоретическую скорость обмена данными (до 480 Мбит/с для USB 2.0), пропускной способности шины USB для жесткого диска не всегда достаточно.

Интерфейс FireWire (IEEE1394) образует более сложную топологию устройств - древовидную, он лучше подходит для подключения устройств с интенсивным обменом данными. Но при этом этот интерфейс намного дороже в реализации. Кроме того, его теоретическая пропускная способность составляет всего 400 Мбит/с, или около 40 Мб/с. Да, уже появились примеры реализации нового, более быстродействующего варианта этого интерфейса - IEEE1394b, который, используя бета-режим, может обеспечить устройству канал с пропускной способностью 800 Мбит/с. Но если внешний винчестер с поддержкой 1394b найти еще можно, то на материнских платах и в серийных компьютерах он до сих пор практически не встречается.

Кроме того, необходимость преобразования сигналов между "родным" интерфейсом жесткого диска, установленного внутри внешней корзины, и интерфейсом подключения к компьютеру, неизбежно приводит к появлению лишних задержек и внедрению в поток данных дополнительной служебной информации. Свою лепту в снижение производительности вносит и операционная система, которая в случае подключения винчестера по интерфейсу USB или FireWire работает через дополнительные драйверы.

Конечно, лучше всего подключать внешний винчестер по тому же интерфейсу, что и внутренний. Тогда и скорость не будет страдать, и возможности обслуживания не будут ограничены (например, станет возможным применение низкоуровневых утилит). Однако интерфейс жестких дисков (речь идет о стандартных настольных моделях для ПК и ноутбуков) изначально не приспособлен к условиям внешнего подключения.

Интерфейс ATA - не для внешних винчестеров

Интерфейс ATA, неформально часто называемый IDE - это первый массовый интерфейс для жестких дисков, ныне уходящий с рынка. Этот интерфейс по определению не подходит для подключения внешних винчестеров.

Интерфейс Serial ATA, с другой стороны, благодаря последовательному принципу передачи данных по умолчанию является более гибким, расширяемым и универсальным. Наращивать количество подключаемых устройств и длину соединительных кабелей он позволяет, а необходимые механизмы для поддержки "горячего" подключения в него были заложены с самого начала. Однако в большинстве устройств, контроллеров и материнских плат он реализован только как интерфейс для внутреннего подключения, так как это дешевле и проще. Для внешнего применения Serial ATA было разработано специальное расширение - External Serial ATA (eSATA, иногда называется также "SATA on the go"), к реализации которого производители недавно приступили.

Что такое eSATA

Собственно, eSATA - это дополнительные требования, предъявляемые к физическому и электрическому уровням интерфейса Serial ATA, которые гарантируют надежное подключение внешних винчестеров. Для программного обеспечения и операционной системы винчестеры, подключенные по eSATA, не отличаются от винчестеров, установленных внутри системы. А значит, не нужны специальные драйверы и утилиты. Скорость работы, соответственно, сохраняется на том же уровне: 1.5 Гбит/с (около 150 Мб/с) для первой реализации Serial ATA и 3 Гбит/с (300 Мб/с) - для нового поколения устройств и контроллеров.

Обычные контроллеры и кабели Serial ATA для внешнего подключения применять, в принципе, тоже можно. Но тут есть три нюанса:

Интерфейс Serial ATA требует, чтобы длина стандартного шлейфа была не более 1 м. Чаще всего этого будет недостаточно, чтобы удобно подключить внешний винчестер.
Стандартные разъемы - как на кабеле, так и на плате контроллера (материнской плате) - не обеспечивают надежного соединения и не рассчитаны на большое количество рассоединений (по стандарту - не более 50 раз).
В стандартном кабеле экранированы только две сигнальные пары, а коннектеры не имеют металлических экранов. Нет экранов и на розетках, защелки - только пластиковые. Ввиду этого устойчивость к внешним излучениям у кабеля невысокая, он и сам способен вносить помехи в работу внешних устройств.

В последнее время все чаще можно встретить модифицированные защелки на стандартных платах и кабелях, которые решают проблему ненадежного крепления. Но и только.

Интерфейс eSATA вводит новый тип кабеля и разъемов. Добавлен дополнительный слой экранирования, увеличена глубина вилки и розетки, обеспечено их экранирование и надежное зацепление с помощью пружинных защелок. Чтобы не допустить случайного подключения стандартного кабеля в разъем eSATA и наоборот, изменена форма, ширина разъема, добавлен ключ (защита "от дурака"). Новый разъем рассчитан уже на 5 тысяч рассоединений и обеспечивает должную защиту от помех и электростатических разрядов.

Некоторые изменения, связанные с увеличением допустимой длины подключения с 1 до 2 метров, внесены в электрический интерфейс. Диапазоны чувствительности приемников и передатчиков были увеличены, чтобы компенсировать потери сигнала в кабеле. Так, стандартный высокий уровень для Serial ATA составляет 400-600 мВ для передатчика и 325-600 мВ для приемника; в eSATA эти цифры изменены на 500-600 мВ и 250-600 мВ, соответственно. По этой причине многие стандартные контроллеры и устройства могут не удовлетворять требованиям, предъявляемым к eSATA. Для адаптации к условиям внешнего подключения может быть применен преобразователь уровней - и на стороне винчестера, и на стороне контроллера; заметных задержек в работу интерфейса он вносить не должен. Впрочем, многие производители контроллеров выпустили новые версии чипов, в которых программным путем (через BIOS-подобную утилиту или драйвер) можно включить режим совместимости с eSATA.

Увы, питание винчестера по интерфейсу eSATA не предусмотрено, хотя мысль об этом напрашивается сама собой. Некоторые производители разработали собственный формат кабеля, добавив шину питания, но это уже отступления от стандарта.

Реализация eSATA

Найти корзину с интерфейсом eSATA вполне реально. Но покупка готового внешнего винчестера будет более надежным вариантом, так как у него и конструкция получше, и соответствие требованиям eSATA гарантируется. Однако сегодня на рынке практически не представлены винчестеры с поддержкой eSATA. Нам удалось отыскать лишь одну модель - Seagate eSATA External Hard Drive. Этот винчестер выпускается в двух вариантах - объемом 300 и 500 Гб. Предназначен он, согласно задумке разработчиков, не столько для резервного копирования и обмена файлами, сколько для хранения данных в процессе работы с видео и звуком. Поскольку плат с поддержкой eSATA пока мало, в комплект входит специальный контроллер. Увы, он предназначен для обычной шины PCI, пропускная способность которой ограничена скромной цифрой 133 Мб/с. Поэтому контроллер из комплекта винчестера Seagate может стать узким местом, даже несмотря на то, что винчестер не способен выдавать поток данных с плотностью более 70 Мб/с.

По имеющимся данным, в большинстве контроллеров Serial ATA, встроенных в чипсеты материнских плат, поддержка eSATA не предусмотрена. Безусловно, связано это со сложившейся ситуацией с внешними винчестерами. Как только на рынке будут широко представлены новые устройства, разработчики чипсетов не преминут включить eSATA в список поддерживаемых функций.

(Следует отметить, что поддержка возможности "горячего" подключения не означает автоматического удовлетворения требований eSATA. Так, "горячее" подключение, равно как и остальные расширенные функции Serial ATA (NCQ, Staggered Spin-Up и т.д.), обеспечивается через поддержку интерфейса программирования AHCI, который реализован практически во всех современных чипсетах. Однако для eSATA необходимы изменения на электрическом уровне. Впрочем, это не мешает некоторым фирмам, например, ASRock, декларировать поддержку eSATA у подавляющего большинства новых материнских плат. И неизвестно, позаботились ли разработчики этой фирмы о соответствии уровней напряжения требуемым при внешнем подключении.)

А пока полноценная поддержка eSATA имеется только у плат, оснащенных дополнительным контроллером производства сторонних фирм. Такие платы, и не только из разряда самых дорогих и эксклюзивных, уже имеются на рынке, причем для различных платформ и процессоров. Конечно, дополнительный контроллер - это лишняя головная боль для пользователя, особенно при необходимости сделать внешний винчестер загрузочным.

Впрочем, по мере возрастания требований к внешним жестким дискам интерфейс eSATA будет становиться все более привлекательным. И тогда на рынке появятся новые, более элегантные решения с поддержкой eSATA.

Сегодня порт eSATA давно перестал являться чем-то действительно новым и экзотическим. Однако при этом далеко не все пользователи знакомы с ним и не совсем четко представляют себе, какие преимущества и недостатки дает этот стандарт в повседневной работе с компьютером.

Немного про eSATA

Конечно, новичкам будет в первую очередь интересно узнать, eSATA – что это такое и с чем его едят. Если постараться ответить проще, то данный стандарт последовательного порта лежит по скорости и по удобству использования где-то между стандартами USB 2.0 и традиционным SATA. Сам термин имеет аббревиатурную расшифровку External Serial ATA, то есть порт, применяющий продвинутые технологии последовательного обмена данными и имеющий возможность «горячей» замены на лету как жестких дисков, так и других устройств, присоединенных к компьютеру.

Несмотря на то что eSATA-подключение появилось еще в 2004 году, сегодня зачастую пользователи отдают предпочтение более традиционным технологиям – USB и SATA.

Достоинства

Конечно, стандарт eSATA не получил бы распространения, не будь у него своих объективных преимуществ. И к таковым относятся:

возможность удлинения кабеля для передачи данных до 2 метров без опасности искажения сигнала;
совместимость сигнала eSATA с SATA;
ускоренная передача данных по сравнению с USB 2.0;
дешевизна в производстве позволяет оснащать чипсеты с несколькими портами eSATA и применять этот разъем во многих устройствах. Например, существует eSATA внешний жесткий диск и даже флешки;
жесткие диски при этом можно объединять в RAID-массивы;
можно проводить замену жестких дисков на ходу, что немыслимо при условии использования традиционного SATA-интерфейса.

Как видно, преимуществ у данного интерфейса предостаточно, хотя бы по сравнению с такими распространенными и привычными стандартами, как USB 2.0 и SATA.

Недостатки

Отвечая на вопрос, eSATA – что это такое, нельзя обойти стороной и недостатки этого типа подключения. Несмотря на то что данный тип интерфейса запущен в работу с 2004 года, далеко не все устройства оснащены портами данного стандарта, и пока что его использование осложняется некоторыми неудобствами:

физическая несовместимость портов eSATA и SATA;
скорость обмена данными все-таки несколько ниже, нежели у SATA. Многочисленные синтетические тесты подтвердили это;
длина кабеля ограничена двумя метрами, что меньше, чем в случае с USB;
жесткий диск eSATA потребует дополнительного питания через USB и 1394 или через обычную розетку (в новых моделях внешних устройств такая необходимость часто отпадает);
eSATA и SATA применяют разные уровни сигнала;
для организации eSATA иногда требуется наличие специального контроллера на системной плате;
пока еще выпущено не так много устройств, которые поддерживали бы данный стандарт.

Что касается непосредственно скорости передачи данных, то eSATA превосходит в этом плане имеющий сегодня довольно широкое распространение стандарт USB 2.0, однако уступает современному USB 3.0. Возможно, что именно с этим и связан тот факт, что разъемы eSATA сегодня не пользуются популярностью: все-таки с USB работать проще, а скорость в версии 3.0 выше.

Виды eSATA

Как ни странно, но данный интерфейс имеет и свои разновидности. Впрочем, их не так много. А точнее, всего два:

Собственно eSATA, об особенностях которого и говорилось выше.
ESATAp – отличительная особенность такого вида порта в том, что стало возможным проводить подпитку устройства непосредственно через кабель eSATA, SATA же требовал в обязательном порядке подводить питание через внешний источник. Постфикс p означает power - питание.

Казалось бы, с приходом такого стандарта, как eSATAp, все проблемы были решены, и этот порт готов стать самодостаточным. Но тут подоспел USB 3.0, и eSATAp не смог конкурировать с ним.

И плюс 12 вольт

Впрочем, подключить любое устройство USB можно и к порту eSATA. Интерфейсы позволяют сделать это. При этом будет происходить одновременная подпитка устройства и передача данных в оба конца.

Основная же проблема в этом случае заключается в том, что некоторые модели жестких дисков требуют не только стандартных 5 вольт для подпитки, но целых 12. Но в ноутбуках такого мощного источника питания не предусмотрено. А потому был разработан усовершенствованный вариант eSATAp, который предусматривает наличие дополнительных контактов питания в разъеме. Интерфейс получил неофициальное название eSATAdp, то есть dual power.

Если нет eSATA

Не слишком часто, но порой бывает нужно вывести eSATA-устройство при наличии лишь SATA-порта на системной плате. Например, если потребуется подключить внешний eSATA к какому-либо устройству.

Сделать это можно, но для этого потребуется пассивный удлинитель, который подключается прямо к SATA на материнке. Если же речь идет о ноутбуке или нетбуке, то осуществить такое подключение возможно через переходники PC Card, а также через Express Card. Но в этом случае максимальная длина кабеля будет ограничена всего одним метром, что не всегда удобно.

Внешние устройства с поддержкой eSATA

В свое время, до появления USB 3.0, интерфейсу eSATA прочили достаточно светлое будущее. Внешний диск eSATA можно встретить в продаже и сейчас. Ведь USB 3.0 пока еще так и не сумел повсеместно вытеснить своего предшественника USB 2.0.

И поскольку стандарт eSATA предназначен в первую очередь для быстрого обмена данными, то вполне логично, что львиную долю рынка внешних устройств, поддерживающих данный интерфейс, составляют всевозможные накопители. Это внешние жесткие диски и флеш-накопители. Но можно встретить в продаже также принтеры и сканеры, которые используют в работе этот тип подключения.

К сожалению, некоторая неразбериха, связанная с наличием пусть и небольшого, но разнообразия среди интерфейсов SATA, eSATA, eSATAp, а также eSATAdp, привела к тому, что потребители путаются с совместимостью портов и кабелей. И даже переходник eSATA не всегда помогает решить эту проблему, особенно если затруднения связаны не только с совместимостью, но и необходимостью проводить дополнительную подпитку (те самые 12 вольт). К тому же стандарт eSATAdp до сих пор не стандартизирован.

Пока лишь остается внимательно следить за совместимостью кабелей, чтобы не перепутать кабель eSATA, SATA и другие. И надеяться, что либо все это наконец-то стандартизируют, либо на смену разнообразию портов SATA придет какой-нибудь более универсальный порт.

Почему не FireWire или USB

Конечно, ответ на вопрос о том, eSATA – что это такое, не может считаться полным без попытки анализа возможностей со стороны конкурентов. В данном случае - FireWire и USB.

И причин, по которым eSATA до сих пор не вытеснен ими, три:

Для организации обмена данными через эти два порта нужно протоколы PATA или SATA преобразовать в USB или тот же FireWire. Однако при этом полоса пропускания имеет значительные ограничения. Это не слишком было заметно в прежние времена, однако с появлением твердотелых накопителей объемами от 500 Гб, которыми сегодня никого не удивить, такой порог стал весьма ощутим.
Вторая же причина заключена в том, что даже в случае с FireWire имеется ограничение на скорость передачи информации – 400 Мбит в секунду, поскольку контроллеры FireWire функционируют по стандарту IEEE 1394A. Здесь такое ограничение бросается в глаза уже не столько при использовании больших жестких дисков, сколько скоростных, а также объемных RAID-массивов, которые, естественно, требуют весьма немалых скоростей.
Наконец, накопители на базе FireWire и USB не имеют доступа к некоторым функциям низкого уровня. Например, к функции S.M.A.R.T. В то же время eSATA избавлен от этого недостатка.

Хотя конкурентные интерфейсы весьма востребованы среди рядовых пользователей в силу своего удобства, однако в ряде случаев без eSATA-интерфейса не обойтись. Так, если пользователю необходима высокая скорость передачи информации большого объема, данный стандарт будет идеальным решением для подобного рода задач. К сожалению, его реализация сопряжена с определенными техническими трудностями, но при наличии дополнительного питания, например, при помощи внешнего блока, это не будет проблемой.

Перспективы eSATA

Пока трудно утверждать что-либо со стопроцентной гарантией относительно будущего данного интерфейса. Но без попытки прогноза при ответе на вопрос о том, eSATA - что это такое, также не обойтись.

Пока на рынке существуют устройства, которые поддерживают работу с такими портами, как USB 2.0, USB 3.0, а также вышеупомянутым FireWire, будущее eSATA неопределенно. С одной стороны, производители не торопятся активно применять данный порт во всех своих устройствах, а с другой – все-таки изготавливают накопители с таким интерфейсом, но и про USB 3.0 не забывают.

ESATA выглядит неплохо, если требуется, например, подключение объемных накопителей или обработка мультимедийного контента в качестве HD. Также этот интерфейс поможет всем желающим иметь дома свой RAID-массив.

Но многие пользователи предпочтут использовать в повседневной работе и более медленный, но такой простой и понятный интерфейс, как USB 2.0. Ведь у большинства из них нет надобности работать с быстрыми и емкими накопителями, кроме того, зачастую пользователей отпугивает необходимость в дополнительной запитке устройства с eSATA-интерфейсом. Они готовы мириться с некоторыми ограничениями по скорости в угоду удобству. Но в отдельных случаях именно без него не обойтись.

Так что не стоит и в дальнейшем ожидать существенного влияния на рынок со стороны интерфейса eSATA, но и быстро он не сдаст свои позиции, поскольку потребность в нем все-таки существует.

Многие эксперты утверждают, что данный стандарт просуществует вплоть до распространения более современного нового стандарта, либо со временем все-таки главенство возьмет USB 3.0. Однако пока этого не случилось, можно смело приобретать и накопители, которые функционируют на основе eSATA.

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.

Порт eSATA сегодня уже не является чем-то экзотическим. При этом далеко не все пользователи знакомы с данным портом и не представляют, какие преимущества и недостатки имеет этот стандарт при работе с персональным компьютером.

Порт eSATA: основная информация

Новичкам, конечно же, в первую очередь будет интересно узнать, что собой представляет порт eSATA. Если постараться ответить на этот вопрос как можно проще,то можно сказать, что eSATA это стандарт последовательного порта, который по удобству использования и скорости лежит где-то между традиционным SATA и стандартом USB 2.0. Сам термин имеет следующую аббревиатурную расшифровку- External Serial ATA. Это порт, который применяет продвинутые технологии последовательного обмена данными и имеет возможность «горячей» замены жестких дисков и других устройств, подключенных к компьютеру. Несмотря на то, что подключение eSATA появилось еще в 2004 году, сегодня пользователи довольно часто отдают предпочтение более традиционным технологиям, таким как SATA иUSB.

Порт eSATA: преимущества

Стандарт eSATA, конечно, не получил бы широкого распространения, если бы у него не было объективных преимуществ. К таким преимуществам можно отнести:

Как вы сами можете убедиться, данный интерфейс имеет множество преимуществ, хотя бы если сравнивать его с такими привычными и традиционными стандартами, как SATA иUSB 2.0.

Порт eSATA: недостатки

При ответе на вопрос, что собой представляет eSATA, нельзя обойти стороной недостатки данного типа подключения. Несмотря на то, что данный тип интерфейса впервые был запущен в работу в 2004 году, портами данного стандарта оснащаются далеко не все устройства. Пока что использование данного стандарта осложняется рядом неудобств, к которым относится:

Если говорить скорости передачи данных, то в этом плане eSATAпревосходит стандарт USB 2.0, который сегодня имеет довольно широкое распространение. При этом уступает более современному стандарту USB 3.0. Именно с этим возможно и связан тот факт, что разъемы eSATA не пользуются широкой популярностью. С USB все-таки работать намного проще, а скорость версии USB 3.0 имеет более высокое значение.

eSATA: виды

Как бы странно это не показалось, интерфейс eSATA имеет свои разновидности. Но их, впрочем, не так уж и много. Если говорить точнее, их всего две: собственно, сам eSATA, о котором уже было сказано выше, и ESATAp. Отличительная особенность порта ESATAp заключается в том, что подпитку устройства стало возможным осуществлять непосредственно через кабель eSATA. Порт SATA же требовал в обязательном порядке проводить питание через внешний источник. Постфикс p означает power, что в переводе с английского означает «питание». Может показаться, что с приходом такого стандарта, как eSATAp, все проблемы, связанные с обеспечением питания, были бы решены.Данный порт вполне готов был стать самодостаточным. Однако в это же время появился USB 3.0. eSATAp просто не смог составить ему достойную конкуренцию. Впрочем, любое устройство USB вполне можно подключить к порту eSATA. Интерфейсы вполне позволяют сделать это. При этом будет осуществляться одновременная подпитка устройства и передача информации в оба конца. Проблема главным образом состоит в том, что некоторым моделям жестких дисков для подпитки требуется не только стандартные 5 В, но и целых 12 В. В ноутбуках таких мощных источников питания просто не предусмотрено. По этой причине был разработан усовершенствованный вариант eSATAp, который предусматривает использование в разъеме дополнительных контактов питания. Данный интерфейс получил неофициальное название eSATAdpили dual power.

Что делать, если eSATA нет?

Не очень часто, но порой бывают ситуации, когда нужно вывести устройствоeSATA при наличии на системной плате только порта SATA. Предположим, вам требуется подключить внешний eSATA к какому-либо устройству. Это можно сделать, только для этой цели потребуется пассивный удлинитель, который можно подключить непосредственно к SATA на материнской плате. Если речь идет о нетбуке или ноутбуке, то можно осуществить такое подключение только через переходники PCCard, а также при помощи ExpressCard.В этом случае максимальная длина кабеля будет ограничена только значением 1 м, а это не совсем удобно.

Внешние устройства с поддержкой eSATA

Интерфейсу eSATA в свое время прочили светлое будущее. Даже сегодня в продаже можно встретить внешний жесткий диск с интерфейсом eSATA. Порт USB 3.0 пока так и не сумел вытеснить своего предшественника, порт USB 2.0. Так как стандарт eSATA в первую очередь предназначен для быстрого обмена данными, то вполне логично, что большую часть рынка внешних устройств, которые поддерживают данный интерфейс, составляют различные накопители. Это и флэш-накопители, и внешние жесткие диски. Можно также встретить в продаже сканеры и принтеры, в которых используется данный тип подключения. Также имеется определенная неразбериха, которая связана с наличием небольшого разнообразия среди интерфейсов SATA, eSATAp, eSATA и eSATAdp. Она привела к тому, что потребители постоянно путаются с совместимостью кабелей и портов. Эту проблему не всегда позволяет решить даже переходник eSATA, особенно в тех случаях, когда затруднения связаны не только с совместимостью, но и с необходимостью осуществлять дополнительную подпитку 12В. Также стоит отметить, что стандарт eSATAdp не стандартизирован до сих пор. Пока остается только внимательно следить за совместимостью кабелей, чтобы не перепутать кабели SATA, eSATA и остальные. Остается надеяться, что все их наконец стандартизируют, или на смену всему имеющемуся разнообразию портов SATA придет универсальный порт.

Почему не USB и не Fire Wire?

Ответ на вопрос, что собой представляет интерфейс eSATA был бы не полным, без анализа возможностей конкурирующих интерфейсов. В данном случае речь будет идти о USB или Fire Wire. Причин, по которым порт eSATA может быть вытеснен этими интерфейсами три:

Чтобы организовать обмен данными через эти два порта, необходимо протоколы SATA или PATA преобразовывать в USB или тот же FireWire.При этом полоса пропускания будет иметь значительные ограничения. Это было не слишком заметно прежде, но с появлением твердотельных накопителей объемом от 500 Гб, которыми сегодня уже никого не удивишь, такой порог стал довольно ощутимым.
Даже в случае с Fire Wire есть ограничение на скорость передачи данных – 400 Мбит в секунду, так как контроллеры Fire Wire работают по стандарту IEEE 1394A. Такое ограничение здесь бросается в глаза не столько при использовании жестких дисков большого объема, сколько при использовании скоростных и объемных массивов RAID, которые соответственно требуют довольно высоких скоростей.
Накопители на базе USB и Fire Wire не имеют доступа к некоторым функциям низкого уровня, например, к S.M.A.R.T.eSATA в то же время избавлен от данного недостатка. Конкурентные интерфейсы сегодня довольно востребованы среди рядовых пользователей в силу своего удобства. Но в некоторых случаях без интерфейса eSATA никак не обойтись. Так, например, если пользователю нужна высокая скорость передачи информации большого объема, данный стандарт является идеальным решением для таких задач. Его реализация, к сожалению, связана с некоторыми техническими трудностями, однако при наличии дополнительного питания, например, с помощью внешнего блока, это проблемой не будет.

Порт eSATA: перспективы

Пока тяжело что-либо утверждать со 100%-гарантией относительно интерфейса eSATA. Без попытки прогноза ответ на вопрос о том, что собой представляет eSATA, был бы не полным. Сегодня на рынке существуют различные устройства, которые поддерживают работу с такими портами, как USB 3.0, USB 2.0, а также упомянутыми выше Fire Wire. Поэтому будущее порта eSATA неопределенно. Производители с одной стороны не торопятся активно использовать данный порт во всех своих устройствах. С другой стороны, они изготавливают накопители с данным интерфейсом, но при этом не забывают и про USB 3.0. Порт eSATA выглядит довольно неплохо в тех случаях, когда требуется подключение объемных накопителей, а также обработка мультимедиа контента в HD качестве. Интерфейс также поможет всем желающим создать дома собственный массив RAID. Многие пользователи предпочитают использовать в повседневной работе более медленный, но простой и понятный интерфейс USB 2.0. У большинства пользователей просто нет необходимости работать с емкими и быстрыми накопителями. Кроме того,пользователей зачастую пугает необходимость в обеспечении дополнительной запитки устройства с интерфейсом eSATA.Они согласны мириться с некоторыми ограничениями скорости в угоду удобству. Однако в отдельных случаях без него никак не обойтись. Так что не стоит ожидать в дальнейшем со стороны интерфейса eSATA существенного влияния на рынок. Он не сдаст быстро своих позиций, так что потребность в нем все-таки существует. Эксперты утверждают, что данный стандарт будет существовать вплоть до распространения более нового стандарта. Возможно главенство со временем возьмет USB 3.0. Но пока этого не произошло, можно смело приобретать накопители, функционирующие на основе eSATA.

Читайте также: