Статьи
Периферийный интерфейс Serial АТА
Требования к последовательному интерфейсу
Параллельному интерфейсу АТА свойственны следующие недостатки.
1. Параллельная передача данных предполагает использование нескольких кабелей типа "шлейф", которые загромождают системный блок ПК, усугубляя охлаждение компонентов.
2. Шлейфы параллельных кабелей имеют ограниченную длину (до 45 см), поэтому подключение удаленных устройств невозможно.
3. Передача высокочастотных сигналов в шлейфе вызывает перекрестные помехи между отдельными жилами проводов.
4. Высокочастотные сигналы параллельных линий подвержены влиянию электромагнитных помех от внешних источников.
5. Опасность потери или искажения информации приводит к осложнению аппаратного обеспечения параллельного интерфейса, организации дополнительных дифференциальных линий для компенсации помех.
Отмеченных недостатков лишен последовательный интерфейс Serial АТА (SATA), предложенный для внедрения в промышленное производство в 2000 году консорциумом Serial АТА Working Group, создателями которой являются Intel, APTechnologies, Dell, IBM, Maxtor, Quantum и Seagate. В 2000 году была обнародована черновая первая версия протокола интерфейса SATA 1.0, шина которого обладает пропускной способностью в 1,5 Гбит/с. В 2001 году на международной ежегодной конференции Intel Developer FoRim была опубликована финальная спецификация SATA 1.0, которая позволит в будущем производить обмен данными со скоростью 3 Гбит/с, а затем и 6 Гбит/с, и потребует применения специального кабеля и разъема на подключаемом устройстве.
Интерфейс SATA обладает высокой пропускной способностью шины данных благодаря дифференциальной передаче сигналов. Для передачи и приема используются две токовые петли — два замкнутых кольца, через которые циркулируют данные, синхронизированные частотой 1,5 МГц. Каналы работают в противофазе, в силу чего происходит уничтожение взаимных помех.
Для кодирования/декодирования данных используется схема шифрования 8В/10В (преобразование байта двоичных данных в 10-разрядную двоичную комбинацию), которая обладает высокими показателями быстродействия и довольно эффективна в высокоскоростных интерфейсах (Fire Wire, Fibber Channel, Gigabit Ethernet). Схема шифрования основана на методе RLL 0,4, что позволяет в закодированном символе использовать от нуля до четырех последовательных битов.
В плане формирования уровней напряжения для битов информации применяется способ кодирования без возврата к нулю NRZ (Non Return to Zero), хорошо известный электронщикам, эксплуатировавшим накопители на магнитных лентах. Для передачи сигналов используется дифференциальная пара. Это означает, что в одной петле напряжение равно +0,25 В, а в другой —0,25 В. Разность напряжений составляет 0,5 В, а эпюры сигналов в петлях — противофазны.
Изменения архитектуры интерфейса лежат только в области физического интерфейса, а в плане состава регистрового файла и использования программного обеспечения SATA полностью совместим с параллельным АТА. В связи с этим отсутствует необходимость в кардинальной замене драйверов, поскольку архитектура SATA прозрачна для BIOS и операционной системы. Кроме того, SATA (в отличие от паралельных АТА) обладает средствами исправления ошибок (использованием кода ЕСС), и целостность передаваемых по кабелю данных гарантируется.Интерфейс SATA поддерживает все периферийные устройства ATAPI: CD-ROM, CD-RW, DVD, SuperDisk, магнитные ленты, а также ATA IDE.
В SATA для передачи данных используется 7-жильный кабель с ключевыми разъемами на концах для подключения к контроллеру на системной плате и НЖМД.
Разъем SATA на НЖМД содержит как сигнальную часть (слева на рис.21), где две сигнальные пары петель (Rx и Тх) разделены тремя линиями "земли" (выступающие контакты, предназначенные для "горячей" замены устройств), так и более широкий разъем для подачи питания на диск (справа на рис.22).
Разъем питания содержит 15 жил. Это связано с тем, что увеличено число подаваемых на диск напряжений — к традиционным напряжениям +5 и +12 В добавлено напряжение +3,3 В, которое необходимо для мобильных устройств. Каждая линия питания продублирована, а для земли предусмотрено пять выводов, что позволяет повысить надежность и снизить переходные сопротивления. Каждое из трех напряжений питания содержит запасную служебную линию.
В SATA отпала необходимость установки перемычек ведущий/ведомый, поскольку каждый из двух информационных кабелей поддерживает свое устройство. Два накопителя, подключенных к контроллеру SATA, операционная система воспринимает как два ведущих диска, подключенных к двум разным каналам АТА-контроллера. Все необходимые преобразования сигнала происходят на уровне хост-контроллера.
Рис. 21. Разъемы SATA в НЖМД
Унификация SATA
SATA должен получать все питающие напряжения непосредственно из системной платы. Кроме того, благодаря наличию дополнительных выводов разъема питания, для НЖМД должна поддерживаться "интеллектуальная" система управления питанием.
К моменту работы над книгой системные платы с подобными возможностями еще не выпускались, поэтому первые опытные образцы НЖМД некоторых производителей имели комбинированное питание — от стандартного 4-контактного разъема системного блока ПК или по кабелю SATA. Для устройств, не снабженных разъемами для универсального подключения питания, могут быть использованы переходные кабели.
Обратная совместимость SATA с параллельным АТА может быть реализована двумя способами: объединением чипсетов, поддерживающих параллельный АТА-интерфейс, с дискретными компонентами, реализующими SATA физически, и применением адаптеров (dongle), преобразующих сигналы интерфейса параллельной шины АТА в SATA и наоборот.
Копирование материалов
возможно только c разрешения редакции.
В противном случае это будет называться уже другим
словом.
