Шина Serial ATA

Интерфейсы ПК

Спецификации последовательного интерфейса Serial ATA (SATА) версии 1.0 были опубликованы в августе 2001 г., а спецификация Serial ATA II— в октябре 2002 г. В настоящее время интерфейс SATА считается основным для подключения накопителей различных типов в современных платформах настольных ПК.
Стандарт SATА подразумевает последовательную передачу данных, а потому сигнальные линии задействуют всего две дифференциальные пары. Одна из них работает на передачу, а другая — на прием. Всего же в кабеле SATА допускается использование семи проводников, три из которых предназначены для заземления. Максимальная длина кабеля при этом составляет один метр.
По сравнению с традиционным параллельным интерфейсом ATА шина Serial ATA имеет большую помехозащищенность и мало восприимчива к электромагнитным помехам благодаря использованию низкоуровневых дифференциальных сигналов. Уровень сигнала измеряется не по отношению к «земле», а по отношению к уровню сигнала в соседнем проводе, то есть как разница сигналов в двух проводниках. Любая наведенная помеха сказывается на обоих сигналах, однако их дифференциальная разница при этом не меняется.

Другой особенностью интерфейса SATА является организация взаимодействия между контроллером и диском по принципу «точка-точка». Напомним, что интерфейс ATА предусматривает подключение на один канал до двух устройств (Master и Slave); соответственно полоса пропускания 133 Мбайт/с разделяется между устройствами. В интерфейсе SATА к одному контроллеру можно подключить только один жесткий диск, поэтому каждому устройству стандарта SATА предоставляется вся полоса пропускания 150 Мбайт/с.
Спецификацией SATА предусмотрена поддержка технологии горячей замены дисков, то есть подключения и отключения устройств на работающей шине. Пока такая возможность не слишком актуальна для настольных платформ, но с развитием миниатюрных переносных жестких дисков она может быть востребована.
Развитием спецификации SATА стал интерфейс Serial ATA II, который поддерживают современные версии южных мостов НМСЛ ведущих производителей, например компаний Intel, nVidia, VIA и SiS. Явным отличием спецификации SATA II выглядит увеличение пропускной способности шины до 300 Мбайт/с. Однако спецификация имеет много внешне малозаметных улучшений, существенно влияющих на эффективность накопителей. Например, в спецификацию введены специальные мосты - умножители, позволяющие подключать до 15 устройств на один канал SATА. Но главные усовершенствования связаны с оптимизацией очереди команд.
Жесткий диск, в отличие от чисто электронных компонентов компьютера, представляет собой электронно-механическое устройство. Наличие электромеханической части, имеющей гигантское, по «электронным» меркам, время реакции, обусловливает неизбежные задержки в поиске и передаче данных. В спецификации SATA II приняты меры по уменьшению задержек за счет изменения порядка выполнения команд, поддержанные средствами организации очередей команд.
В целом внедрение интерфейса Serial ATA позволило серьезно повысить эффективность подсистемы накопителей в настольных компьютерах и вывести ее на уровень, ранее характерный для профессиональных серверных решений. Например, использование RAID-массивов с дисками SATА заметно улучшает производительность мультимедийных приложений, игр и других программ, требующих обработки больших объемов информации.