Устройство и принцип работы HDD

Наконец, еще одно достоинство Serial ATA - простота подключения: в отличие  от параллельного ATA, здесь к каждому  разъему контроллера может присоединяться только один диск, а не два, что позволяет  отказаться от настроек Master/Slave, а также от перемычек на жестких дисках, так как смысл в их существовании просто пропадает. Для неопытных пользователей это большой плюс, ибо для использования нового диска нужно просто подключить его и отформатировать. Нужно отметить, что стандартом Serial ATA 1.0 предусмотрена обязательная установка на винчестеры, нового 15-контактного разъема питания, однако поскольку в большинстве современных компьютеров такие разъемы отсутствуют, на многих SATA-дисках сохранился и традиционный четырехштырьковый разъем. При его отсутствии в комплект обычно входит переходник.

Разумеется, у нового интерфейса имеются  и недостатки. Во-первых, новые разъемы, как сигнальные, так и подачи питания, чисто конструктивно имеют меньшую  прочность, чем применяемые ранее. Различные производители по-разному и с переменным успехом борются с этой проблемой, но оптимальное решение пока так и не найдено. Иными словами, старайтесь реже отключать и подключать SATA-диски, и делайте это с большой осторожностью.

 

 

2.2.1.SATA интерфейс 

SATA (англ. Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).

SATA/150

Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с

Разъёмы SATA на материнской плате

 

(150 МБ/с). (20%-я потеря производительности объясняется использованием системы кодирования 8B/10B, при которой на каждые 8 бит полезной информации приходится 2 служебных бита). Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главным преимуществом SATA перед PATA является использование последовательной шины вместо параллельной. Несмотря на то, что последовательный способ обмена принципиально медленнее параллельного, в данном случае это компенсируется возможностью работы на более высоких частотах за счет большей помехоустойчивости кабеля. Это достигается меньшим числом проводников и объединением информационных проводников в две витые пары, экранированные заземленным проводниками.

SATA/150

Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 МБ/с). (20%-я потеря производительности объясняется использованием системы кодирования 8B/10B, при которой на каждые 8 бит полезной информации приходится 2 служебных бита). Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главным преимуществом SATA перед PATA является использование последовательной шины вместо параллельной. Несмотря на то, что последовательный способ обмена принципиально медленнее параллельного, в данном случае это компенсируется возможностью работы на более высоких частотах за счет большей помехоустойчивости кабеля. Это достигается меньшим числом проводников и объединением информационных проводников в две витые пары, экранированные заземленными проводниками.

SATA/300

 Стандарт SATA/300 работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 2,4 Гбит/с (300 МБ/с). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы «NVIDIA». Часто стандарт SATA/300 называют SATA II или SATA 2.0. ^[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/600

Спецификация SATA Revision 3.0 предусматривает  возможность передачи даннных на скорости до 600МБ/с (6 ГГц). В числе  улучшений SATA Revision 3.0 по сравнению с  предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Также будет сохранена совместимость, как на уровне разъемов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена. Кстати, консорциум SATA-IO предостерегает от применения для обозначения поколений SATA доморощенных терминов вроде SATA III, SATA 3.0 или SATA Gen 3. Полное правильное название спецификации — SATA Revision 3.0; название интерфейса — SATA 6Gb/s.

 

2.2.2.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; улучшается охлаждение системы.

SATA-кабель за счёт своей формы  более устойчив к многократному подключению. Питающий шнур SATA так же разработан с учётом многократных подключений. Разъём питания SATA подаёт 3 напряжения питания: +12 В, +5 В и +3,3 В; однако современные устройства могут работать без напряжения +3,3 В, что даёт возможность использовать пассивный переходник со стандартного разъёма питания IDE на SATA. Ряд SATA устройств поставляется с двумя разъёмами питания: SATA и Molex

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 детерминированных PATA-шлейфов.

Стандарт SATA предусматривает горячую замену устройств и функцию очереди команд (NCQ).

 

 

 

 

 

 

Разъёмы SATА

 

                                                                    

 

 

                                                                                                                 Разъём данных 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.

 

G — заземление, R — зарезервировано, D1+,D1−,D2+,D2− — два канала передачи данных (от контроллера к устройству и от устройства к контроллеру соответственно). Для передачи сигнала используется технология LVDS, провода каждой пары (D1+, D1− и D2+, D2−) являются экранированными витыми парами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример контроллера SATA -> IDЕ

Существуют платы, позволяющие подключать устройства SATA к IDE-контроллерам и наоборот. Это активные устройства (которые, по сути, имитируют устройство и контроллер в одной микросхеме). Такие устройства требуют питания (обычно 5 или 12 вольт), подключаются к разъемам IDE или Floppy.

 

 

2.2.3.Интерфейс  близок к завершению

 

Интерфейс SATA предоставляет  пропускную способность в 3 Гбит/с, чего пока вполне хватает для нужд современных  жестких дисков и оптических приводов. Однако появление таких устройств, как твердотельные накопители с их высокой производительностью, вполне могут в скором времени исчерпать предоставленный лимит.

 А значит, о разработке  более скоростного варианта SATA нужно  заботиться уже сегодня, так  что организация Serial ATA International Organization (SATA-IO), ответственная за развитие последовательного интерфейса, готовит спецификации стандарта SATA 3.0, который будет способен на передачу данных на скорости до 6 Гбит/с. На данный момент близки к готовности спецификации физического уровня протокола. Пока известно, что существенных изменений в интерфейс разработчики вносить не планируют – максимальная длина кабеля составляет 1 метр, причем разъемы будут совместимы с ранними версиями SATA. Однако помимо увеличения скоростных показателей разработчики планируют также реализовать поддержку дополнительного набора команд, которые предназначены для повышения эффективности при передаче видео потока.

            Тем не менее, повышение скоростных  показателей интерфейса передачи  данных приведет к повышению  потребляемой мощности, но с другой стороны, это приведет к ускоренному переходу на новые технологии изготовления управляющих микросхем.

Напомним, что интерфейс SATA на сегодняшний день уже имеет  довольно богатую историю и пользуется все растущей популярностью. Представленный еще в 2001 году интерфейс прописался в более чем 650 млн жестких дисков для персональных компьютеров и высокопроизводительных вычислительных устройств. А дополнительный импульс придал переход производителей оптических приводов на выпуск SATA-устройств, вместо IDE-решений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.4.Установка  и устранение неполадок жестких  дисков с интерфейсом Serial ATA (SATA)

 

Диски с интерфейсом Serial ATA разработаны для упрощения  процедуры установки. Чтобы обеспечить правильную работу этих дисков, не требуется производить установку каких-либо перемычек, терминаторов или выполнять другие настройки. Блок перемычек, расположенный рядом с разъемом SATA в жестких дисках SATA 150 МБ/с, предназначен только для использования производителем. Блок перемычек, расположенный рядом с разъемом SATA в жестких дисках SATA 300 МБ/с, можно использовать для переключения диска в режим SATA 150 МБ/с для взаимодействия с устаревшими контроллерами SATA, которые работают только с дисками SATA 150 МБ/с.

При использовании интерфейса Serial ATA у каждого диска имеется собственный кабель, подключаемый непосредственно к хост-адаптеру Serial ATA или к порту Serial ATA на материнской плате. В отличие от устройств Parallel ATA, в интерфейсе Serial ATA отсутствуют связь типа «главный-ведомый».

Диски Serial ATA можно использовать одновременно с дисками Parallel ATA, если оба эти интерфейса поддерживаются материнской платой или хост-адаптером. Таким образом обеспечивается совместимость и появляется возможность добавлять в систему диски Serial ATA, не отказываясь от использования дисков с интерфейсом Parallel ATA.

• Установка в системе Windows
• Установка в системе Macintosh

Установка в  системе Windows

Примечание. Демонстрацию процесса установки Serial ATA см. на странице «Основные сведения по установке дисков Serial ATA».

Необходимо  наличие следующих компонентов

• Крестообразная отвертка типа Phillips и четыре монтажных винта 6-32 UNC для крепления диска.
• Кабель интерфейса Serial ATA (продается отдельно). Максимальная длина — 1 метр.
• Совместимый с Serial ATA кабель питания или адаптер (продается отдельно).
• Версия Windows с файловой системой FAT32 или NTFS.
• Система с материнской платой, оснащенной разъемом Serial ATA или хост-адаптером Serial ATA, устанавливаемым в свободный разъем PCI.

Сведения о поддержке  интерфейса Serial ATA и наличии разъема  для подключения соответствующих  устройств см. в документации, входящей в комплект поставки компьютера. Если разъем Serial ATA отсутствует на материнской  плате системы, следует приобрести хост-адаптер Serial ATA, совместимый с данным компьютером и операционной системой, и установить его вместе с соответствующим драйвером устройства, следуя инструкциям по установке.

См. список поставщиков компонентов интерфейса Serial ATA, включая хост-адаптеры, кабели и адаптеры питания.

Меры предосторожности

• Жесткие диски являются хрупкими изделиями. Предохраняйте диск от ударов и тряски. Берите дисковод только за края корпуса. До установки храните диск в защитной антистатической упаковке, чтобы свести к минимуму возможность его повреждения.
• Электроника диска чрезвычайно чувствительна к статическому электричеству. При установке диска надевайте браслет с заземленным кабелем.
• Во время установки выключите питание компьютера.
• Не разбирайте жесткий диск. В этом случае гарантийные обязательства будут аннулированы.
• Не надавливайте и не прикрепляете ярлыки на монтажную плату или на верхнюю крышку диска.

2.2.5.Подключение  кабелей и установка диска

1. Подключите один конец кабеля жесткого диска к разъему интерфейса Serial ATA материнской платы компьютера или хост-адаптера Serial ATA (расположение разъемов см. в руководстве к компьютеру). Ниже представлена конфигурация хост-адаптера. 
   Чтобы гарантировать правильную ориентацию при подключении, разъемы Serial ATA снабжены специальным ключом.

2. Подключите к диску кабели интерфейса и питания.
3. Закрепите диск при помощи четырех монтажных винтов 6-32 UNC в боковых либо нижних отверстиях. В нижние отверстия можно вставлять винты длиной не более 5 мм, в боковые — не более 3,5 мм.Не затягивайте винты слишком сильно и не пользуйтесь винтами с метрической резьбой. Это может повредить диск.
4. Настройка BIOS

Закройте корпус компьютера и перезапустите систему. Компьютер  может автоматически обнаружить новый диск. Если компьютер не обнаружил  диск автоматически, выполните следующие действия.

1. Перезапустите систему. В момент перезапуска вызовите программу настройки системы (иногда ее называют программой настройки BIOS или CMOS). Обычно она запускается нажатием во время загрузки специальной клавиши, например клавиши DELETE, ESC или F1.
2. В программе настройки выберите режим автораспознавания диска.
3. Сохраните параметры и выйдите из программы установки. После перезагрузки компьютер должен распознать новый диск. Если система по-прежнему не распознает новый диск, см. раздел устранения неполадок ниже. 
   Serial ATA — это новый тип интерфейса. При использовании хост-адаптера Serial ATA некоторые прежние системы могут распознать и определить жесткий диск как устройство SCSI. Такое поведение является нормальным, даже если диск не является жестким диском SCSI. Многие системы BIOS не распознают жесткие диски Serial ATA, подключенные через хост-адаптер PCI SATA. Причина заключается в том, что хост-адаптер PCI SATA имеет свою систему BIOS, используемую для идентификации подключенных жестких дисков, и эта система отличатеся от системы BIOS компьютера. Сведения о том, распознается ли жесткий диск Serial ATA хост-адаптером SATA, см. в документации, поставляемой производителем хост-адаптера Serial ATA. Это не повлияет на производительность или емкость диска.