Задание 4.1 Изучение интерфейсов накопителей информации

Стандартная шина АТА представляет собой 16-разрядный параллельный интерфейс, т.е. по интерфейсному кабелю одновременно передается 16 бит данных (разрядов). Новый интерфейс, получивший название Serial ATA (SATA), был официально представлен в конце 2000 года и начиная с 2003 года появился в готовых системах. Интерфейс SATA обеспечивает единовременную передачу по кабелю только одного бита данных, что позволяет уменьшить геометрические размеры используемого кабеля и обеспечить более высокую эффективность его работы, которая достигается за счет повышения циклической частоты передачи информации. Интерфейс SATA имеет полностью обновленную физическую архитектуру, обеспечивая при этом программную совместимость с параллельным АТА.

Сравним размеры кабелей питания и данных шины SATA с геометрическими параметрами кабелей для параллельного интерфейса АТА (PATA).

Основным преимуществом накопителей АТА по сравнению со старыми интерфейсами, созданными на основе отдельных контроллеров, а также более современными хост-интерфейсами шины данных, к которым относятся SCSI и IEEEE1394 (iLink или FireWire), является их низкая стоимость. Отсутствие отдельных контроллеров или хост-адаптеров позволяет упростить структуру кабельного соединения, благодаря чему стоимость накопителей АТА значительно ниже, чем стоимость комбинации стандартного контроллера и накопителя.

Изучить историю происхождения и развития интерфейсов накопителей на жестких магнитных дисках. Заполнить таблицу:

На сайте http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_device_bit_rates#Storage рассмотреть полный список интерфейсов устройств хранения информации. Получить представление и сделать вывод о многообразии технологических и конструктивных решений.

Последовательный интерфейс АТА (Serial ATA, или SATA), пришедший на смену параллельному интерфейсу физических накопителей. Он обратно совместим на программном уровне, т.е. используемое программное обеспечение взаимодействует с новой архитектурой без каких-либо ограничений. Другими словами, существующая BIOS, операционные системы и утилиты, работающие с параллельным ATA, точно так же будут работать и с последовательным интерфейсом. SATA поддерживает все существующие устройства ATA и ATAPI, в число которых входят дисководы CD-ROM, CD-RW и DVD, накопители на магнитной ленте, дисководы SuperDisk, а также накопители других типов, поддерживаемые в настоящее время параллельным АТА.

Существуют, конечно, определенные физические различия: нельзя, например, подключить дисководы стандарта ATA к хост-адаптерам последовательного интерфейса ATA или наоборот.

В SATA используются более узкие 7-контактные кабели, позволяющие упростить схему подключения системных компонентов и уменьшить габариты кабельных разъемов. Конструкция микросхемы SATA отличается меньшим количеством контактов и пониженным напряжением питания. Все эти изменения позволили избежать многих проблем, характерных для параллельного интерфейса ATA.

Со временем SATA, как фактический стандарт внутренних запоминающих устройств, используемых в ПК, полностью вытеснит параллельный интерфейс АТА. Конструктивные особенности современных системных плат указывают на то, что переход от стандартов АТА к SATA будет осуществляться постепенно, причем возможностями параллельного интерфейса АТА можно будет пользоваться в течение всего переходного периода

Эффективность SATA производит сильное впечатление. В настоящее время существует три версии стандарта SATA, в которых используются кабели и разъемы одних и тех же размеров. Эти версии отличаются только скоростью передачи данных.

В интерфейсе используется узкий 7-жильный кабель с ключевыми разъемами шириной не более 14 мм (0,55 дюйма) на каждом конце. Подобная конструкция позволяет избежать проблем с циркуляцией воздуха, возникающих при использовании более широких плоских кабелей стандарта ATA. Следует заметить, что разъемы находятся только на концах кабелей. Кабели, в свою очередь, используются для соединения устройства непосредственно с контроллером (обычно на системной плате). В последовательном интерфейсе перемычки «главный–подчиненный» не используются, так как каждый кабель поддерживает только одно устройство. Концы кабеля совершенно одинаковы, т.е. разъем системной платы и разъем подсоединяемого устройства практически не отличаются. Максимальная длина кабеля SATA достигает одного метра (39,37 дюйма), что значительно превышает 18-дюймовый максимум для параллельного интерфейса ATA. Скорость передачи данных последовательного интерфейса, использующего более узкий, длинный и менее дорогой кабель, равна 150 Мбайт/с (в полтора раз больше скорости передачи параллельного ATA/100).

В интерфейсе SATA для подачи напряжения 5 и 12 В используется стандартный 4-контактный силовой разъем, а также дополнительный 15-контактный силовой кабель и разъем питания, обеспечивающие подачу электроэнергии напряжением 3,3 В. Ширина силового разъема 15-контактного кабеля в этой конструкции равна всего 24 мм (0,945 дюйма). Сила тока, подаваемого на контакты уровней напряжения 3,3, 5 и 12 В, достигает 4,5 А, что обеспечивает достаточную мощность даже для наиболее энергоемких дисководов. Для совместимости с существующими источниками питания дисководы SATA могут быть выполнены как со стандартными 4-контактными разъемами питания, так и с новыми 15-контактными силовыми разъемами.

Сигнальные и силовые разъемы SATA

Системная плата с хост-адаптерами PATA и SATA

Выводы дополнительного силового разъема SATA

Контакты разъема расположены в один ряд на расстоянии 1,27 мм (0,05 дюйма) друг от друга. Выводы заземления длиннее, поэтому они контактируют друг с другом раньше, чем сигнальные или силовые контакты. Это позволяет подключать кабель во время работы компьютера.

Serial ATA II (SATA-8), интерфейс SATA должен допускать внешние подключения; при этом должна быть обеспечена возможность подключения к одному порту SATA до 15 накопителей.

Внешние подключения предполагают использование четырех линий со скоростью передачи данных 300 Мбайт/с, что в сумме составляет 1 200 Мбайт/с. Это уже позволяет конкурировать с внешними RAID-массивами SCSI, хотя о конкуренции с внешними устройствами с высокоскоростными интерфейсами, такими, как USB 2.0 и IEEE 1394 (i.LINK/FireWire), говорить пока не приходится. Благодаря более низкой стоимости и меньшему размеру кабелей не возникает ни малейшего сомнения в том, что в ближайшие несколько лет устройства с интерфейсом SATA полностью заменят устройства с параллельным интерфейсом ATA в настольных и портативных системах.

Изучите вопрос по ограничению емкости для накопителей с интерфейсом ATA IDE. Какие существуют Стандартные префиксные наименования и обозначения двоичной системы счислений?

В декабре 1998 года Международная электротехническая комиссия (МЭК) утвердила в качестве международного стандарта ряд префиксных названий и обозначений двоичных множителей, используемых при обработке и передаче данных. Объясните разниц у между 1 мегабайтом и 1 medibyte. (приложение 1)