Serial ATA

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.

A Serial ATA (Serial Advanced Technology Attachment) vagy SATA egy számítógépes pont-pont kapcsolat, amelyet adatok továbbítására terveztek a számítógép és a tároló eszközök között (tipikusan merevlemezek és optikai meghajtók számára).

A régebbi ATA szabványhoz képest (amit a SATA megjelenése után átneveztek párhuzamos ATA-nak, azaz ez a PATA) fő előnye a vékonyabb adatkábel, nagyobb átviteli sebesség, az eszközök kikapcsolás nélküli csatlakoztatásának és leválasztásának lehetősége („hot-swap”) és jobb adatkapcsolatot biztosít mint a régi párhuzamos ATA (PATA) csatlakozók.

Arra tervezték, hogy az örököse legyen az ATA hagyatékának és remélik, hogy végül felváltja a régi technológiát.

Tartalomjegyzék

[szerkesztés] Advanced Host Controller Interface

Az alapértelmezett üzemmód a SATA-hoz az AHCI, mely elérhetővé teszi a SATA újabb funkcióit, mint amilyen a hot swap és a Native Command Queuing (NCQ). Ha a számítógép alaplapja, vagy operációs rendszere nem támogatja az AHCI-t akkor lehetőség van az IDE emulációra, azonban ekkor a SATA nem képes hozzáférni az ATA/IDE által nem támogatott képességekhez. A Windows eszközkezelő általában IDE emulációban működteti a SATA eszközöket mindaddig, amíg be nem állítják AHCI módra. A Windows XP hivatalosan nem támogatja az AHCI-t, azonban néhány saját eszköz meghajtó engedélyezheti azt. A Windows Vista, a jelenlegi Mac OS X és a Linux már alapból támogatják az AHCI-t.

Native Command Queuing-et (NCQ): a merevlemezen elhelyezkedő adatok kiolvasását optimalizáló algoritmus, az eszközköz a pufferében tárolt olvasási és írási parancsok sorrendjét változtatja meg, így csökkenti azt a holtidőt, amikor a merevlemez az olvasó fejének mozgatására, és a lemeztányér elfordulására vár. A merevlemez véletlenszerű olvasási-írási sebességét növeli.

Hot swap: hardvereszközök azon képessége, amely lehetővé teszi eszközök csatlakoztatását és leválasztását a rendszer leállítása és újraindítása nélkül. Ezt az operációs rendszernek is támogatnia kell. Pl. az USB egy ilyen szabvány, de a régi (ATA, U-ATA) winchesterek esetén a mobil-racket nem szabad ki vagy bekapcsolni működő windows alatt (Linux alatt más a helyzet)

[szerkesztés] Tulajdonságok

A SATA 3 Gbit/sec per eszköz sebességgel tud kommunikálni. Csak 4 jelvonalat használ, sokkal kompaktabb és olcsóbb mint a PATA. Lehetőség van a hot swappingra és NCQ-ra. Van egy speciális csatlakozó (eSATA) mellyel lehetőség van külső eszközöket csatolni. A SATA eszközök csatlakoztathatóak a Serial Attached SCSI (SAS) csatlakozókhoz és ugyanazon a kábelen kommunikálnak, mint a SAS lemezek. Viszont a SAS lemezek nem csatolhatóak SATA csatlakozókhoz.

[szerkesztés] SATA 1,5 Gbit/s

Az első generációs SATA csatlakozók SATA/150 vagy SATA I néven futottak és 1,5 Gbit/s sebességgel kommunikáltak. Az aktuális kódolatlan átviteli sebesség 1,2 Gbit vagy 150 MB/s. Tényleges működés közben a SATA/150 és a PATA/133 különbsége alig észrevehető. Mindazonáltal az újabb SATA eszközök erősen ajánlották egy SATA multitask környezet kialakítását. Összehasonlításképpen a modern asztali merevlemezek átviteli sebessége maximum ~100 MB/s, mely bőven benne van a működési sebességében még a régi PATA/133 eszközöknek is.

A kezdeti időszak alatt a SATA/150 véglegesítése után mindegyik adapter és meghajtógyártó használt egy „híd chipet”, hogy a létező PATA terveket integrálja a SATA-ba. Az áthidalt meghajtóknak van egy SATA csatlakozójuk és tartalmazhatják bármelyik vagy mindkét fajta energia csatlakozót, és azonosan működik mindkét módon. Néhány SATA eszköz nem kapott megfelelő támogatást mint például az NCQ. Az áthidalt eszközök fokozatosan felváltják a csak SATA eszközöket.

[szerkesztés] SATA 3,0 Gbit/s

A SATA/150 bemutatása után sok hiányosságot fedeztek fel az eredeti SATA-ban. Alkalmazási szinten a SATA működése közben, amikor PATA interfészt emulál, csak egyetlen függőben lévő átvitelt tud kezelni egy időben. A SCSI lemezeknek nagyobb előnyük van az SCSI-támogatott többszörös kérésekben, melyek újra kérik a meghajtót, hogy optimalizálja a válaszidőt. A sorbarendező parancsot hozzáadták a SATA alap parancsaihoz. Az NCQ egy választható lehetőség és használható mind SATA/1,5 Gbit mind SATA/3,0 Gbit/s-os eszközökben is.

Az első generációs SATA eszközök alig voltak gyorsabbak, mint a párhuzamos ATA/133 eszközök. Tehát a 3,0 Gbit/s-es jelző arányát hozzáadták a fizikai réteghez, melynek eredménye a 150 MB/s-ról 300 MB/s-ra való gyorsulás lett. A SATA/300 átviteli sebessége kielégíti a meghajtó átviteli sebességét, mivel hogy a leggyorsabb asztali merevlemez is éppen, hogy telíti a SATA/150-es vonalat. Ezért van az, hogy az 1,5 Gbit/s-os átvitelt csak a második generációs tudja kielégíteni. A SATA 3,0 Gbit/s-on veszteség nélkül képes hosszantartóan működni.

A SATA/1,5 és a SATA/3,0 közötti kompatibilitás fontos, ezért a SATA/300-ban van egy visszakapcsoló szekvencia, ami SATA/1,5-be állítja az átvitelt, mikor olyan eszközzel kommunikál. A gyakorlatban néhány régebbi SATA vezérlő nem valósítja meg a megfelelő SATA sebesség-kritériumokat. Az érintett rendszerekben a felhasználónak kell kézzel átállnia SATA 3,0-ról SATA 1,5-re egy jumper segítségével. Ismertek a hibás chipsetek, köztük a VIA VT8237 és a VT8237R déli hidat, a VIA VT6420 és a VT642L önálló SATA kontrollert. A SiS 760 és 964 chipsetek is tartalmazzák ezt a hibát, de egy frissített SATA vezérlő ROM-mal ezt javították.

[szerkesztés] SATA 6,0 Gbit/s

A SATA tervezetben szerepel egy 6,0 Gbit/s-os szabvány. A SATA 3,0 Gbit/s már most is a határán van. A 6,0 Gbit/s szabványt kombinálták port megosztással, hogy több meghajtót lehessen egy Serial ATA porthoz kapcsolni. Egy napon majd a „mozdulatlan” meghajtók mint pl a RAM meghajtók lesznek a leggyorsabbak.

[szerkesztés] Kábelek és csatlakozók

A SATA táp- és adatkábele kívülről a legszembetűnőbb változás a párhuzamos ATA-hoz képest. A párhuzamos ATA-tól eltérően ugyanazt a kábelt és csatlakozókat használja az asztali és a hordozható számítógép meghajtója, ezért nincs szükség ilyen átalakító adapter használatára.

Tű # Funkció
1 Földelés
2 A+
3 A−
4 Földelés
5 B−
6 B+
7 Földelés
7-tűs Serial ATA adatkábel.
7-tűs Serial ATA adatkábel.

A SATA szabvány szerinti adatkábel 7 erű (ebből 3 a földelés és 4 az aktív adatvezeték 2 párban), a végén a csatlakozó 8mm széles. A kábel 1 m hosszú lehet. A régebbi, PATA szabványú szalagkábel 40 vagy 80 vezetéket tartalmaz és maximum 45 cm hosszú lehet, ezért a SATA kábelek kisebb helyet foglalnak, ami számítógép zárt térében javítja a levegő áramlását, egyszerűbbé teszi a hűtést. A SATA kábelek a PATÁ-tól könnyebben kihúzhatóak (részben a hot swap lehetősége miatt), de lehetőség van fix, biztonsági rögzítésre is.

Tű # Funkció
1–3 3.3V
4–6 Földelés
7–9 5V
10 Földelés
11 Késleltetett indítás
(csak támogatott meghajtókban)
12 Földelés
13–15 12V
Egy 15-tűs Serial ATA áramcsatlakozó.
Egy 15-tűs Serial ATA tápcsatlakozó.

A SATA szabvány egyúttal a tápkábelt is specifikálta. Mint az adatkábel, ez is egy vékony csatlakozót tartalmaz, azonban ez szélesebb, hogy véletlenül se erőltessék bele rossz csatlakozóba. A SATA eszközök csak SATA tápkábellel tudnak csatlakozni, a 4 tűs Molexszel nem (bár egyes SATA eszközökben az is megtalálható). Sokan kritizálták a SATA tápkábelt gyenge, könnyen törő műanyag anyaga miatt. A látszólag nagyszámú érintkezőt arra használja, hogy három különböző feszültséget szállítson: 3,3 V, 5 V és 12 V. Minden egyes feszültséget 3 egymás melletti érintkező szállítja, további 3 érintkező pedig a földelésre szolgál. Az érintkezők 1,5 A-re méretezettek. Feszültségenként 1-1 érintkező felelős a hotplugért.

Átalakító segítségével a 4 tűs Molex csatlakozót SATA csatlakozóvá lehet alakítani. Azonban a 4 tűs Molex csatlakozó nem tud 3,3 V-ot előállítani, ezek az átalakítók csak 5 V-os és 12 V-ot képesek előállítani és a 3,3 V-os csatlakozót szabadon hagyják. Így ilyen átalakítóval 3,3 V-ot használó eszközöket nem tudunk használni. Részben ezért a legtöbb gyártók kerüli a 3,3 V-os ág használatát. Ilyenkor használhatatlan a hotplug, amelyet az előző paragrafusban említettünk.

Néhány, elsősorban szerverekbe szánt merevlemez támogatja a késleltetett indítást, azaz, hogy a rendszer indításakor ne egyszerre, hanem egymás után induljanak el az merevlemezek. Sok egyszerre induló meghajtó ugyanis nagyon leterheli a tápegységet, mivel a merevlemezek elinduláskor a tányérok felpörgetéséhez nagy áramokat vesznek fel.

[szerkesztés] Külső SATA (eSATA)

2004 közepén szabványosították az eSATA (external SATA) különböző kábeleit, a csatlakozókat, és jelszinteket:

  • Minimum kimenő feszültségkülönbség növekedett: 400–600 mV helyett 500–600 mV.
  • Minimum bejövő feszültségkülönbség csökkent: 325–600 mV helyett 240–600 mV.
  • Azonosító protokoll és logikai jelzés: (vonal/átvivő-réteg és a feletti), lehetőség van SATA eszközt a külső csatlakozóhoz kapcsolni minimális átalakítással.
  • Maximum kábel hossz 2 m (USB-nél és FireWirenél nagyobb távolság is lehetséges)

Az eSATA-t a külső tárolók piacára szánták, amelyet akkor az USB és a FireWire uralt. A legtöbb FireWire vagy USB csatlakozójú külső merevlemez esetében szükég volt egy átalakítóra a PATA és SATA csatolójú meghajtók, és a külső port között, ez az átalakítás azonban ront az átvitel sebességén. USB 2.0 esetén például a meghajtó sebessége nagyjából 2/3-ra csökken. Modern merevlemezek esetében az USB szűk keresztmetszet. A FireWire izokrón átviteli módjával hatékonyabb, még a lassabb FireWire 400-as is lényegesen gyorsabb mint az USB 2, de ez még mindig egy szűk keresztmetszet a gyors meghajtók, de főleg a RAID tömbök számára. Néhány single disk több mint 100 MB/s sebességre képes USB 2.0-val vagy FireWire 400-zal. Néhány alacsony szintű meghajtó jellemző mint a S.M.A.R.T. USB vagy FireWire hídon keresztül nem érhető el, az eSATA-nál ezek a problémák nem merülnek fel.

Az eSATA-nak együttesen kellene szerepelnie az USB 2.0 és a FireWire csatlakozókkal, több érv is e mellett szól. Az USB és a FireWire portok a számítógépen és sok fogyasztói eszközön garantálják a nagy fogyasztói piacot nekik. Kis eszközök áram ellátását az USB vagy a Firewire port is tudja biztosítani. Az eSATA port viszont nem ad elegendő áramot, ezért kevesebben érdeklődnek iránta.

2007-től, egy eSATA külső meghajtó tartalmazni fog egy passzív eSATA-SATA átalakítót, hogy olyan asztali gépekhez is csatolható legyen, amelyek nem tartalmaznak eSATA portot vagy szükség van egy másikra. Az asztali számítógépek bővíthetők lesznek egy eSATA host bus adapterrel (HBA), amíg a laptopok pedig bővítő kártyákkal, és a külső kártya verziójával a eSATA HBA-nak. Passzív átalakítókkal a kábel hossz 1 méterre csökken a megfelelő eSATA jelerősség miatt. A maximum sebessége a külső SATA eszközöknek 115 MB/s.

A vállalkozások és a szerverpiac annyira nem érdeklődik az eSATA iránt, mert már szabványosítottak egy különfejlesztésű Serial Attached SCSI (SAS) interfészt. Melynek extra lehetőségei vannak távoli elérésre, vonali redundanciára és vonalfigyelésre. Az eSATA hotplug lehetősége és a fogyasztó-szint ár-szint kombinációja egy nagyobb piacot jelent mint az gondolnák.

[szerkesztés] SATA és PATA

Eszköz szinten a SATA és PATA eszközök teljesen inkompatibilisek – képtelenek egymással kommunikálni. Az alkalmazási szinten a SATA eszközöknek úgy kell kinézniük és működniük, mint a PATA eszközök. A korai alaplapok SATA megvalósítása a visszamaradt kompatibilitás miatt lehetővé tette a SATA meghajtóknak, hogy tartalék PATA meghajtóként működjenek, még az operációs rendszer támogatása nélkül is.

A közös öröksége a SATA parancscsoportnak, hogy elterjedtek az olcsó PATA-ból SATA összekötő-chipek. Az összekötő chipeket PATA meghajtókon sokszor használták hardverkulcsként. Amikor a PATA meghajtóhoz csatlakozik, egy eszközoldali kulcs engedélyezi a PATA meghajtónak, hogy SATA meghajtóként működjön. A gazda oldali kulcsok lehetővé teszik, hogy az alaplap PATA port része SATA gazda portként működjön.

A működő mellékletek rendelkezésre állnak PATA és SATA meghajtókhoz is. Vannak PCI kártyák, amelyek SATA csatlakozót tartalmaznak, hogy olyan gépekhez is csatolhassanak amelyekben nincs SATA csatlakozó.

[szerkesztés] SATA és SCSI

A SCSI jelenleg nagyobb átviteli sebességet kínál, mint a SATA, de a komplexebb buszrendszer drágább előállítási költséggel jár. Néhány meghajtógyártó hosszabb garanciát vállal a SCSI eszközökért, mindazonáltal ez nagyobb energiaráfordítást jelent, mintha PATA vagy SATA meghajtók lennének. A SCSI meghajtók lehetőséget adnak több meghajtó csatlakoztatására (több csatornát használ: 7 vagy 15 meghajtót csatornánként), a SATA pedig 1 meghajtót tud egyszerre csatlakoztatni, hacsak nem használ port sokszorosítót.

A SATA 3,0 Gbit/s maximum 300 MB/s per eszköz sebességet tesz lehetővé, az SCSI pedig maximum 320 MB/s-ot. Tehát a SCSI meghajtók jobb eredményt érnek el a SATA-nál a kapcsolat/kapcsolatbontás és a jobb teljesítmény miatt. A SATA eszközök kompatibilisek a SAS rendszerrel, azonban ez visszafelé nem teljesül.

A SCSI, SAS, és Fibre Channel meghajtók átlagosan drágábbak, mert szerverekben és gépparkokban használják őket. A kevésbé drága ATA és SATA rendszereket az otthoni gépekhez fejlesztették, ezért kevésbé tartják megbízhatónak őket. Ahogy ez a két világ átfedésbe került a SATA esetében, a megbízhatóság szó ellentmondásossá válik. A SATA meghajtók megbízhatósága a fejegység, a lemezek és a gyártó technológia fejlődése miatt javult és nem egy bizonyos interface miatt.

[szerkesztés] Az eSATA összehasonlítása más külső sinekkel

Nyers sávszélesség (Mbit/s) Átviteli sebesség (MB/s) Max. kábel hossz. (m) Áramot közvetít Eszköz per csatorna
SAS 3000 300 8 Nem 4
eSATA 3000 300 2 Nem 1 (15 port sokszorosítóval)
SATA 300 3000 300 1 Nem 1 per vonal
SATA 150 1500 150 1 Nem 1 per vonal
PATA 133 1064 133 0,46 Nem 2
FireWire 800 786 98 4,5[1] Igen (12–25 V, 15 W) 63
FireWire 400 393 49 4,5[1] Igen (12–25 V, 15 W) 63
USB 2.0 480 ≈ 40 5[2] Igen (5 V, 2,5 W) 127
USB 3.0 4800 ? ? Igen (5 V, 2,5 W) 127
Ultra-320 SCSI 2560 320 12 Nem 16
Fibre Channel
rézkábelen		 4000 400 12 Nem 126
(16777216 switch-csel)
Fibre Channel
optikán		 10520 2000 2–50 000 Nem 126
(16777216 switch-csel)

A PATA-tól eltérően a SATA és az eSATA támogatják a 'hot swapping'-ot. Habár ez a tulajdonság megfelelő támogatást igényel a gazdánál, eszköznél és a működő rendszer szintjén. Általában, az összes SATA meghajtó támogatja a 'hot swappingot', de a szükséges támogatás nem közös az elosztó adapterekben.

Az USB lehetővé teszi a hot swappingot, amit gyakorlatilag minden általános operációs rendszer támogat. Mindazonáltal az USB központú tároló hardver néha adatvesztést okozhat, mikor szétkapcsolják. Ez a probléma média lejátszókkal, flash memóriát alkalmazó fényképezőkkel és a 2.5" mobil USB meghajtókkal fordul elő. A firmware meghibásodása és az adatveszteség néha vezethet hibás leforgáshoz és teljesítmény csökkenéshez, amikor a meghajtót vagy az eszközt eltávolítják az USB portból anélkül, hogy először eszközleállítást kezdeményezne a számítógép operációs rendszerén keresztül.

A SCSI meghajtókat csak SCA-2-es konnektorokkal lehet hot swapolni. Sok szerver és RAID rendszer támogatja a hot swapot. A SCA-2-es csatlakozókat megelőző szabvány SCSI nem tartalmazott hot swapot, de gyakorlatban a legtöbb RAID implementáció már támogatja.

[szerkesztés] Feljegyzések és referenciák

  1. ^ a b 16 cables can be daisy chained up to 72 m
  2. ^ USB hubs can be daisy chained up to 25 m

[szerkesztés] Külső hivatkozások

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Serial ATA témájú médiaállományokat.
A lap eredeti címe: „http://hu.wikipedia.org/wiki/Serial_ATA”