sata pata ram что это
P-ATA — что это в компьютере?
Приветствую. Данные от материнки к жесткому диску передаются по кабелю. Раньше — по параллельному, а сегодня — по последовательному. В теории параллельно должно быть быстрее, но на практике видим совсем обратную ситуацию.
P-ATA — что это такое?
Стандарт IDE интерфейса для подключения жестких дисков, CD/DVD приводов к материнской плате.
Кстати IDE был создан компанией Western Digital еще в 1986 году. Основной особенностью было то, что теперь вся управляющая электроника теперь расположена на жестком диске, а не на отдельной плате.
На самом деле раньше стандарт назывался просто ATA, но когда появился более новый стандарт Serial ATA (SATA), то был переименован в Parallel ATA.
ATA расшифровывается как Advanced Technology Attachment.
На самом деле, чтобы понять разницу или что это такое, то достаточно написать что P-ATA это старый способ подключения дисков, а SATA — новый (появился в 2003).
Кратко по поводу скоростей:
Важно понимать: SATA позволяет передавать данные на большой скорости, но жесткие диски так не умеют. Так умеет SSD, по нему вот скорость уже может быть 500 мб/с на чтение и запись. Также важно знать что есть ревизии SATA, первая — скорость до 150, вторая — до 300, а третья — до 600. Даже у лучших SSD нет скорости в 600, примерно 550 (например Samsung PRO).
Кабели PATA были неудобные, большие, а информация по ним передавалась медленно, на один кабель можно было подключить два устройства, но скорость могла упасть, а еще нужно было вручную выставлять кто первый кто второй должен загружаться (master/slave). Было два типа кабеля — 40-ка жильный и 80-ти жильный:
Отличались скоростью, первый еще можно было применять для подключения CD/DVD-приводов, но для жестких лучшим решением был именно второй тип. На самом деле, там где больше жилок — там просто поставили заземляющие контакты, при помощи которых стало возможным увеличить частоту передачи данных без возникновения ошибок.
При помощи кабеля PATA подключатся вот такой жесткий диск IDE:
Вообще на самом деле такие кабеля всегда назывались не PATA, а просто IDE, хоть это и не совсем верно, но сути не меняет.
Куда подключался кабель — думаю догадались, а стрелочкой показано куда подключалось питание. А вот на материнской плате тоже — были большие неудобные разьемы:
Я даже помню, что порой вытащить оттуда кабель и чтобы не повредить плату — еще та наука..
И подключались так диски очень долгое время, пока не пришел SATA — не сказать что жесткие диски стали в несколько раз быстрее, просто быстрее — да, плюс там были новые технологии еще (например технология повышения быстродействия NCQ). Кабель SATA выглядит намного меньше и удобнее, а команды передаются не параллельно, а последовательно:
Обычный жесткий диск, но уже современный, то есть SATA:
Стрелочкой — куда подключается кабель, а рядом — разьем для подключения питания. Как видите — он тоже изменился.
Что такое кабель Serial ATA (SATA)?
Serial ATA заменяет Parallel ATA в качестве предпочтительного стандарта IDE для подключения устройств хранения внутри компьютера. Устройства хранения SATA могут передавать данные на остальную часть компьютера и с нее намного, намного быстрее, чем аналогичное устройство PATA.
PATA иногда называют просто IDE. Если вы видите, что SATA используется в качестве противоположного термина с IDE, это просто означает, что обсуждаются кабели или соединения Serial и Parallel ATA.
Различия кабелей SATA и PATA
По сравнению с Parallel ATA, Serial ATA также обладает преимуществами более дешевой стоимости кабелей и возможностью горячей замены устройств. Горячая замена означает, что устройства могут быть заменены без отключения всей системы. Для устройств PATA необходимо выключить компьютер перед заменой жесткого диска.
В то время как диски SATA поддерживают горячую замену, устройство, использующее его, также должно, как и операционная система.
Сами кабели SATA намного меньше, чем толстые ленточные кабели PATA. Это означает, что ими легче управлять, потому что они не занимают так много места и могут быть легче связаны, если это необходимо. Более тонкий дизайн также улучшает воздушный поток внутри корпуса компьютера.
Максимальная длина кабеля PATA составляет всего 18 дюймов (1,5 фута). Кабели SATA могут быть длиной до 1 метра (3,3 фута). Однако, хотя к кабелю данных PATA может быть подключено два устройства одновременно, кабель SATA позволяет использовать только одно.
Некоторые операционные системы Windows не поддерживают устройства SATA, такие как Windows 95 и 98. Однако, поскольку эти версии Windows устарели, это не должно вызывать беспокойства сегодня. Другим недостатком жестких дисков SATA является то, что им иногда требуется специальный драйвер устройства, чтобы компьютер мог начать считывать данные с него и записывать на него данные.
Подробнее о кабелях и разъемах SATA
Внешние жесткие диски также можно использовать с подключениями SATA, учитывая, конечно, что сам жесткий диск также имеет подключение SATA. Это называется eSATA. Это работает так, что внешний диск подключается к разъему eSATA на задней панели компьютера рядом с другими отверстиями для таких устройств, как монитор, сетевой кабель и порты USB. Внутри компьютера такое же внутреннее SATA-соединение осуществляется с материнской платой, как если бы жесткий диск был закреплен внутри корпуса.
Диски eSATA поддерживают горячую замену так же, как и внутренние диски SATA.
Большинство компьютеров не поставляются с предварительно установленным соединением eSATA на задней панели корпуса. Тем не менее, вы можете купить кронштейн самостоятельно довольно дешево. Например, стоимость 2-портового внутреннего кронштейна Monoprice от SATA до eSATA составляет менее 640 рублей.
Однако, одна оговорка с внешними жесткими дисками SATA заключается в том, что кабель не передает энергию, а только передает данные. Это означает, что в отличие от некоторых внешних USB-накопителей, дискам eSATA требуется адаптер питания, который подключается к передней стенке системного блока.
Конвертация кабелей SATA
Существуют различные адаптеры, которые можно приобрести, если вам необходимо преобразовать кабель более старого типа в SATA или преобразовать SATA в другой тип подключения.
Например, если вы хотите использовать жесткий диск SATA через USB-соединение, например, чтобы стереть диск, просмотреть данные или выполнить резервное копирование файлов, вы можете купить адаптер SATA to USB. Через AliExpress вы можете получить что-то вроде этого SATA/PATA/IDE Drive to USB Adapter Кабель-переходник именно для этой цели.
Есть также конвертеры Molex, которые вы можете использовать, если ваш источник питания не обеспечивает 15-контактное кабельное соединение, необходимое для питания внутреннего жесткого диска SATA. Эти кабельные адаптеры довольно недороги, например, от Micro SATA Cables.
Разница между SATA и PATA
Ключевая разница: ATA обозначает erial ATA, тогда как PATA обозначает Parallel ATA. Оба они относятся к двум различным способам кодирования и передачи данных в электронном виде. Скорость передачи данн
Содержание:
PATA расшифровывается как Parallel ATA. Это предшествует SATA-1 более чем на десятилетие. SATA и PATA, оба могут быть описаны как интерфейсные устройства, которые подключают жесткие диски, оптические диски к материнской плате компьютера. Соединение осуществляется с помощью хост-адаптера. PATA обозначает параллельный интерфейс с каждой панелью, обеспечивающей поддержку максимум двух устройств и длиной кабеля 0,5 метра. Это был доминирующий протокол интерфейса ПК для настольных ПК. Он прошел несколько этапов эволюции. Он использует 5-вольтовую сигнализацию, и, следовательно, он не сравнится с современными низковольтными чипами. Другая проблема с PATA касается его широкого кабеля, который представляет собой плоскую 18-дюймовую ленту. Таким образом, становится очень трудно проложить кабель внутри шасси.
SATA часто предпочтительнее PATA из-за различных преимуществ, таких как повышенная скорость передачи данных, простота управления кабелями и длины кабелей, увеличенный воздушный поток внутри корпуса компьютера и т. Д. Однако преимущества SATA по сравнению с PATA включают:
Кабель позволяет одновременно подключать только один жесткий диск SATA. Однако кабель PATA позволяет подключать два жестких диска PATA к одному кабелю.
Сравнение между SATA и PATA:
PATA
SATA
Параллельное приложение передовых технологий.
Для чего нужны кабеля и разъемы PATA?
PATA сокращение от Parallel ATA. Это стандарт IDE интерфейса для подключения устройств хранения, таких как жесткие диски и оптические приводы, к материнской плате. Относится к старым типам кабелей и разъемов. Термин Parallel ATA раньше назывался ATA. ATA был переименован в Parallel ATA, когда появился новый стандарт Serial ATA (SATA).
Несмотря на то, что PATA и SATA это стандарт IDE, кабели и слоты PATA (формально ATA) часто называют просто кабелями и разъемами IDE. Это не правильное наименование, но оно очень популярно.
Физическое описание кабелей и разъемов PATA
Некоторые провода имеют дополнительный разъем посередине провода для подключения еще одного жесткого диска PATA или дисковода оптических дисков.
Выпускаются в 40 или 80-проводных экземплярах. Новые устройства хранения данных PATA, требуют использования более мощного 80-пинового кабеля для соответствия определенным требованиям к скорости. Оба типа интерфейсов имеют 40-контактный разъем и выглядят практически одинаково, поэтому их отличие может быть затруднено. Разъемы на 80-пиновом кабеле будут черного, серого и синего цветов, в то время как разъемы на 40-пиновом кабеле будут только черными.
Технические характеристики интерфейса
Диски ATA-4 или UDMA-33 могут передавать данные с максимальной скоростью 33 МБ/с. Интерфейс ATA-6 поддерживают скорости до 100 МБ/с и могут называться накопителями PATA/100.
Кабельные адаптеры
Возможно, вам придется использовать старое устройство в более новой системе, которая имеет только SATA интерфейс. Или может потребоваться сделать обратное и использовать более новое устройство SATA на старом компьютере, который поддерживает PATA. Например, вы хотите подключить оптический привод PATA к компьютеру, чтобы выполнять сканирование на наличие вирусов или создавать резервные копии файлов.
Используйте адаптер SATA-Molex:
Используйте адаптер IDE & USB для подключения старого жесткого диска к компьютеру через USB. Одним из примеров такого адаптера является C2G IDE или кабель адаптера привода Serial ATA.
Плюсы и минусы SATA & PATA
Поскольку это старая технология, большинство дискуссий об этих интерфейсах будут сводится на выбор новых технологий SATA.
Данные кабеля большие по сравнению с проводами SATA. Это затрудняет связывание и управление интерфейсом, когда он прокладывается поверх других девайсов. Большой кабель PATA затрудняет охлаждение компонентов компьютера, поскольку воздушный поток должен проходить через больший провод, что не проблема тонким современным кабелям.
Провод PATA также дороже, чем кабели нового поколения, потому что их производство обходится дороже, даже когда SATA провод считается новее.
Преимущество SATA перед старым интерфейсом состоит в том, что SATA поддерживают горячую замену, а это означает, что не нужно выключать устройство перед его отключением. Если по какой-либо причине необходимо извлечь жесткий диск PATA, сначала необходимо полностью отключить компьютер.
По этому внешние устройства старого поколения используют технологию USB.
Введение в SSD. Часть 2. Интерфейсная
В прошлой части цикла «Введение в SSD» мы рассказали про историю появления дисков. Вторая часть расскажет про интерфейсы взаимодействия с накопителями.
Общение между процессором и периферийными устройствами происходит в соответствии с заранее определенными соглашениями, называемыми интерфейсами. Эти соглашения регламентируют физический и программный уровень взаимодействия.
Интерфейс — совокупность средств, методов и правил взаимодействия между элементами системы.
Физическая реализация интерфейса влияет на следующие параметры:
Параллельные и последовательные порты
По способу обмена данными порты ввода-вывода делятся на два типа:
Параллельные порты, на первый взгляд, отлично масштабируются: больше сигнальных линий — больше бит передается за раз и, следовательно, выше пропускная способность. Тем не менее, из-за увеличения количества сигнальных линий между ними возникает интерференционное взаимодействие, приводящее к искажению передаваемых сообщений.
Последовательные порты — противоположность параллельным. Отправка данных происходит по одному биту за раз, что сокращает общее количество сигнальных линий, но усложняет контроллер ввода-вывода. Контроллер передатчика получает машинное слово за раз и должен передавать по одному биту, а контроллер приемника в свою очередь должен получать биты и сохранять в том же порядке.
Малое количество сигнальных линий позволяет без помех увеличивать частоту передачи сообщения.
Small Computer Systems Interface (SCSI) появился в далеком 1978 году и был изначально разработан, чтобы объединять устройства различного профиля в единую систему. Спецификация SCSI-1 предусматривала подключение до 8 устройств (вместе с контроллером), таких как:
Изначально SCSI имел название Shugart Associates System Interface (SASI), но стандартизирующий комитет не одобрил бы название в честь компании и после дня мозгового штурма появилось название Small Computer Systems Interface (SCSI). «Отец» SCSI, Ларри Баучер (Larry Boucher) подразумевал, что аббревиатура будет произноситься как «sexy», но Дал Аллан (Dal Allan) прочитал «sсuzzy» («скази»). Впоследствии произношение «скази» прочно закрепилось за этим стандартом.
В терминологии SCSI подключаемые устройства делятся на два типа:
Используемая топология «общая шина» накладывает ряд ограничений:
Устройства на шине идентифицируются по уникальному номеру, называемому SCSI Target ID. Каждый SCSI-юнит в системе представлен минимум одним логическим устройством, адресация которого происходит по уникальному в пределах физического устройства номеру Logical Unit Number (LUN).
Команды в SCSI отправляются в виде блоков описания команды (Command Descriptor Block, CDB), состоящих из кода операции и параметров команды. В стандарте описано более 200 команд, разделенных в четыре категории:
Дальнейшее усовершенствование SCSI (спецификации SCSI-2 и Ultra SCSI) расширило список используемых команд и увеличило количество подключаемых устройств до 16-ти, а скорость обмена данными по шине до 640 МБ/c. Так как SCSI — параллельный интерфейс, повышение частоты обмена данными было сопряжено с уменьшением максимальной длины кабеля и приводило к неудобству в использовании.
Начиная со стандарта Ultra-3 SCSI появилась поддержка «горячего подключения» — подключение устройств при включенном питании.
Первым известным SSD диском с интерфейсом SCSI можно считать M-Systems FFD-350, выпущенный в 1995 году. Диск имел высокую стоимость и не имел широкой распространенности.
В настоящее время параллельный SCSI не является популярным интерфейсом подключения дисков, но набор команд до сих пор активно используется в интерфейсах USB и SAS.
ATA / PATA
Интерфейс ATA (Advanced Technology Attachment), так же известный как PATA (Parallel ATA) был разработан компанией Western Digital в 1986 году. Маркетинговое название стандарта IDE (англ. Integrated Drive Electronics — «электроника, встроенная в привод») подчеркивало важное нововведение: контроллер привода был встроен в привод, а не на отдельной плате расширения.
Решение разместить контроллер внутри привода решило сразу несколько проблем. Во-первых, уменьшилось расстояние от накопителя до контроллера, что положительным образом повлияло на характеристики накопителя. Во-вторых, встроенный контроллер был «заточен» только под определенный тип привода и, соответственно, был дешевле.
ATA, как и SCSI, использует параллельный способ ввода-вывода, что отражается на используемых кабелях. Для подключения дисков с использованием интерфейса IDE необходимы 40-жильные кабели, также именуемые шлейфами. В более поздних спецификациях используются 80-жильные шлейфы: более половины из которых — заземления для уменьшения интерференции на высоких частотах.
На шлейфе ATA присутствует от двух до четырех разъемов, один из которых подключается в материнскую плату, а остальные — в накопители. При подключении двух устройств одним шлейфом, одно из них должно быть сконфигурировано как Master, а второе — как Slave. Третье устройство может быть подключено исключительно в режиме «только чтение».
Положение перемычки задает роль конкретного устройства. Термины Master и Slave по отношению к устройствам не совсем корректны, так как относительно контроллера все подключенные устройства — Slaves.
Особенным нововведением в ATA-3 считается появление Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.). Пять компаний (IBM, Seagate, Quantum, Conner и Western Digital) объединили усилия и стандартизировали технологию оценки состояния накопителей.
Поддержка твердотельных накопителей появилась с четвертой версии стандарта, выпущенной в 1998 году. Эта версия стандарта обеспечивала скорость обмена данными до 33.3 МБ/с.
Стандарт выдвигает жесткие требования к шлейфам ATA:
Стандарт Serial ATA (SATA) был представлен 7 января 2003 года и решал проблемы своего предшественника следующими изменениями:
Шестнадцать сигнальных линий для передачи данных в ATA были заменены на две витые пары: одна для передачи, вторая для приема. Коннекторы SATA спроектированы для большей устойчивости к множественным переподключениям, а спецификация SATA 1.0 сделала возможным «горячее подключение» (Hot Plug).
Некоторые пины на дисках короче, чем все остальные. Это сделано для поддержки «горячей замены» (Hot Swap). В процессе замены устройство «теряет» и «находит» линии в заранее определенном порядке.
Чуть более, чем через год, в апреле 2004-го, вышла вторая версия спецификации SATA. Помимо ускорения до 3 Гбит/с в SATA 2.0 ввели технологию Native Command Queuing (NCQ). Устройства с поддержкой NCQ способны самостоятельно организовывать порядок выполнения поступивших команд для достижения максимальной производительности.
Последующие три года SATA Working Group работала над улучшением существующей спецификации и в версии 2.6 появились компактные коннекторы Slimline и micro SATA (uSATA). Эти коннекторы являются уменьшенной копией оригинального коннектора SATA и разработаны для оптических приводов и маленьких дисков в ноутбуках.
Несмотря на то, что пропускной способности второго поколения SATA хватало для жестких дисков, твердотельные накопители требовали большего. В мае 2009 года вышла третья версия спецификации SATA с увеличенной до 6 Гбит/с пропускной способностью.
Особое внимание твердотельным накопителям уделили в редакции SATA 3.1. Появился коннектор Mini-SATA (mSATA), предназначенный для подключения твердотельных накопителей в ноутбуках. В отличие от Slimline и uSATA новый коннектор был похож на PCIe Mini, хотя и не был электрически совместим с PCIe. Помимо нового коннектора SATA 3.1 мог похвастаться возможностью ставить команды TRIM в очередь с командами чтения и записи.
Команда TRIM уведомляет твердотельный накопитель о блоках данных, которые не несут полезной нагрузки. До SATA 3.1 выполнение этой команды приводило к сбросу кэшей и приостановке операций ввода-вывода с последующим выполнением команды TRIM. Такой подход ухудшал производительность диска при операциях удаления.
Спецификация SATA не успевала за бурным ростом скорости доступа к твердотельным накопителям, что привело к появлению в 2013 году компромисса под названием SATA Express в стандарте SATA 3.2. Вместо того, чтобы снова удвоить пропускную способность SATA, разработчики задействовали широко распространенную шину PCIe, чья скорость превышает 6 Гбит/с. Диски с поддержкой SATA Express приобрели собственный форм-фактор под названием M.2.
«Конкурирующий» с ATA стандарт SCSI тоже не стоял на месте и всего через год после появления Serial ATA, в 2004, переродился в последовательный интерфейс. Имя новому интерфейсу — Serial Attached SCSI (SAS).
Несмотря на то, что SAS унаследовал набор команд SCSI, изменения были значительные:
Максимальное количество одновременно подключенных устройств в SAS-домене по спецификации превышает 16 тысяч, а вместо SCSI ID для адресации используется идентификатор World-Wide Name (WWN).
WWN — уникальный идентификатор длиной 16 байт, аналог MAC-адреса для SAS-устройств.
Несмотря на схожесть разъемов SAS и SATA, эти стандарты не являются полностью совместимыми. Тем не менее, SATA-диск может быть подключен в SAS-коннектор, но не наоборот. Совместимость между SATA-дисками и SAS-доменом обеспечивается при помощи протокола SATA Tunneling Protocol (STP).
Первая версия стандарта SAS-1 имеет пропускную способность 3 Гбит/с, а самая современная, SAS-4, улучшила этот показатель в 7 раз: 22,5 Гбит/с.
Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) — последовательный интерфейс для передачи данных, появившийся в 2002 году. Разработка была начата компанией Intel, а впоследствии передана специальной организации — PCI Special Interest Group.
Последовательный интерфейс PCIe не был исключением и стал логическим продолжением параллельного PCI, который предназначен для подключения карт расширения.
PCI Express значительно отличается от SATA и SAS. Интерфейс PCIe имеет переменное количество линий. Количество линий равно степеням двойки и колеблется в диапазоне от 1 до 16.
Термин «линия» в PCIe обозначает не конкретную сигнальную линию, а отдельный полнодуплексный канал связи, состоящий из следующих сигнальных линий:
«Аппетиты» твердотельных накопителей растут очень быстро. И SATA, и SAS не успевают увеличивать свою пропускную способность, чтобы «угнаться» за SSD, что привело к появлению SSD-дисков с подключением по PCIe.
Хотя PCIe Add-In карты прикручиваются винтом, PCIe поддерживает «горячую замену». Короткие пины PRSNT (англ. present — присутствовать) позволяют удостовериться, что карта полностью установлена в слот.
Твердотельные накопители, подключаемые по PCIe регламентируются отдельным стандартом Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification и воплощены в множестве форм-факторов, но о них мы расскажем в следующей части.
Удаленные накопители
При создании больших хранилищ данных появилась потребность в протоколах, позволяющих подключить накопители, расположенные вне сервера. Первым решением в этой области был Internet SCSI (iSCSI), разработанный компаниями IBM и Cisco в 1998 году.
Идея протокола iSCSI проста: команды SCSI «оборачиваются» в пакеты TCP/IP и передаются в сеть. Несмотря на удаленное подключение, для клиентов создается иллюзия, что накопитель подключен локально. Сеть хранения данных (Storage Area Network, SAN), основанная на iSCSI, может быть построена на существующей сетевой инфраструктуре. Использование iSCSI значительно снижает затраты на организацию SAN.
У iSCSI существует «премиальный» вариант — Fibre Channel Protocol (FCP). SAN с использованием FCP строится на выделенных волоконно-оптических линиях связи. Такой подход требует дополнительного оптического сетевого оборудования, но отличается стабильностью и высокой пропускной способностью.
Существует множество протоколов для отправки команд SCSI по компьютерным сетям. Тем не менее, есть только один стандарт, решающий противоположную задачу и позволяющий отправлять IP-пакеты по шине SCSI — IP-over-SCSI.
Большинство протоколов для организации SAN используют набор команд SCSI для управления накопителями, но есть и исключения, например, простой ATA over Ethernet (AoE). Протокол AoE отправляет ATA-команды в Ethernet-пакетах, но в системе накопители отображаются как SCSI.
С появлением накопителей NVM Express протоколы iSCSI и FCP перестали удовлетворять быстро растущим требованиям твердотельных накопителей. Появилось два решения:
Протокол NVMe over Fabrics стал хорошей альтернативой iSCSI и FCP. В NVMe-oF используются волоконно-оптическая линии связи и набор команд NVM Express.
Стандарты iSCSI и NVMe-oF решают задачу подключения удаленных дисков как локальные, а компания Intel пошла другой дорогой и максимально приблизила локальный диск к процессору. Выбор пал на DIMM-слоты, в которые подключается оперативная память. Максимальная пропускная способность канала DDR4 составляет 25 ГБ/с, что значительно превышает скорость шины PCIe. Так появился твердотельный накопитель Intel® Optane™ DC Persistent Memory.
Для подключения накопителя в DIMM слоты был изобретен протокол DDR-T, физически и электрически совместимый с DDR4, но требующий специального контроллера, который видит разницу между планкой памяти и накопителем. Скорость доступа к накопителю меньше, чем к оперативной памяти, но больше, чем к NVMe.
Протокол DDR-T доступен только с процессорами Intel® поколения Cascade Lake или новее.
Заключение
Почти все интерфейсы прошли долгий путь развития от последовательного до параллельного способа передачи данных. Скорости твердотельных накопителей стремительно растут, еще вчера твердотельные накопители были в диковинку, а сегодня NVMe уже не вызывает особого удивления.
В нашей лаборатории Selectel Lab вы можете самостоятельно протестировать SSD и NVMe диски.