Serial ATA
Serial ATA (SATA) označuje v informatice počítačovou sběrnici, která využívá datové rozhraní pro připojení velkokapacitních paměťových zařízení, jako jsou pevné a optické disky. V dnešní době je SATA řadičem vybavena většina[zdroj?] stolních a přenosných počítačů.
Charakteristika[editovat | editovat zdroj]
SATA zdědil po řadiči ATA modul PIO a DMA. Dosahuje vyšších rychlostí oproti řadiči ATA, protože přenos probíhá sériově na vysoké frekvenci (až 6000 MHz). Disky se připojují přímým a samostatným kabelem k řadiči a tím pádem se nemusejí rozlišovat na Master, Slave a Cable Select. Oproti sběrnici ATA podporuje navíc odpojování a připojování zařízení za chodu počítače (Hot Plug)[1] a také technologii NCQ. Díky sériové komunikaci není jako u IDE (PATA) potřeba 40/80 žilový kabel, ale používá se kabel podstatně menších rozměrů.
Od roku 2009 nahradilo postupně rozhraní SATA zastaralé PATA ve všech prodávaných počítačích. Rozhraní PATA však stále přetrvává v průmyslových a vestavěných zařízeních, která jsou závislá na datových úložištích CompactFlash i přesto, že nový standard datových úložišť CFast bude založený právě na rozhraní SATA.
| Vodič | Funkce |
|---|---|
| 1. | Zem |
| 2. | DATA A+ |
| 3. | DATA A- |
| 4. | Zem |
| 5. | DATA B+ |
| 6. | DATA B- |
| 7. | Zem |
Popis SATA kabelu[editovat | editovat zdroj]
- kabel se 7 vodiči
- 4 datové vodiče
- z toho 2 stíněné svazky se 2 žilami (4 vodiče dohromady)
- 3 vodiče zem (GND) na kraji a mezi datovými
- 4 datové vodiče
- obousměrný přenos (full-duplex)
- diferenční signalizace
- malé úrovně napětí 250 mV
- délka kabelu do 1 m
- poskytuje vyšší výkon díky vestavěnému řadiči DMA
Revize[editovat | editovat zdroj]
SATA revize 1.0 (SATA 1.5 Gb/s)[editovat | editovat zdroj]
Ke konci roku 2000 byla schválena specifikace nového standardu v podobě první generace rozhraní SATA, dnes známé jako SATA 1.5 Gbit/s, které komunikuje přenosovou rychlostí až 1,5 Gb/s (150 MB/s). Skutečná přenosová rychlost však díky režii činí 1,2 Gbit/s (~143 MB/s), což se příliš neodlišuje od maximální přenosové rychlosti PATA/133, ale SATA navíc nabízí funkci NCQ, která zlepšuje výkon v prostředí multitaskingu.
Od dubna 2009 dokáží mechanické pevné disky přenášet data rychlostí až 131 MB/s, což je ještě v rámci možností starší specifikace PATA/133. Nicméně výkonné flashové disky umožňovaly přenášet data mnohem vyšší rychlostí, a to až 201 MB/s, takže se standard SATA 1.5 Gbit/s stal pro tato zařízení nedostatečným.
SATA revize 2.0 (SATA 3 Gb/s)[editovat | editovat zdroj]
Po několika letech, kdy se první SATA 1.5 Gbit/s postupně rozšířilo do pevných disků, optických mechanik a především do základních desek coby integrovaná součást, byla představena zpětně kompatibilní druhá revize s názvem SATA 3.0 Gbit/s, která nabízí zdvojnásobenou maximální propustnost ze 150 MB/s na 300 MB/s. Skutečná přenosová rychlost činí kvůli režii 286 MB/s, ale pro zjednodušení se hodnota zaokrouhluje nahoru. Mezi standardem SATA 1.5 Gbit/s a SATA 3 Gbit/s zůstala zachována zpětná kompatibilita, která byla vyřešena pomocí přepínacího jumperu a tímto se současně vyřešily problémy se staršími chipsety.
Po uvedení standardu SATA 3 Gbit/s se očekávalo, že se svou přenosovou rychlostí na nějakou dobu uspokojí požadavky mechanických pevných disků, které už tak sotva využily výkon SATA 1.5 Gbit/s. Nicméně vysokorychlostní flashové disky opět dosahovaly maximální přenosové rychlosti SATA 3 Gbit/s.
| Generace SATA |
Standard[1] | Datová propustnost[1] |
Frekvence |
|---|---|---|---|
| 1. | SATA 1,5 Gb/s | 150 MB/s[2] | 1,5 GHz |
| 2. | SATA 3 Gb/s | 300 MB/s | 3 GHz |
| 3. | SATA 6 Gb/s | 600 MB/s[3] | 6 GHz |
SATA revize 3.0 (SATA 6 Gb/s)[editovat | editovat zdroj]
Podle původních plánů Serial ATA International Organization z roku 2000 měla být třetí revize sběrnice Serial ATA s označením SATA 6.0 Gb/s uvedena na trh již v srpnu 2007, nakonec se s ní setkáváme se zpožděním až v roce 2009[4]. Přenosová rychlost standardu SATA 6 Gbit/s byla znovu zdvojnásobena – ze 300 MB/s na 600 MB/s. I ty nejrychlejší konvenční pevné disky sotva využily přenosovou rychlost původního standardu SATA 1.5 Gbit/s, ale disky solid-state drive (SSD) už byly limitovány rychlejším standardem SATA II 3 Gbit/s rychlostí 250 MB/s při čtení.
Nejnovější disky SSD, vybavené integrovanou vyrovnávací pamětí DRAM, již profitují z maximální přenosové rychlosti nejnovějšího standardu SATA 6 Gbit/s. První pevný disk SATA 6 Gbit/s uvedla na trh společnost Seagate (model Barracuda XT o velikosti 2 TB z roku 2009[5]).
Funkce[editovat | editovat zdroj]
Hot Plug[editovat | editovat zdroj]
Technologie Hot Plug umožňuje odpojit či připojit daný disk i za běhu a v případě podpory i při spuštěném operačním systému. Pevný disk se tak svým způsobem chová stejně jako flashdisk. Všechna zařízení SATA podporují Hot Plug, nicméně skutečnou podporu Hot Plug umožňují pouze zařízení fungující v nativním režimu a ne v emulaci IDE, což vyžaduje mít v BIOSu nastaven režim AHCI (Advanced Host Controller Interface). Některé z prvních řadičů SATA a starší operační systémy jako například Windows XP přímo nepodporují režim AHCI.
Advanced Host Controller Interface[editovat | editovat zdroj]
SATA řadič využívá jako standardní rozhraní AHCI (Advanced Host Controller Interface), které umožňuje využívat některé pokročilé funkce jako například SATA hotplug a Native Command Queuing (NCQ). Pokud není AHCI povoleno základní deskou nebo chipsetem (resp. nastavením v BIOSu), SATA řadič obvykle pracuje v módu „IDE emulace“, což neumožňuje využívat pokročilé funkce zařízení, protože ATA/IDE standard tyto funkce nepodporuje. Ovladače zařízení v Microsoft Windows, které jsou označeny jako SATA, obvykle pracují v režimu IDE emulace, pokud není výslovně uvedeno, že mají pracovat v AHCI nebo RAID režimu. Zatímco ovladače, které jsou součástí Windows XP, nepodporují AHCI režim, je možné podporu AHCI implementovat pomocí proprietárních ovladačů. Windows Vista, Windows 7, FreeBSD a Linux s jádrem verze 2.6.19 a novější stejně jako Solaris a OpenSolaris již nativní podporu režimu AHCI obsahují.
Native Command Queuing[editovat | editovat zdroj]
NCQ (Native Command Queuing) má za úkol zvýšit výkon pevných disků, díky lepšímu řazení dat, respektive pohybu hlaviček pevného disku. Rozdíl ve výkonu (NCQ musí podporovat i pevný disk) lze pozorovat především v náročnějších situacích, kdy je vyžadováno čtení či zápis od několika procesů současně a ve větším měřítku. S moderní technologií AHCI se o optimální a vylepšený chod NCQ řadičů stará operační systém, respektive ovladač. U moderních SSD disků se NCQ používá pro lepší rozložení a zpracování dat dle odezvy čipů. Tato technologie je nicméně nefunkční, pokud je AHCI mod vypnutý a daný pevný disk či SSD běží v IDE režimu.
eSATA (externí SATA)[editovat | editovat zdroj]
Rozhraní eSATA se používá pro připojení vnějších datových zařízení, nabízí stejnou rychlost a podporu technologií jako SATA. Její výhodou je vyšší přenosová rychlost, než nabízí běžnější sběrnice USB, ovšem nemá od výrobců základních desek a externích datových médií takovou podporu, protože konektor neobsahuje vodiče s napájením.
Základní vlastnosti:
- založeno bylo o něco později než klasická SATA, v roce 2004
- konektory jsou robustní - pro časté odpojování
- maximální délka kabelu je 2 metry
- rychlost podle SATA řadiče v PC
- procesor zatěžuje méně než například sběrnice USB
eSATAp (napájená eSATA)[editovat | editovat zdroj]
- eSATAp je eSATA s integrovaným napájením (označováno jako eSATA power nebo power over eSATA)
- eSATAp vzniklo díky notebookům, u kterých výrobci kombinují porty USB a eSATA, díky přítomnosti USB je v portu dostupné i napájení, takže při použití správného kabelu a zařízení s podporou eSATAp není potřeba dalšího napájení
Napájecí konektor[editovat | editovat zdroj]
Standardní konektor[editovat | editovat zdroj]
SATA Power konektor (anglicky Serial Advanced Technology Attachment Power Connector) ve stolních počítačích pro napájení pevných disků, SSD disků, optických mechanik a podobně. Jde o přímého nástupce konektoru MOLEX, vůči kterému je jeho výhodou menší rozměr, více přenesených napětí, zalisování kabelů do konektoru, a podporu hot plug. Nevýhodou je pak větší složitost, ne tak pevné držení konektoru při zapojení a zároveň absence konektoru ve starších zdrojích (lze však vyřešit redukcí MOLEX na SATA power).
Parametry[editovat | editovat zdroj]
| Pin # | Pár | Napětí | |
|---|---|---|---|
| 1 | 3. | 3.3 V | |
| 2 | 3. | ||
| 3 | 2. | ||
| 4 | 1. | Zem | |
| 5 | 2. | ||
| 6 | 2. | ||
| 7 | 2. | 5 V | |
| 8 | 3. | ||
| 9 | 3. | ||
| 10 | 2. | Zem | |
| 11 | 3. | Otáčky/zem | |
| 12 | 1. | Zem | |
| 13 | 2. | 12 V | |
| 14 | 3. | ||
| 15 | 3. | ||
Do konektoru jsou přivedeny čtyři nebo pět vodičů (viz tabulka vpravo). Konektor je osazen 15 piny. Jsou rozděleny do skupin po třech pinech. Tři přenášejí napětí 3,3 V, další tři 5 V, další tři 12 V, pět slouží k uzemnění a jeden k ovládání otáček nebo zemnění (pouze při podpoře zařízení). Jeden z každé trojice kladných napětí je použit k Hot plugu (piny 3, 7 a 13). Tyto piny jsou v zařízení o něco delší, takže je napětí připojeno první a Hot plug zařízení to rozpozná. Většina zařízení nevyužívá napětí 3,3 V a proto se vyrábějí kabely s absencí tohoto vodiče.
Napájecí SATA konektor.
Rozdvojka z MOLEX (samice) na dva Power SATA (samce).
Redukce z MOLEX (samice) na Power SATA (samec).
Slimline[editovat | editovat zdroj]
Mikro konektor[editovat | editovat zdroj]
Reference[editovat | editovat zdroj]
- ↑ a b c SATA-IO Overview [online]. The Serial ATA International Organization (SATA-IO) [cit. 2010-01-27]. S. 2. Dostupné v archivu pořízeném dne 2010-06-13. (anglicky)
- ↑ Designing Serial ATA For Today's Applications and Tomorrow's Storage Needs [online]. [cit. 2011-10-25]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Fast Just Got Faster: SATA 6Gbit/s [online]. May 27, 2009 [cit. 2011-10-25]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne November 26, 2012. (anglicky)
- ↑ Webová stránka s nákupem specifikací SATA, The Serial ATA International Organization (SATA-IO), [cit. 2017-09-07]. Dostupné online Archivováno 7. 9. 2017 na Wayback Machine. (anglicky)
- ↑ KEY, Gary. Seagate Barracuda XT 2TB: SATA 6Gb/s Performance Preview. AnandTech [online]. 2009-10-29 [cit. 2017-09-07]. Dostupné online. (anglicky)
Související články[editovat | editovat zdroj]
Galerie SATA na Wikimedia Commons- ATA
- Pevný disk
- SAS
