Soorten ide-connectoren. Verbindingsinterfaces voor harde schijven: SCSI, SAS, Firewire, IDE, SATA

PATA— Parallel Advanced Technology Attachment - parallelle interface voor het aansluiten van schijven, eigenlijk een andere naam voor IDE

ATA— Advanced Technology Attachment - interface voor het aansluiten van schijven
ATAPI— Advanced Technology Attachment Packet Interface — interface-optie voor het aansluiten van verwisselbare apparaten (cd/dvd-rom)

IDE- Integrated Device Electronics - letterlijk geïntegreerde apparaatelektronica - d.w.z. de controller is in de drive zelf ingebouwd (zie DMA hieronder)
DMA— Directe geheugentoegang - directe geheugentoegang

SCSI — Small Computer System Interface is een variant van PATA voor servers.

Nu meer details.

Een belangrijke fase in de ontwikkeling van ATA was de overgang van PIO (Programmed input/output) naar DMA (Direct Memory Access). Bij gebruik van PIO werd het lezen van gegevens van de schijf bestuurd door de centrale processor van de computer, wat leidde tot een verhoogde belasting van de processor en een langzamere werking in het algemeen. Hierdoor voerden computers die de ATA-interface gebruikten schijfgerelateerde bewerkingen doorgaans langzamer uit dan computers die SCSI en andere interfaces gebruikten. De introductie van DMA verminderde de CPU-tijd die aan schijfbewerkingen werd besteed aanzienlijk.

Aanvankelijk werkte de standaard alleen met harde schijven, maar werd later aangepast om met andere apparaten te werken. Deze apparaten omvatten cd- en dvd-rom-drives, magneto-optische schijven en tapedrives. Deze nieuwe (uitgebreide) standaard werd bekend als "Advanced Technology Attachment Packet Interface" ( ATAPI), en daarom ziet de volledige naam er als volgt uit: " ATA/ATAPI».

De volledige chronologie van de ontwikkeling en prestaties langs het pad naar de vorming van de ATA-interface kan worden gepresenteerd in de vorm van de volgende samenvattende tabel.

De data-uitwisselingssnelheden via de interface namen voortdurend toe, wat op zijn beurt, in de fase van de introductie van de “Ultra ATA Mode 4”-revisie (ook bekend als Ultra DMA/66 met een overdrachtssnelheid van 66 megabytes per seconde), de introductie noodzakelijk maakte van een nieuwe interfacekabel met het dubbele aantal geleiders (vierde kolom in de tabel). Voorheen hadden alle kabels precies 40 aders. Maar feit is dat met de toename van de gegevensoverdrachtsnelheden de rol van onderlinge interferentie en interferentie van individuele geleiders in de kabel ten opzichte van elkaar sterk is toegenomen.

Daarom werd de nieuwe kabel geïntroduceerd. Bovendien zijn alle twintig extra draden aardingsgeleiders (aarde), afgewisseld met informatiegeleiders. Deze afwisseling vermindert de capacitieve koppeling tussen de afzonderlijke kernen en vermindert zo de onderlinge interferentie. Met hogere gegevensoverdrachtsnelheden ontstaat er nog een beperking: de maximaal toegestane kabellengte. De ATA-standaard heeft deze limiet altijd op 46 cm gesteld. Er zijn nog steeds 40 contacten (pinnen) op het apparaat (exclusief de "sleutel") - één voor elke draad. De daaropvolgende (snellere modi) "UDMA5" en "UDMA6" vereisten ook een 80-aderige kabel.

Jumpers voor IDE-schijven installeren en kabels aansluiten

Voordat u de IDE-kabel aansluit, moet u de jumpers op de apparaten correct instellen. Elke lus ondersteunt twee apparaten, één moet Master zijn, de tweede moet Slave zijn.
Waarom is dit eigenlijk nodig? De ATA-standaard is van nature een standaard parallelle interface. Dit betekent dat elk kanaal op elk moment slechts één verzoek naar één (vanaf één) apparaat kan verwerken. Het volgende verzoek, zelfs naar een ander apparaat, wacht tot het huidige verzoek is voltooid. Verschillende IDE-kanalen kunnen volledig onafhankelijk werken. Om ervoor te zorgen dat de controller het verzoek van “wie” (dvd of harde schijf) “begrijpt” zijn jumpers nodig.

De jumper ziet er zo uit - het is een speciale jumper voor twee pinnen:

De eenvoudigste manier voor optische schijven is om uit 3 opties te kiezen.

Soms geeft de fabrikant de pin-out helemaal niet aan, maar deze kan gemakkelijk worden onthouden.
De dichtstbijzijnde pinnen bij het IDE-aansluitblok zijn MA (Master), de jumper is geïnstalleerd
Middelste pinnen - SL (Slave)
De uiterste pinnen zijn CS (Cable Select).

Er zijn meer opties voor harde schijven.

Bekende keuzes zien we terug in de eerste drie opties en twee aanvullende opties:
Master met niet-ATA-compatibele slave - master met incompatibele slave (alleen Master werkt)
Beperk de schijfcapaciteit tot 32 GB - beperk de schijfcapaciteit tot 32 GB (voor oudere moederborden).

Laten we nu eens kijken naar de IDE-kabel zelf, deze ziet er als volgt uit (80 cores):


De blauwe connector (van de juiste fabrikanten) wordt aangesloten op het moederbord, de tegenoverliggende zwarte connector op het masterapparaat en de middelste grijze connector op het slave-apparaat. Als de kleur van de pads anders is (van de verkeerde fabrikanten), dan concentreren we ons op de specificatie. Het uiteinde van het langere gedeelte van de kabel is verbonden met het moederbord en de overige twee connectoren (op het kortere gedeelte) zijn verbonden met de apparaten. Bovendien wordt “Meester” altijd gevonden aan het einde van de kabel, en “Slave” ligt dichter bij het midden.

Waarom zit de master altijd aan het einde van de kabel?

Als er maar één apparaat is, moet dit de master zijn en zich aan het uiteinde van de kabel bevinden. Bij het aansluiten van één apparaat op de grijze connector resulteert een dergelijke plaatsing in het verschijnen van een onnodig stuk kabel aan het uiteinde, wat ongewenst is. Zowel uit gemaksoverwegingen als om fysieke redenen: dit stuk leidt tot signaalreflectie, vooral bij hoge frequenties (er verschijnen fouten, de controller begint de transmissiesnelheid te verlagen).

Wat is “Enable cable select”, wat we zagen bij het installeren van jumpers (afgekort als “ Kabel selecteren", erg kort - " C.S.")? Dit is een modus waarin (afhankelijk van de locatie op de lus) “Master” en “Slave” automatisch worden gedetecteerd. Om het te implementeren, heb je een speciale lus met kabelbemonstering nodig (onderbreking van 28 geleiders).

Hier is een afbeelding voor een 40-aderige kabel.

Hier is een foto van de daadwerkelijke kabel met kabelbemonstering.

Op een van de apparaten is pin 28 dus geaard (Master-modus) en op de andere is deze vrij (Slave). Deze modus werkt alleen correct als er twee apparaten op de kabel zitten en er jumpers in de CS zijn geïnstalleerd. Deze modus werkt niet op een gewone kabel.

Er is ook een exotische kabeloptie voor de Cable Select-modus. Het is symmetrisch, d.w.z. Als je hem dubbelvouwt, zit er precies in het midden een connector. Het is deze die verbinding maakt met het moederbord, en de twee resterende buitenste “pads” maken verbinding met IDE-apparaten. Dit regime heeft geen wortel geschoten.

Extra markeringen voor correcte IDE-kabelaansluiting.

Op elke (standaard) ATA-kabel is de eerste pin (draad) altijd gemarkeerd (meestal rood). Fabrikanten plaatsen visuele aanwijzingen op het moederbord om u te helpen navigeren.

die. De rode draad moet worden aangesloten op pin 1. Een andere tip is dat de datakabel altijd moet worden geïnstalleerd met de eerste (gelabelde) pin naar de voedingsconnector van de harde schijf gericht.


Waarom al deze moeilijkheden en tips? Hoe kun je een IDE (ATA)-kabel verkeerd aansluiten als er een “sleutel” op de connector zit? Feit is dat tijdens de overgang van een interfacekabel met 40 geleiders naar een kabel met 80 geleiders (met extra aarding) de eerste van hen deze "sleutel" niet had en aan de verkeerde kant op het moederbord kon worden aangesloten. Op de onderstaande foto zie je beide typen interfacekabels (links heeft de 80-aderige kabel één ontbrekende pin in het midden van de connector, rechts is de oude 40-aderige kabel).

Correcte aansluiting van meerdere apparaten

Ja, je kunt zo gemakkelijk mogelijk meerdere apparaten aansluiten :) Maar vanuit prestatieoogpunt is het wenselijk:
— het is beter om twee actieve apparaten op verschillende kabels aan te sluiten
— Het is beter om de IDE HDD en IDE DVD-ROM op verschillende kabels aan te sluiten, omdat de protocollen zijn anders (PATA / ATAPI) en de snelheid van de optische drive is een orde van grootte lager dan die van de HDD

En een beetje over SCSI.

SCSI - Small Computer System Interface - een parallelle interface, voornamelijk voor serveroplossingen.

Er zijn drie normen voor de elektrische organisatie van de parallelle SCSI-interface:

• SE (single-ended) - asymmetrische SCSI, een aparte geleider wordt gebruikt om elk signaal te verzenden.
• LVD (low-voltage-differential) - differentiële businterface met lage spanning, signalen met positieve en negatieve polariteit gaan door verschillende fysieke draden - twisted pair. Er is één getwist paar geleiders per signaal. De spanning die wordt gebruikt bij het verzenden van signalen is ±1,8 V.
• HVD (high-voltage-differential) - differentiële hoogspanningsbusinterface, verschilt van LVD door verhoogde spanning en speciale transceivers.

Alle versies worden weergegeven in de tabel.

Veel computergebruikers zijn het woord SATA meer dan eens tegengekomen, maar niet veel mensen weten wat het is. Moet je daar op letten bij het kiezen van een harde schijf, moederbord of een kant-en-klare computer? Het woord SATA wordt tegenwoordig immers vaak genoemd in de kenmerken van deze apparaten.

Wij geven een definitie

SATA is een interface voor seriële gegevensoverdracht tussen verschillende opslagapparaten, die de parallelle ATA-interface heeft vervangen.

Het werk aan het creëren van deze interface begon in 2000.

In februari 2000 werd op initiatief van Intel een speciale werkgroep opgericht, waarin de leiders van IT-technologieën van die tijd en vandaag zitting hadden: Dell, Maxtor, Seagate, APT Technologies, Quantum en vele andere even belangrijke bedrijven.

Als resultaat van twee jaar samenwerking verschenen eind 2002 de eerste SATA-connectoren op moederborden. Ze werden gebruikt om gegevens via netwerkapparaten te verzenden.

En sinds 2003 is de seriële interface geïntegreerd in alle moderne moederborden.

Bekijk de onderstaande foto om het verschil tussen ATA en SATA visueel te voelen.

Seriële ATA-interface.

De nieuwe interface op softwareniveau is compatibel met alle bestaande hardwareapparaten en zorgt voor hogere gegevensoverdrachtsnelheden.

Zoals je op de bovenstaande foto kunt zien, is de 7-pins draad dunner, wat zorgt voor een gemakkelijkere verbinding tussen verschillende apparaten, en waarmee je ook het aantal Serial ATA-connectoren op het moederbord kunt vergroten.

In sommige moederbordmodellen kan hun aantal oplopen tot wel 6.

Een lagere bedrijfsspanning, minder contacten en microschakelingen hebben de warmteontwikkeling van apparaten verminderd. Daarom raken SATA-poortcontrollers niet oververhit, wat zorgt voor een nog betrouwbaardere gegevensoverdracht.

Het is echter nog steeds problematisch om de meeste moderne schijfstations op de seriële ATA-interface aan te sluiten, dus alle fabrikanten van moderne moederborden hebben de ATA (IDE)-interface nog niet verlaten.

Kabels en connectoren

Voor de volledige gegevensoverdracht via de SATA-interface worden twee kabels gebruikt.

Eén, 7-polig, direct voor datatransmissie, en de tweede, 15-polig, stroom, voor het leveren van extra spanning.

Tegelijkertijd wordt de 15-pins voedingskabel aangesloten op de voeding, via een gewone 4-pins connector die twee verschillende spanningen produceert, 5 en 12 V.

De SATA-voedingskabel produceert bedrijfsspanningen van 3,3, 5 en 12 V, met een stroomsterkte van 4,5 A.

Kabelbreedte 2,4 cm.

Om een ​​soepele overgang van ATA naar SATA te garanderen op het gebied van stroomaansluitingen, kun je op sommige harde schijfmodellen nog steeds de oude 4-pins connectoren zien.

Maar in de regel worden moderne harde schijven al geleverd met alleen een nieuwe 15-pins connector.

De Serial ATA-datakabel kan worden aangesloten op de harde schijf en het moederbord, zelfs als deze zijn ingeschakeld, wat met de oude ATA-interface niet mogelijk was.

Dit wordt bereikt doordat de aardingspinnen in het gebied van de interfacecontacten iets langer zijn gemaakt dan de signaal- en stroompinnen.

Daarom komen bij het aansluiten eerst de aarddraden in contact, en pas daarna alle andere.

Hetzelfde kan gezegd worden over de 15-pins voedingskabel.

Tafel, seriële ATA-voedingsconnector.

SATA-configuratie

Het belangrijkste verschil tussen de SATA- en ATA-configuraties is de afwezigheid van speciale schakelaars en Master/Slave-chips.

Het is ook niet nodig om te kiezen waar het apparaat op de kabel moet worden aangesloten, omdat er twee van dergelijke plaatsen op de ATA-kabel zitten en het apparaat dat aan het uiteinde van de kabel is aangesloten, als het belangrijkste in het BIOS wordt beschouwd.

Het ontbreken van Master/Slave-instellingen vereenvoudigt niet alleen de hardwareconfiguratie aanzienlijk, maar maakt bijvoorbeeld ook een snellere installatie van besturingssystemen mogelijk.

Over BIOS gesproken, de instellingen daarin zullen ook niet veel tijd kosten. Je kunt daar alles snel vinden en configureren.

Overdrachtssnelheid

De snelheid van gegevensoverdracht is een van de belangrijke parameters, ter verbetering waarvan de SATA-interface is ontwikkeld.

Maar dit cijfer in deze interface is voortdurend toegenomen en nu kan de gegevensoverdrachtsnelheid oplopen tot 1969 MB/s. Veel hangt af van de generatie van de SATA-interface, en er zijn er al 5.

De eerste generaties van de seriële interface, versie “0”, konden tot 50 MB/s overbrengen, maar sloegen niet aan, omdat ze onmiddellijk werden vervangen door SATA 1.0. waarvan de gegevensoverdrachtsnelheid al 150 MB/s bereikte.

Het uiterlijk van SATA-series en hun mogelijkheden.

Serie:

1. 1.0 – debuuttijd 01/7/2003 – maximale theoretische gegevensoverdrachtsnelheid 150 MB/s.
2. 2.0 – verschijnt in 2004, volledig compatibel met versie 1.0, maximale theoretische gegevensoverdrachtsnelheid van 300 MB/s of 3 Gbit/s.
3. 3.0 – debuut in juli 2008, start van de release in mei 2009. Theoretische maximale snelheid is 600 MB/s of 6 Gb/s.
4. 3.1 – debuut in juli 2011, snelheid – 600 MB/s of 6 Gbit/s. Een verbeterde versie dan in paragraaf 3.
5. 3.2, evenals de daarin opgenomen SATA Express-specificatie - uitgebracht in 2013. In deze versie zijn SATA- en PCIe-apparaten samengevoegd. De snelheid van de gegevensoverdracht is toegenomen tot 1969 MB/s.

In deze interface vindt de gegevensoverdracht plaats met een snelheid van 16 Gbit/s of 1969 MB/s dankzij de interactie van twee PCIe Express- en SATA-lijnen.

De SATA Express-interface werd geïmplementeerd in chipsets uit de Intel 9-serie en was begin 2014 nog weinig bekend.

Als ze niet worden geïntroduceerd in de jungle van IT-technologieën, kunnen we in een notendop dit zeggen.

Serial ATA Express is een soort overgangsbrug die de gebruikelijke signaaloverdrachtmodus in SATA-modus omzet naar een hogere snelheid, wat mogelijk is dankzij de PCI Express-interface.

eSATA

eSATA wordt gebruikt om externe apparaten aan te sluiten, wat de veelzijdigheid van de SATA-interface nogmaals bevestigt.

Hier worden al betrouwbaardere verbindingsconnectoren en poorten gebruikt.

Het nadeel is dat het externe apparaat een aparte speciale kabel nodig heeft om te kunnen werken.

Maar de interface-ontwikkelaars losten dit probleem al snel op door het voedingssysteem rechtstreeks in de hoofdkabel in de eSATAp-interface te introduceren.

eSATAp is een aangepaste eSATA-interface, waarbij gebruik is gemaakt van USB 2.0-technologie. Het grote voordeel van deze interface is de overdracht van 5 en 12 Volt spanningen via draden.

Dienovereenkomstig worden eSATAp 5 V en eSATAp 12 V gevonden.

Er zijn andere namen voor de interface, het hangt allemaal af van de fabrikant. Mogelijk ziet u vergelijkbare namen: Power eSATA, Power over eSATA, eSATA USB Hybrid Port (EUHP), eSATApd en SATA/USB Combo.

Bekijk hieronder hoe de interface eruit ziet.

De Mini eSATAp-interface is ook ontwikkeld voor laptops en netbooks.

mSATA

mSATA – geïmplementeerd sinds september 2009. Ontworpen voor gebruik in laptops, netbooks en andere kleine pc's.

De foto hierboven toont als voorbeeld twee schijven, één gewone SATA, deze bevindt zich onderaan. Hierboven ziet u een schijf met een mSATA-interface.

Voor degenen die geïnteresseerd zijn, kunt u vertrouwd raken met de kenmerken van mSATA-schijven.

Dergelijke schijven zijn in bijna elke ultrabook geïnstalleerd.

De mSATA-interface wordt zelden gebruikt in gewone computers.

mSATA naar seriële ATA-converteradapter.

Conclusie

Uit het bovenstaande blijkt duidelijk dat de SATA-interface voor seriële gegevensoverdracht zichzelf nog niet volledig heeft uitgeput.

Een harde schijf is qua uiterlijk een eenvoudig en klein 'kastje' waarin enorme hoeveelheden informatie op de computer van elke moderne gebruiker worden opgeslagen.

Dit is precies hoe het er van buitenaf uitziet: een vrij ongecompliceerd kleinigheidje. Zelden denkt iemand bij het opnemen, verwijderen, kopiëren en andere acties met bestanden van verschillend belang na over het principe van interactie tussen de harde schijf en de computer. En om nog preciezer te zijn: rechtstreeks met het moederbord zelf.

Hoe deze componenten zijn verbonden tot een enkele ononderbroken werking, hoe de harde schijf zelf is ontworpen, welke verbindingsconnectoren deze heeft en waarvoor elk ervan is bedoeld - dit is belangrijke informatie over het gegevensopslagapparaat dat iedereen kent.

HDD-interface

Dit is de term die correct kan worden gebruikt om de interactie met het moederbord te beschrijven. Het woord zelf heeft een veel bredere betekenis. Bijvoorbeeld de programma-interface. In dit geval bedoelen we het onderdeel dat een manier biedt voor een persoon om met de software te communiceren (handig “vriendelijk” ontwerp).

Er is echter onenigheid. In het geval van de HDD en het moederbord biedt het geen prettig grafisch ontwerp voor de gebruiker, maar een reeks speciale lijnen en protocollen voor gegevensoverdracht. Deze componenten zijn met elkaar verbonden via een kabel: een kabel met ingangen aan beide uiteinden. Ze zijn ontworpen om verbinding te maken met poorten op de harde schijf en het moederbord.

Met andere woorden: de gehele interface op deze apparaten bestaat uit twee kabels. De ene is aan de ene kant aangesloten op de voedingsconnector van de harde schijf en aan de andere kant op de voeding van de computer zelf. En de tweede van de kabels verbindt de HDD met het moederbord.

Hoe een harde schijf vroeger werd aangesloten - de IDE-connector en andere overblijfselen uit het verleden

Het allereerste begin, waarna meer geavanceerde HDD-interfaces verschijnen. Naar huidige maatstaven oud, verscheen het rond de jaren 80 van de vorige eeuw op de markt. IDE betekent letterlijk ‘ingebedde controller’.

Omdat het een parallelle data-interface is, wordt het ook wel ATA genoemd. Zodra de nieuwe SATA-technologie echter in de loop van de tijd verscheen en enorm populair werd op de markt, werd de standaard ATA omgedoopt tot PATA (Parallel ATA) om verwarring te voorkomen.

Extreem langzaam en volledig rauw qua technische mogelijkheden, kon deze interface tijdens de jaren van zijn populariteit een snelheid van 100 tot 133 megabytes per seconde overbrengen. En dan nog alleen in theorie, want in de praktijk waren deze indicatoren nog bescheidener. Natuurlijk zullen nieuwere interfaces en connectoren voor harde schijven een merkbare vertraging vertonen tussen de IDE en moderne ontwikkelingen.

Vindt u dat we de aantrekkelijke kanten niet moeten bagatelliseren? Oudere generaties herinneren zich waarschijnlijk dat de technische mogelijkheden van PATA het mogelijk maakten om twee HDD's tegelijk te bedienen met slechts één kabel die op het moederbord was aangesloten. Maar de lijncapaciteit was in dit geval op dezelfde manier gehalveerd. En dan hebben we het nog niet eens over de breedte van de draad, die op de een of andere manier, vanwege zijn afmetingen, de stroom frisse lucht van de ventilatoren in de systeemeenheid belemmert.

Inmiddels is de IDE natuurlijk verouderd, zowel fysiek als moreel. En als deze connector tot voor kort werd aangetroffen op moederborden in het lage en middenprijssegment, zien de fabrikanten er nu zelf geen enkel perspectief in.

Ieders favoriete SATA

Lange tijd werd IDE de meest populaire interface voor het werken met apparaten voor informatieopslag. Maar de technologieën voor datatransmissie en -verwerking bleven niet lang stilstaan ​​en boden al snel een conceptueel nieuwe oplossing. Nu is het te vinden in bijna elke eigenaar van een personal computer. En de naam is SATA (Seriële ATA).

Opvallende kenmerken van deze interface zijn het parallelle lage stroomverbruik (vergeleken met IDE), minder verwarming van componenten. Gedurende de geschiedenis van zijn populariteit heeft SATA een ontwikkeling ondergaan in drie fasen van herzieningen:

1. SATA I - 150 Mb/s.
2. SATA II - 300 MB/s.
3. SATA III - 600 MB/s.

Er zijn ook een aantal updates ontwikkeld voor de derde revisie:

• 3.1 - geavanceerdere doorvoer, maar nog steeds beperkt tot een limiet van 600 MB/s.
• 3.2 met de SATA Express-specificatie - een succesvol geïmplementeerde fusie van SATA- en PCI-Express-apparaten, waardoor het mogelijk werd de lees-/schrijfsnelheid van de interface te verhogen tot 1969 MB/s. Grof gezegd is de technologie een “adapter” die de normale SATA-modus omzet naar een hogere snelheid, wat de PCI-connectorlijnen hebben.

De echte indicatoren verschilden uiteraard duidelijk van de officieel aangekondigde. In de eerste plaats is dit te wijten aan de overtollige bandbreedte van de interface - voor veel moderne schijven is dezelfde 600 MB/s niet nodig, omdat ze oorspronkelijk niet zijn ontworpen om met dergelijke lees-/schrijfsnelheden te werken. Pas na verloop van tijd, wanneer de markt geleidelijk gevuld raakt met hogesnelheidsschijven met werksnelheden die voor vandaag ongelooflijk zijn, zal het technische potentieel van SATA volledig worden benut.

Ten slotte zijn veel fysieke aspecten verbeterd. SATA is ontworpen om langere kabels te gebruiken (1 meter versus 46 centimeter die werden gebruikt om harde schijven met een IDE-connector aan te sluiten) met een veel compacter formaat en een prettig uiterlijk. Er wordt ondersteuning geboden voor “hot-swap” HDD's - u kunt ze aansluiten/loskoppelen zonder de computer uit te schakelen (u moet echter nog steeds eerst de AHCI-modus in het BIOS activeren).

Ook het gemak van het aansluiten van de kabel op de connectoren is toegenomen. Bovendien zijn alle versies van de interface achterwaarts compatibel met elkaar (een SATA III harde schijf sluit zonder problemen aan op II op het moederbord, SATA I op SATA II, enz.). Het enige voorbehoud is dat de maximale snelheid van het werken met gegevens wordt beperkt door de “oudste” link.

Ook eigenaren van oude apparaten worden niet buiten beschouwing gelaten: bestaande PATA naar SATA-adapters besparen u vaak de duurdere aanschaf van een moderne harde schijf of een nieuw moederbord.

Externe SATA

Maar een standaard harde schijf is niet altijd geschikt voor de taken van de gebruiker. Er is behoefte aan het opslaan van grote hoeveelheden gegevens die op verschillende plaatsen moeten worden gebruikt en dienovereenkomstig moeten worden vervoerd. Voor dergelijke gevallen, wanneer u niet alleen thuis met één schijf moet werken, zijn er externe harde schijven ontwikkeld. Vanwege de specifieke kenmerken van hun apparaat hebben ze een compleet andere verbindingsinterface nodig.

Dit is een ander type SATA, gemaakt voor externe harde schijfconnectoren, met het externe voorvoegsel. Fysiek is deze interface niet compatibel met standaard SATA-poorten, maar heeft een vergelijkbare doorvoer.

Er is ondersteuning voor hot-swap HDD en de lengte van de kabel zelf is vergroot naar twee meter.

In de oorspronkelijke vorm maakt eSATA alleen de uitwisseling van informatie mogelijk, zonder de benodigde elektriciteit te leveren aan de overeenkomstige connector van de externe harde schijf. Dit nadeel, dat de noodzaak elimineert om twee kabels tegelijk te gebruiken voor de verbinding, werd gecorrigeerd met de komst van de Power eSATA-modificatie, waarbij eSATA-technologieën (verantwoordelijk voor gegevensoverdracht) werden gecombineerd met USB (verantwoordelijk voor stroom).

Universal Serial Bus

Universal Serial Bus is tegenwoordig de meest gebruikelijke seriële interfacestandaard voor het aansluiten van digitale apparatuur geworden en is tegenwoordig bij iedereen bekend.

USB heeft een lange geschiedenis van voortdurende grote veranderingen doorstaan ​​en staat voor hoge gegevensoverdrachtsnelheden, kracht voor een ongekende verscheidenheid aan randapparatuur en gemak en gemak voor dagelijks gebruik.

Ontwikkeld door bedrijven als Intel, Microsoft, Phillips en US Robotics, werd de interface de belichaming van verschillende technische ambities:

• Uitbreiding van de functionaliteit van computers. Standaardrandapparatuur vóór de komst van USB was vrij beperkt in verscheidenheid en elk type vereiste een aparte poort (PS/2, poort voor het aansluiten van een joystick, SCSI, enz.). Met de komst van USB dacht men dat het een universele vervanging zou worden, waardoor de interactie van apparaten met een computer aanzienlijk zou worden vereenvoudigd. Bovendien zou deze voor die tijd nieuwe ontwikkeling ook de opkomst van niet-traditionele randapparatuur moeten stimuleren.
• Zorg voor verbinding van mobiele telefoons met computers. De wijdverbreide trend in die jaren van de transitie van mobiele netwerken naar digitale spraaktransmissie bracht aan het licht dat geen van de toen ontwikkelde interfaces data- en spraaktransmissie vanaf de telefoon kon verzorgen.
• Het bedenken van een handig "plug and play" principe, geschikt voor "hot plugging".

Zoals het geval is met de overgrote meerderheid van digitale apparatuur, is de USB-connector voor een harde schijf al lange tijd een volkomen bekend fenomeen. In de verschillende jaren van zijn ontwikkeling heeft deze interface echter altijd nieuwe pieken laten zien in snelheidsindicatoren voor het lezen/schrijven van informatie.

Naast deze specificatie zijn er verschillende versies van USB geïmplementeerd voor verschillende soorten apparaten. Onder de variëteiten van kabels en connectoren van deze interface zijn:

USB 3.0 zou al een ander nieuw type kunnen bieden: C. Kabels van dit type zijn symmetrisch en worden vanaf beide kanten in het overeenkomstige apparaat gestoken.

Aan de andere kant voorziet de derde herziening niet langer in mini- en micro-‘subtypes’ van kabels voor type A.

Alternatieve FireWire

Ondanks hun populariteit zijn eSATA en USB niet allemaal opties voor het aansluiten van een externe harde schijf op een computer.

FireWire is een iets minder bekende hogesnelheidsinterface onder de massa. Biedt seriële aansluiting van externe apparaten, waarvan het ondersteunde aantal ook de HDD omvat.

De eigenschap van isochrone datatransmissie heeft vooral zijn toepassing gevonden in de multimediatechnologie (videocamera's, dvd-spelers, digitale audioapparatuur). Er worden veel minder vaak harde schijven op aangesloten, waarbij de voorkeur wordt gegeven aan SATA of een meer geavanceerde USB-interface.

Deze technologie kreeg geleidelijk zijn moderne technische kenmerken. Zo was de originele versie van FireWire 400 (1394a) sneller dan zijn toenmalige belangrijkste concurrent USB 1.0 - 400 megabits per seconde versus 12. De maximaal toegestane kabellengte was 4,5 meter.

Met de komst van USB 2.0 werd zijn concurrent achter zich gelaten, waardoor gegevensuitwisseling met een snelheid van 480 megabit per seconde mogelijk werd. Met de introductie van de nieuwe FireWire 800 (1394b)-standaard, die transmissie van 800 megabits per seconde mogelijk maakte met een maximale kabellengte van 100 meter, was USB 2.0 echter minder in trek op de markt. Dit was de aanleiding voor de ontwikkeling van de derde versie van de seriële universele bus, waarmee het data-uitwisselingsplafond werd uitgebreid tot 5 Gbit/s.

Bovendien is een onderscheidend kenmerk van FireWire de decentralisatie. Voor het overbrengen van informatie via een USB-interface is een pc vereist. Met FireWire kunt u gegevens uitwisselen tussen apparaten zonder dat u daarbij noodzakelijkerwijs een computer hoeft te betrekken.

Blikseminslag

Intel toonde samen met Apple zijn visie op welke harde schijf connector in de toekomst een onvoorwaardelijke standaard moet worden door de Thunderbolt-interface aan de wereld te introduceren (of, volgens de oude codenaam, Light Peak).

Dit ontwerp is gebouwd op PCI-E- en DisplayPort-architecturen en stelt u in staat gegevens, video, audio en stroom over te dragen via één enkele poort met werkelijk indrukwekkende snelheden tot 10 Gb/s. In echte tests was dit cijfer iets bescheidener en bereikte het een maximum van 8 Gb/s. Niettemin heeft Thunderbolt zijn naaste analogen FireWire 800 en USB 3.0 ingehaald, om nog maar te zwijgen van eSATA.

Maar dit veelbelovende idee van een enkele poort en connector heeft nog niet zo'n massale distributie ontvangen. Hoewel sommige fabrikanten tegenwoordig met succes connectoren voor externe harde schijven integreren, beschikt de Thunderbolt-interface. Aan de andere kant is de prijs voor de technische mogelijkheden van de technologie ook relatief hoog, waardoor deze ontwikkeling vooral te vinden is bij dure apparaten.

Compatibiliteit met USB en FireWire kan worden bereikt met behulp van geschikte adapters. Deze aanpak zal ze niet sneller maken in termen van gegevensoverdracht, aangezien de doorvoer van beide interfaces nog steeds hetzelfde zal blijven. Er is hier maar één voordeel: Thunderbolt zal niet de beperkende schakel zijn bij een dergelijke verbinding, waardoor u alle technische mogelijkheden van USB en FireWire kunt gebruiken.

SCSI en SAS - iets waar niet iedereen van heeft gehoord

Nog een parallelle interface voor het aansluiten van randapparatuur, waardoor de focus van de ontwikkeling op een gegeven moment verschoof van desktopcomputers naar een breder scala aan apparatuur.

"Small Computer System Interface" werd iets eerder ontwikkeld dan SATA II. Tegen de tijd dat deze laatste werd uitgebracht, waren beide interfaces qua eigenschappen vrijwel identiek aan elkaar, waardoor de harde schijfconnector stabiel kon werken vanaf computers. SCSI gebruikte echter een gemeenschappelijke bus, waardoor slechts één van de aangesloten apparaten met de controller kon werken.

Verdere verfijning van de technologie, die de nieuwe naam SAS (Serial Attached SCSI) kreeg, was al verstoken van het eerdere nadeel. SAS biedt verbinding tussen apparaten met een reeks beheerde SCSI-opdrachten via een fysieke interface, die vergelijkbaar is met SATA. Dankzij de bredere mogelijkheden kunt u echter niet alleen connectoren voor harde schijven aansluiten, maar ook vele andere randapparatuur (printers, scanners, enz.).

Het ondersteunt hot-swappable apparaten, busuitbreidingen met de mogelijkheid om tegelijkertijd meerdere SAS-apparaten op één poort aan te sluiten, en is ook achterwaarts compatibel met SATA.

Vooruitzichten voor NAS

Een interessante manier om met grote hoeveelheden data te werken, die snel aan populariteit wint onder moderne gebruikers.

Of, afgekort als NAS, ze zijn een aparte computer met een schijfarray, die is verbonden met een netwerk (vaak met een lokaal netwerk) en zorgt voor opslag en overdracht van gegevens tussen andere aangesloten computers.

Deze miniserver fungeert als netwerkopslagapparaat en is via een gewone Ethernet-kabel met andere apparaten verbonden. Verdere toegang tot de instellingen wordt geboden via elke browser die is verbonden met het NAS-netwerkadres. De beschikbare data daarop zijn zowel via een ethernetkabel als via Wi-Fi te gebruiken.

Deze technologie maakt het mogelijk om een ​​redelijk betrouwbaar niveau van informatieopslag te bieden en gemakkelijke, gemakkelijke toegang daartoe te bieden aan vertrouwde personen.

Kenmerken van het aansluiten van harde schijven op laptops

Het werkingsprincipe van een HDD met een desktopcomputer is uiterst eenvoudig en voor iedereen begrijpelijk - in de meeste gevallen moet u de stroomconnectoren van de harde schijf met de juiste kabel op de voeding aansluiten en het apparaat aansluiten op het moederbord dezelfde manier. Als u externe schijven gebruikt, kunt u doorgaans met slechts één kabel rondkomen (Power eSATA, Thunderbolt).

Maar hoe gebruik je de harde schijfconnectoren van een laptop op de juiste manier? Voor een ander ontwerp moet immers rekening worden gehouden met iets andere nuances.

Ten eerste moet er rekening mee worden gehouden dat de HDD-vormfactor moet worden aangeduid als 2,5” als u apparaten voor informatieopslag rechtstreeks “binnen” het apparaat zelf wilt aansluiten.

Ten tweede is bij een laptop de harde schijf rechtstreeks op het moederbord aangesloten. Zonder extra kabels. Schroef eenvoudig het HDD-deksel aan de onderkant van de eerder uitgeschakelde laptop los. Het heeft een rechthoekig uiterlijk en wordt meestal vastgezet met een paar bouten. In die container moet het opslagapparaat worden geplaatst.

Alle connectoren voor de harde schijf van laptops zijn absoluut identiek aan hun grotere “broers” bedoeld voor pc's.

Een andere aansluitmogelijkheid is het gebruik van een adapter. Een SATA III-schijf kan bijvoorbeeld worden aangesloten op USB-poorten die op een laptop zijn geïnstalleerd met behulp van een SATA-USB-adapter (er is een grote verscheidenheid aan vergelijkbare apparaten op de markt voor een verscheidenheid aan interfaces).

U hoeft alleen maar de HDD op de adapter aan te sluiten. Het is op zijn beurt aangesloten op een 220V-stopcontact om stroom te leveren. En gebruik een USB-kabel om deze hele structuur op de laptop aan te sluiten, waarna de harde schijf tijdens bedrijf als een andere partitie wordt weergegeven.

UltraDMA (UDMA) overdrachtsmodus 5, die gegevensoverdracht mogelijk maakt met snelheden tot 100 MB/s (de zogenaamde UDMA/100, UltraATA/100 of eenvoudigweg ATA/100-specificatie);

het aantal sectoren per opdracht is toegenomen van 8-bits getallen (256 sectoren, of 131 KB) naar 16-bits getallen (65536 sectoren, of 33,5 MB), wat de efficiëntie van de overdracht van grote bestanden heeft verbeterd;

uitbreiding van de LBA-adressering van 2 28 naar 2 48 (281474976710656) sectoren, waardoor schijven kunnen worden ondersteund met een capaciteit tot 144,12 PB (1 PB is gelijk aan 1 biljard bytes);

CHS-adressering is verouderd; schijven mogen alleen 28-bits of 48-bits LBA-adressering gebruiken.

Naast het verhogen van de gegevensoverdrachtsnelheden tot 100 MB/s, heeft ATA-6 zeer tijdig de ondersteunde schijfcapaciteit vergroot. ATA-5 en eerdere standaarden ondersteunen schijven met een maximale capaciteit van 136,9 GB, wat de toename van de capaciteit van geproduceerde schijven beperkt. In 2001 verschenen de eerste commerciële 3,5-inch schijven, waarvan de capaciteit groter was dan 137 GB. Op dat moment bestonden er alleen SCSI-versies van deze schijven, wat te wijten was aan de beperkingen van ATA-standaarden. Bij gebruik van de ATA-6-standaard werd de LBA-adressering uitgebreid van 228 naar 248 sectoren. Dit betekent dat in plaats van het 28-bits nummer dat door de logische adresseringseenheid werd gebruikt, de ATA-6-standaard indien nodig een 48-bits nummer kan gebruiken. Dit maakt een sectorcapaciteit van 512 bytes mogelijk om de maximaal ondersteunde schijfcapaciteit te vergroten tot 144,12 PB (d.w.z. meer dan 144,12 biljard bytes!) Opgemerkt moet worden dat 48-bits adressering optioneel is en alleen wordt gebruikt voor schijfstations, met een capaciteit die groter is dan 137. GB. Schijven met een capaciteit kleiner dan of gelijk aan 137 GB kunnen 28-bits of 48-bits adressering gebruiken.

ATA/ATAPI-7-standaard

Het werk aan de ATA-7-standaard begon eind 2001 en de definitieve versie werd in 2004 gepubliceerd. Zoals alle ATA-standaarden bouwt het voort op de vorige versie en worden er enkele functies aan toegevoegd.

Een van de belangrijkste innovaties in de ATA-7-standaard zijn de volgende.

6 Ultra DMA-modi toegevoegd, waardoor de gegevensoverdrachtsnelheid wordt verhoogd tot 133 MB/s. Net als bij mode 5 (100 MB/s) en mode 4 UDMA (66 MB/s) is het gebruik van een 80-aderige kabel verplicht.

Ondersteuning toegevoegd voor lange fysieke sectoren. Hierdoor kunnen apparaten zo worden geformatteerd dat één fysieke sector meerdere logische sectoren bevat. Elke fysieke sector slaat een veld voor foutcorrectiecodes (ECC) op, waardoor het vergroten van de capaciteit van de fysieke sector het mogelijk heeft gemaakt om de efficiëntie van ECC-codes, die nu minder in aantal zijn, te vergroten.

Ondersteuning toegevoegd voor lange logische sectoren. Hierdoor konden servertoepassingen in elke sector de extra bytes gebruiken (520 of 528 bytes in plaats van 512 bytes). Apparaten die lange logische sectoren gebruiken, zijn niet achterwaarts compatibel met apparaten en toepassingen die standaardsectoren van 512 bytes gebruiken (zoals standaard desktop- en laptopsystemen).

De ATA-7-standaard bevat vereisten voor de Serial ATA (SATA)-interface.

Het ATA-7-standaarddocument is verdeeld in drie delen. Het eerste deel bevatte de instructieset en logische registers. Het tweede deel is gewijd aan protocollen voor parallelle gegevensoverdracht, en het derde deel is gewijd aan protocollen voor seriële gegevensoverdracht.

Dankzij het gebruik van UDMA-modi is de doorvoer van de interface die de in de schijf ingebouwde controller verbindt met het moederbord aanzienlijk toegenomen. Maar desondanks is de gemiddelde maximale leesoverdrachtsnelheid op de meeste ATA-schijven, inclusief schijven die UDMA Mode 6 (133 MB/s) ondersteunen, nog steeds niet hoger dan 60 MB/s. Dit betekent dat bij gebruik van moderne ATA-schijven, waarmee gegevens van de schijf naar het moederbord kunnen worden overgedragen met een snelheid van 133 MB / s, de werkelijke overdrachtssnelheid van gegevens die door de koppen worden gelezen vanaf de harde schijven van de schijf ongeveer zal zijn. half zo snel. Op basis van deze overwegingen kunt u zien dat het gebruik van een schijf die UDMA Mode 6 (133 MB/s) ondersteunt en een moederbord dat alleen UDMA Mode 5 (100 MB/s) ondersteunt, resulteert in een zeer kleine verlaging van de werkelijke gegevensoverdrachtsnelheid. Op dezelfde manier zal het vervangen van een 100 MB/s ATA-hostadapter door een 133 MB/s-apparaat de werkelijke gegevensoverdrachtsnelheid niet verbeteren bij gebruik van een schijf die gegevens van harde schijven leest met ongeveer de helft van de snelheid. Houd er bij het kiezen van een schijf rekening mee dat de mediaoverdrachtsnelheid belangrijker is dan de overdrachtsnelheid van de interface, aangezien dit de belangrijkste beperkende factor is.

De gegevensoverdrachtmodus van 133 MB/s werd oorspronkelijk voorgesteld door Maxtor, en slechts enkele fabrikanten ondersteunden deze vervolgens. Bij de chipsetfabrikanten integreerden VIA, ALi en SiS ondersteuning voor de ATA/133-modus voordat ze overstapten op de seriële ATA-interface; Intel heeft van deze stap afgezien. Dit betekent dat de overgrote meerderheid van de systemen de ATA/133-modus niet ondersteunt; Tegelijkertijd kunnen alle ATA/133-apparaten in de ATA/100-modus werken.

Opgemerkt moet worden dat ATA-7 de nieuwste versie was van de eerbiedwaardige ATA parallelle interfacestandaard. De toekomst van de ATA-standaard is de SATA-seriële interface, die hierna wordt besproken en die in de ATA-7-standaard werd geïntegreerd.

SATA/ATAPI-8-standaard

In 2004 werd begonnen met de ontwikkeling van de SATA-8-standaard, die gebaseerd is op de ATA-7-standaard en de verdere ontwikkeling van seriële ATA impliceert, terwijl tegelijkertijd de parallelle ATA-interface volledig wordt ondersteund. De belangrijkste innovaties van de SATA-8-standaard zijn als volgt:

Voor het eerst introduceerde Compaq een speciale busadapter in zijn computers die de 98-pins edge AT-bus (ook bekend als ISA)-connector op het moederbord verbond met een kleinere 40-pins connector die werd gebruikt om verbinding te maken met de schijf. De 40-pins connector bleek ruimschoots voldoende, aangezien de harde schijfcontroller 40 ISA-buslijnen nodig had. De kleinere 2,5-inch ATA-schijven die in laptopcomputers worden gebruikt, gebruiken een uitgebreide 44-pins connector die extra voedingspinnen bevat. Voor een standaard AT-hardeschijfcontroller zijn alleen de originele ISA-bussignaalpinnen nodig die door de ATA-bus worden ondersteund. Omdat de primaire AT-schijfcontroller bijvoorbeeld alleen interruptverzoeklijn 14 (IRQ 14) gebruikt, biedt de primaire ATA-moederbordconnector alleen deze verzoeklijn zonder dat het gebruik van andere IRQ-lijnen nodig is. Zelfs als de ATA-interface is ingebouwd in een chipsetcomponent zoals een South Bridge of I/O-controller (zoals typisch is voor moderne computers) en werkt op hoge databuskloksnelheden, zijn de pinout- en pinfunctionaliteit hetzelfde als bij de originele ISA busontwerp.

Opmerking!
Veel gebruikers zijn van mening dat op computers waarin de IDE-connector op het moederbord is geïnstalleerd, de controller van de harde schijf zich daarop bevindt. In feite is dit niet het geval: de controller bevindt zich op de harde schijf zelf. Ondanks het feit dat ATA-poorten die in het moederbord zijn geïntegreerd vaak controllers worden genoemd, zou het vanuit technisch oogpunt juister zijn om ze controlleradapters te noemen (hoewel ik nog nooit zo'n term heb gehoord), d.w.z. apparaten die de controller op de bus aansluiten.

Na enige tijd werden de 40-pins connector en de methode voor het construeren van een schijfinterface ter overweging voorgelegd aan de ANSI Standards Committee. Door de gezamenlijke inspanningen van dit instituut en productiebedrijven werden enkele ruwe kantjes geëlimineerd, de staarten opgeruimd en in maart 1989 werd een interfacestandaard gepubliceerd die bekend staat als CAM ATA. Maar zelfs vóór de komst van deze standaard volgden veel bedrijven, zoals Conner Peripherals, CDC bij het aanbrengen van enkele wijzigingen in het oorspronkelijke ontwerp. Als gevolg hiervan zijn veel oudere ATA-schijven erg moeilijk te combineren in de configuratie met dubbele schijven die je in moderne systemen aantreft. Aan het begin van de jaren negentig brachten de meeste fabrikanten van harde schijven hun apparaten in overeenstemming met de officiële norm, waarmee alle compatibiliteitsproblemen werden opgelost.

Sommige delen van de ATA-standaard zijn niet gespecificeerd en fabrikanten krijgen enige creatieve vrijheid om hun eigen opdrachten en functies te introduceren. Dit is trouwens de reden waarom het formatteren op laag niveau van IDE-schijven zo'n moeilijk probleem is geworden. Bij het herschrijven van sectorheaders en het maken van een defectmap moet het formatteerprogramma een reeks opdrachten kunnen gebruiken die zijn ontwikkeld voor een specifiek harde schijfmodel. Helaas vervaagt met deze benadering het concept van ‘standaard’. De meeste fabrikanten van harde schijven publiceren low-level formatteringsprogramma's op hun ondersteuningssites.

Opmerking!
Veel mensen verwarren 16- en 32-bits harde schijfverbindingen met 16- en 32-bits bussen. De PCI-busverbinding maakt een 32-bits (en in sommige versies 64-bits) verbinding mogelijk tussen de bus en de ATA-beheerinterface, die zich meestal in de Southbridge- of chipset-I/O-controller bevindt. Tegelijkertijd is de parallelle PATA-interface tussen de besturingsinterface en het apparaat zelf 16-bits. Zo vindt gelijktijdige gegevensoverdracht tussen het apparaat en de besturingsinterface op het moederbord plaats via in totaal 16 kanalen. Desondanks is de kloksnelheid van de ATA-interface hoog genoeg om één of twee harde schijven te bedienen terwijl het 16-bits kanaal volledig wordt benut. Hetzelfde geldt voor de SATA-interface: hoewel er slechts één bit tegelijk wordt verzonden, is deze interface in staat extreem hoge gegevensoverdrachtsnelheden te bereiken.

De standaard PATA-bus is een 16-bit parallelle interface, d.w.z. Via de interfacekabel worden tegelijkertijd 16 bits aan gegevens (bits) verzonden. De SATA-interface zorgt ervoor dat er slechts één bit aan gegevens tegelijk via de kabel wordt verzonden, waardoor het mogelijk is de geometrische afmetingen van de gebruikte kabel te verkleinen en een hogere efficiëntie van de werking ervan te garanderen, wat wordt bereikt door de cyclische frequentie van informatie te verhogen overdracht. De figuur vergelijkt de afmetingen van de stroom- en datakabels van de SATA-bus met de geometrische parameters van de kabels voor de parallelle ATA (PATA)-interface.

Het belangrijkste voordeel van ATA-schijven vergeleken met oudere interfaces op basis van afzonderlijke controllers, evenals modernere databus-hostinterfaces, waaronder SCSI en IEEE-1394 (iLink of FireWire), zijn hun lage kosten. Door het ontbreken van afzonderlijke controllers of hostadapters kan de kabelverbindingsstructuur worden vereenvoudigd, waardoor de kosten van ATA-schijven aanzienlijk lager zijn dan de kosten van een standaardcontroller en schijfcombinatie.

Qua prestatiekenmerken behoren ATA-schijven tot de meest efficiënte apparaten, ondanks het feit dat ze ook als tamelijk lage prestaties kunnen worden geclassificeerd. De inconsistentie van deze uitspraken is het gevolg van de grote verscheidenheid aan aandrijvingen van dit type. Elke schijf is uniek op zijn eigen manier, dus het is bijna onmogelijk om generalisaties te maken. Niettemin zijn high-end modellen op geen enkele manier inferieur qua prestatiekenmerken aan andere soorten schijven die op de markt verkrijgbaar zijn voor besturingssystemen voor één gebruiker en één taak.