«Serial ata» (стр. 4 из 6)
• транспортный уровень, который связывает с помощью интерфейса, чтобы выше заказать протоколы типа PCI или Параллельного ATA. Транспортный уровень ответственен за связь по интерфейсу к файлу регистра ATA, интерпретируя команды, и давая уровень связи блокирует задачи.
• уровень Связи ответственен за кадрирование пакета, 8b/10b кодирование и декодирование и производство и проверка кодов циклического контроля избыточности. Уровень связи (линковки) также обрабатывает управление потоком данных, буферизуя данные как необходимо разместить передачи, изменения скорости передачи данных от использования синхроимпульса спектра распространения.
• Phy уровень имеет 10b, закодированные данные от уровня Связи приходят к нему и преобразовываются в последовательную форму, отсылаются по кабелю. Phy уровень также ответственен за deserializing, для использования данных полученных с другого конца для поиска подключенного устройства методом Hot Plug.
Иерархию этих трех уровней показано на Рисунке 4.3.
Рисунок 4.3 – Иерархия 3 уровней контроллера SATA
С соответствующим транспортным уровнем есть возможность сделать "мост", который может принять параллельные команды ATA, и конвертировать их в Serial ATA данные. Эти чипы могут допустить простому системному преобразованию Serial ATA, потому что весь PC уже включает параллельные ATA контроллеры. Большинство начальных жестких дисков также использует эти чипы моста, таким образом давая возможность параллельным дискам ATA работать с Serial ATA передачей. Пример этой конфигурации показано на Рисунке 4.4.
Рисунок 4.4 – Подключение чипа конвертирования PATA команд в SATA команды к разъему PATA
В то время как эти подходы будут работать хорошо как предоставление технологии на стороне диска, есть некоторые проблемы с этим выполнением, которые делают этот метод менее желательным чем интегрированные контроллеры на ведущей стороне. Сначала, с чипом моста, параллельные ATA связывают с помощью интерфейса сторону, будет ограничен 100 или 133 Mb/s, потому что это - скорость параллельных ATA контроллеров. Во вторых, с чипом моста на ведущем устройстве, программный драйвер может только управлять параллельным ATA контроллером, и не может обратиться, Serial ATA регистрирует пробел. Для интегрированного контроллера, обращение к этому пробелу происходит через регистр, это предоставляет большую устойчивость обработки ошибок, и более гибкую передачу данных. Наконец, большинство чипов моста берет в одном параллельном ATA, связывают с помощью интерфейса и имеют один сериал ATA вывод. Поскольку стандартный параллельный ATA порт мог поддержать два дисковода (первичный и вторичный), использование отдельного чипа моста порта уменьшает номер устройств, которые могли быть связаны.
В некоторый момент, southbridge включит Serial ATA технологию как замену для параллельного ATA. Есть два возможных подхода для этой интеграции. Полная интеграция Serial ATA, связь и phy уровни допустили бы прямому последовательному подключению от southbridge. Вызов с полной интеграцией находится во включении высокоскоростных аналоговых блоков phy уровня с обширной цифровой логикой в southbridge. Для многих других высокоскоростных последовательных интерфейсов, соглашение состояло в том, чтобы сохранить эти чипы, типа сетевых интерфейсов, как дискретные чипы. Подобное соглашение найдено с высокоскоростными цифровыми интерфейсами дисплея, используемыми с внешними phy чипами, а не интеграцией в northbridge графический блок.
Альтернативный путь интеграции: цифровые блоки транспортировки и уровней связи включены в southbridge, при поддержке внешнего phy уровня, более совместим с архитектурой, используемой сегодня. Этот альтернативный путь показан на Рисунке 5, он позволяет формировать контроллер, который мог MUX PATA порт со связью SATA к интерфейсу phy, обеспечивая гибкость в выполнении, не увеличивая количество пинов на шлейфе. Использование внешнего phy чипа также обеспечивает более простой путь к скоростям второго поколения 3.0 Gbps.
Рисунок 4.5 – Подключение чипа конвертирования PATA команд в SATA команды к разъему PATA
Ожидается, что большинство контроллеров сначала преобразуют только один из их портов от параллельного до Serial ATA, оставляя унаследованный параллельный порт для подключения с оптическими дисками. Через какое-то время, поскольку оптические устройства также развиваются, ожидается полное преобразование параллельных интерфейсов в Serial ATA.
5 Вторая скорость Serial ATA
5.1 Предпосылка SATA II
В самом начале жизненного пути стандарта SerialATA подразумевалось как минимум три поколения этого интерфейса, основные различия между которыми лежали не только в области скоростных характеристик. И сегодня уже можно утверждать, что фаза "SerialATA I" успешно подходит к своему логическому завершению, а следующая ступень развития, SerialATA II, только набирает обороты. Термин "SerialATA II", или "SATA II", возник в первую очередь как "прозвище" для обозначения интерфейса SerialATA, достигшего пропускной способности 3 Гбит/с. В этом кроется причина настоящей неразберихи, возникшей среди пользователей. Во-первых, официально SerialATA II не является обозначением для интерфейса SerialATA, обеспечивающего пропускную способность 3 Гбит/c. Данная величина лишь одна из многих способностей, задекларированных комитетом стандарта SATA II, но поскольку именно она наиболее заметна, то стала синонимом для SerialATA II. На самом же деле SATA II - более глубокое усовершенствование SATA и требует детального рассмотрения.
Группа разработчиков SATA II[2] сегодня переименована в SATA-IO (SATA International Organization) - как раз с целью уменьшения путаницы. Как известно, интерфейс SerialATA был создан и позиционировался в качестве замены параллельному ATA-интерфейсу, распространенному на рынке офисных и домашних компьютеров. Диски и контроллеры SerialATA в настоящее время доступны во множестве новых систем, но основные усилия разработчиков и маркетологов направлены на внедрение следующей версии последовательного интерфейса, которая откроет стандарту дверь в мир систем корпоративного уровня.
В чем самые существенные различия между SerialATA и SerialATA II? SerialATA II выглядит более приспособленным для корпоративного применения в силу трех нововведений: мультипликаторов портов, селекторов портов и NCQ (Native Command Queuing, упорядоченная очередь команд). Рассмотрим их подробнее.
Классическое подключение дисков по схеме master-slave в случае с SerialATA II уже неактуально. Спецификация от рабочей группы разработчиков SerialATA II предусматривает подключение к контроллеру SerialATA до 15 жестких дисков при помощи мультипликатора портов. Хотя это намного меньше, чем число соответствующих дисков, которые можно подключить к контроллерам Fibre Channel или Serial Attached SCSI. Но в любом случае такая возможность - дополнительный козырь для вывода технологии SerialATA II на корпоративный рынок.
Селекторы портов позволяют подключать два хоста к одному жесткому диску. Это свойство полезно, так как допускает создание "избыточного" соединения с жестким диском. В случае если с одним из хостов произошел сбой, второй ("запасной") перехватывает доступ и управление. Такой тип избыточности играет важную роль - ведь SATA II нацелен на применение в корпоративных системах.
Технология NCQ призвана увеличить производительность и эффективность жестких дисков SATA II. В обычной ситуации команды чтения и записи поступают с контроллера на диск последовательно, что практически всегда вызывает необходимость чтения и записи в самых разнообразных участках диска. Если команды выполняются строго по мере их поступления, получается большая механическая нагрузка на диск: головке чтения/записи приходится непрерывно перемещаться для доступа к нужным секторам, а шпинделю двигателя - практически постоянно вращаться. Диски SerialATA II используют механизм оптимизации очереди команд, который перестраивает последние таким образом, чтобы минимизировать движения головки и по возможности сократить время вращения шпинделя.
Каждое из этих дополнений к стандарту SerialATA II делает интерфейс намного более приспособленным к работе в корпоративных центрах данных. Однако улучшения, наблюдающиеся в SerialATA II, вовсе не означают, что крупные компании забудут о Fibre Channel и SCSI и моментально обратят свои взгляды на подсистемы, базирующиеся на SerialATA II. Как и ранее, высокопроизводительные интерфейсы, в ближайшее время дополненные и Serial Attached SCSI, будут доминировать на корпоративном рынке, а стандарт SATA II позиционируется лишь в виде вспомогательного или аварийного средства. Не стоит питать иллюзий по поводу революции в корпоративном секторе - сами разработчики стандарта подчеркивают, что хотели бы видеть Serial ATA II в компьютерных инфраструктурах крупных компаний, но в то же время прекрасно отдают себе отчет о гораздо большей привлекательности рынка домашних и офисных систем. Приведем следующий пример. Часто, по прошествии некоторого времени, данные теряют свою актуальность. Чем дольше такой период, тем реже эти данные требуются - например, если файл создан вчера, гораздо вероятнее, что сегодня потребуется именно он, нежели файл, созданный полгода назад. Таким образом, "пожилые" данные гораздо разумнее размещать не на дорогих высокопроизводительных дисках, а на гораздо более дешевых накопителях SerialATA (в данном случае, SATA II), а затем и на архивных магнитных лентах. Разработчики стандарта SATA II акцентируют внимание именно на этом обстоятельстве, отводя дискам SATA второстепенную роль.
Новые SATA II-накопители выглядят гораздо более надежными, нежели их предшественники, и рассчитаны на работу в режиме 24/7 с большим средним временем наработки на отказ. Они не столь "прочны", как диски SCSI или Fibre Channel, которые не только обладают высокой надежностью, но и работают в условиях сильной загрузки. Диски SATA II обязаны быть достаточно надежными для исполнения "второй роли", при условии не слишком экстремального применения. В этом причина меньшей стоимости дисков SerialATA II по сравнению с дорогими накопителями Fibre Channel и SCSI. На рынке имеется несколько продуктов, относительно которых производители заявили о пропускной способности 3 Гбит/с. Это, например, жесткие диски от Samsung, Hitachi и Western Digital. Вообще же ситуация такова, что еще не все производители представили полный спектр накопителей, "доросших" до уровня 3 Гбит/с, поэтому мы постараемся сравнить общие свойства доступных на рынке дисков.