Грузите гигабиты бочками! usb 3.0 и sata revision 3.0 в историческом разрезе

DDR-T

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.

Главные отличия

Разница между SATA 2 и SATA 3 состоит в следующем:

• возможность в передаче данных SATA 2 составляет 3 Гбит/с, а SATA 3 – 6 Гбит/с;
• SATA 3 для основного диска считается бесполезным, зато при работе с SSD обеспечить скоростную передачу сведений можно только при помощи этой версии;
• SATA 3 функционирует на высокой частоте и способна лучше управлять питанием.

Все производители добавляют к последним версиям поддержку только на основании совместимости с разрабатываемой материнской платой. Так, последующая разработка на практике оказывается вдвое быстрее предшествующей. Это и есть их основное отличие. Между тем, при подключении диска посредством любой версии можно быть уверенным, что он будет исправно функционировать на каждом компьютере.

Назад Далее

Ревизии SATA

В настоящее время интерфейс Serial ATA практически вытеснил Parallel ATA, и накопители PATA можно встретить теперь в основном лишь в достаточно старых компьютерах. Еще одной особенностью нового стандарта, обеспечившей его широкую популярность, стала поддержка технологий NCQ и AHCI .

SATA 1

SATA 1

Первая ревизия интерфейса предусматривает частоту функционирования 1.5 Ггц, что обеспечивает полосу пропускания 1.5 Гбит/с. Около 20% отнимается на нужды системы кодирования типа 8b/10b, где в каждые 10 бит вкладывается ещё 2 бита служебной информации. Таким образом, максимальная скорость равняется 1.2 Гбит/с (150 Мб/с). Это совсем немного быстрее самой быстрой PATA/133, но намного лучшее быстродействие достигается в режиме AHCI, где работает поддержка NCQ (Native Command Queuing). Это значительно улучшает производительность в много-поточных задачах, но не все контроллеры поддерживают AHCI на первой версии SATA.

SATA 2 (SATA 300)

SATA 2

Частота функционирования была увеличена до 3.0 Ггц, что увеличило пропускную способность до 3.0 Гбит/с (300 МБ/с ). Эффективная пропускная способность равняется 2.4Гбит/с (300Мб/c), то есть в 2 раза выше чем у SATA 1. Совместимость между первой и второй ревизией сохранилась. Интерфейсные кабели тоже были сохранены прежние и полностью совместимы между собой.

SATA 3

В июле 2008 года SATA—IO представила спецификации SATA 3.0, хотя про требованию спецификаций правильно называть SATA 6Gb/s, с пропускной собственностью соответственно 6 Гб/с (600 МБ/с), частота функционирования 6.0Ггц (то есть поднята только частота).Также положительной составляющей стала функция программного управления NCQ и команды для непрерывной передачи данных для процесса с высоким приоритетом. Кроме жестких дисков этот стандарт используется в SSD (твердотельные диски). Стоит заметить, что на практике пропускная способность интерфейсов SATA не отличаются скоростью передачи данных. Практически скорость записи и чтения дисков не превышает 100 Мб/с . Увеличение показателей влияет только на пропускную способность между контроллером и кеш-памятью накопителя.Совместимость сохранилась как в методе передачи данных, так и в разъёмах и проводах; улучшено управление питанием. Основной сферой применения, где требовалась такая пропускная способность – SSD (твёрдотельные) накопители . Для жёстких дисков, такая пропускная способность не требовалась. Выигрыш для них был в более высокой скорости передачи данных из кэш (DRAM—cache) памяти диска.

SATA 3.1

Внесенные изменения:

1. Появился mSATA (SATA для SSD-накопителей в мобильных устройствах), PCI Express Mini Card-подобный разъём;
2. Zero-power оптического привода, то есть оптические приводы, поддерживающие стандарт, больше не потребляют энергии в режиме простоя;
3. Добавлена аппаратная команда очереди TRIM (Queued TRIM Command), улучшающая производительность и долговечность SSD;
4. Аппаратные функции идентификации, определяющие возможности устройства (Hardware Control Features);
5. Расширенный менеджмент питания (Required Link Power Management ), позволяющий устройствам подключенным через SATA 3.1 потреблять меньше энергии..

SATA 3.2 — SATA Express

Характеристики:

• SATA Express программно совместим с SATA, но в качестве несущего интерфейса используется PCI Express. Конструктивно представляет собой два рядом расположенных в длину SATA-порта, что позволяет использовать как накопители с интерфейсом SATA, так и непосредственно накопители, изначально поддерживающие SATA Express. Скорость передачи данных при этом достигает 8 Гбит/с в случае использования одного разъёма и 16 Гбит/с, в случае если задействованы оба разъёма SATA Express.
• Предполагается, что на замену SATA Express придет разъём U.2 (SFF-8639), в котором предоставляется 4 линии PCI Express 3.0
• µSSD (micro SSD) — представляет собой BGA-интерфейс для подключения миниатюрных встроенных накопителей.

.

Так какой тип SSD мне все же выбрать?

Все зависит от ваших ожиданий, совместимости с конкретным оборудованием и, конечно, от доступного бюджета. Вот вам в помощь сравнительная таблица основных параметров всех трех видов SSD-накопителей.

Если вы ищете самое дешевое решение, стоит выбрать 2,5-дюймовый диск SATA. Хотя такие модели не обеспечивают высочайшую производительность, их вполне достаточно для повседневного применения. 2,5-дюймовый носитель также наиболее уместен для обновления старых конфигураций на основе жестких дисков. Проекты M.2 SATA также дешевы, но обычно они работают только на небольших компьютерах и ноутбуках, где нет места для 2,5-дюймового накопителя.

Если у вас современный компьютер, вам следует подумать о выборе SSD типа M.2 PCIe. Такие SSD не намного дороже, чем модели с поддержкой SATA, но они предлагают гораздо лучшую производительность. Мы особенно рекомендуем этот тип носителей для профессионалов, которым требуется быстрый доступ к файлам. На данный момент модели, использующие интерфейс PCI-Express 3.0, кажутся наиболее экономически выгодным выбором, но модели с поддержкой PCI-Express 4.0 постепенно набирают популярность.

Однако не забудьте убедиться, что ваш компьютер или ноутбук совместим с SSD M.2, прежде чем покупать его. В любом случае, выбор только за вами, а наша задача — помочь вам в этом.

Как определить, подключен диск к SATA 2 или SATA 3

Зачастую многие пользователи не знают, к какому SATA разъему в их компьютере подключены имеющиеся накопители. Это может стать проблемой, которая тормозит скорость работы накопителя. Например, если подключить SSD в SATA 2 разъем, он будет работать значительно медленнее, чем способен при подключении к SATA 3.

Имеются программные и механические способы, как узнать, к какому разъему подключен жесткий диск. Рассмотрим оба варианта.

Механический способ

Механический способ крайне простой. Он подразумевает разбор системного блока компьютера (или ноутбука) и определение по информации на материнской плате, какие SATA-разъемы используются для установленных в компьютере накопителей.

Рядом с SATA-разъемами должна быть нанесена информация об их пропускной способности, по которой и можно понять — это SATA 2 или SATA 3 разъем. Как было сказано выше, разъем SATA 3 имеет пропускную способность в 6 Гб, поэтому около него на материнской плате наносится надпись “SATA 6G”. Около разъема SATA 2 можно видеть надпись “SATA 3G”.

Таким образом, можно понять по тому, к какому разъему подключен текущий накопитель, работает он через SATA 2 или SATA 3.

Программный способ

Если возможности разобрать компьютер нет, можно воспользоваться специализированными приложениями для анализа компьютерных составляющих. Программ, которые позволяют определить, через SATA 2 или SATA 3 подключен диск, достаточно много.

Одним из приложений, которое позволяет узнать, какие у материнской платы имеются разъемы для подключения накопителей, и как они используются, является HWINFO. Чтобы получить через него необходимую информацию, нужно:

1. Загрузить программу HWINFO из интернета, установить ее и запустить. Слева на панели выбора устройств для анализа перейти в раздел Motherboard. В правой части окна будет отображено, какие SATA порты имеются. Как было сказано выше, если около порта написано 6 Gb/s, это говорит о том, что он стандарта SATA 3.
2. Чтобы узнать, какой из портов используется для конкретного диска в данный момент, нужно перейти в раздел Drives. Здесь отображаются все подключенные в данный момент диски. Выберите анализируемый диск и в правой части экрана посмотрите информацию, которая значится в графе Drive Controller.

   Там будет указана примерно следующая надпись:

Serial ATA 6 Gb/s @ 3 Gb/s В данной надписи значение до значка @ говорит о том, какой потенциал пропускной способности имеется у устройства, а после значка @ указано, к какому порту подключено устройство. То есть, из указанного выше примера можно сделать вывод, что это SSD диск, который подключен к SATA 2 разъему, не раскрывающему его потенциал целиком.

Обратите внимание: Если SSD диск подключен правильно к SATA 3 разъему, то надпись будет Serial ATA 6 Gb/s @ 6 Gb/s. Второе приложение, которое позволяет провести анализ подключения накопителей к SATA разъемам, называется CrystalDiskInfo

Эта программа направлена именно на анализ накопителей, в отличие от рассмотренного выше приложения HWINFO, способного сообщить различную информацию о системе

Второе приложение, которое позволяет провести анализ подключения накопителей к SATA разъемам, называется CrystalDiskInfo. Эта программа направлена именно на анализ накопителей, в отличие от рассмотренного выше приложения HWINFO, способного сообщить различную информацию о системе.

Чтобы посмотреть через CrystalDiskInfo информацию о том, к какому разъему подключены диски, нужно установить приложение и запустить его. После этого сверху можно выбрать, данные о каком диске вы хотите посмотреть (в том случае, если дисков подключено несколько). Переключитесь на нужный диск.

Далее в графе “Режим передачи” можно посмотреть информацию о том, какое рекомендуется для диска подключение, и какое он в данный момент используется. До вертикальной черточки указана информация о том, к какому интерфейсу диск сейчас подключен — SATA 2 (SATA/300) или SATA 3 (SATA/600), а после черточки информация о том, какой потенциал диска. Если значения одинаковые или второе значение меньше первого, это указывает на то, что SATA разъем выбран правильно.

(155 голос., средний: 4,49 из 5)

⇡#Plextor M5M 256 Гбайт (PX-256M5M)

В накопителе Plextor M5M PX-256M5M используется контроллер Marvell 88SS9187, он пришёл на смену устаревшему Marvell 88SS9174, который мы уже встречали в накопителе Crucial M4 256 Гбайт (CT256M4SSD3). Новый контроллер отличается поддержкой спецификаций SATA 3.1, а также позволяет ставить команду TRIM в очередь наряду с командами чтения/записи. Кроме того, разработчики Marvell 88SS9187 обещают увеличить производительность и снизить энергопотребление — последнее должно прийтись по нраву владельцам ультрабуков и других мобильных ПК. Также на плате накопителя распаяна кеш-память DDR3L-1333 SDRAM, объёмом 256 Мбайт.

Накопитель Plextor M5M 256 Гбайт (PX-256M5M) считается самым «большим» в линейке. Кроме модели объёмом 256 Гбайт, в продаже можно найти mSATA SSD объёмом 128 и 64 Гбайт.

Plextor M5M 256 Гбайт (PX-256M5M)

Память, используемая в накопителе Plextor M5M PX-256M5M, относится к типу Toggle Mode DDR 2.0. Произведена она компанией Toshiba по 19-нм техпроцессу. В каждом чипе содержится по четыре NAND-устройства, поэтому задействованы все восемь каналов контроллера, да еще и с чередованием. Как и всегда, о количестве циклов перезаписи производитель памяти умалчивает. Что же касается скоростных характеристик, то устоявшаяся скорость чтения должна составить 540 Мбайт/с, а записи — 430 Мбайт/с. Скорости произвольного чтения и записи этого накопителя похожи. Так, заявленная скорость чтения блоков по 4 Кбайт составляет 79 000 IOPS, а записи — 77 000 IOPS.

M.2, PCIe, mSATA и SATA

В действительно старых ноутбуках интерфейс для подключения твердотельных накопителей может быть любым, при условии, что это SATA. Практически в каждой модели (кроме самых компактных) речь идёт о классическом-полноразмерном SATA. Он же используется для подключения дисков к стационарным компьютерам, и именно через SATA подключаются наиболее доступные по стоимости SSD. В зависимости от древности ноутбука это может быть версия SATA 1, 2 или 3. В самых доисторических ноутбуках используется SATA 1, и апгрейд на SSD в этом случае будет довольно бессмысленным — этот интерфейс еле-еле дает нужную скорость для обычного диска, а многие модели твердотельных накопителей вообще не поддерживают протокол SATA 1. Впрочем, в абсолютном большинстве современных ноутбуков используется контроллер именно третьей версии.

Скорость передачи данных через SATA 3 — до 6 Гбит/с. Это значит, что с ним можно использовать довольно современный SSD. Твердотельные накопители за последние годы развивались аки стартапы и не раз прыгнули выше головы, в результате чего они уперлись и в предел пропускной способности интерфейса SATA 3.

В некоторых ноутбуках также имеется интерфейс mSATA. Он позволяет установить твердотельный накопитель без корпуса — плоскую плату с припаянными к ней чипами. Это практически тот же SATA 3, только с новым банановым вкусом в другом форм-факторе, так что он тоже подходит для установки SSD в ноутбук. В некоторых ноутбуках уже есть интерфейс mSATA, но он либо не используется, либо в него установлен уже устаревший SSD. Также нередко в системе может быть предусмотрен интерфейс mini-PCI, который предназначен для установки карт расширения (таких как Wi-Fi, Bluetooth-модули, 3G-модемы и так далее). Он здорово похож на mSATA, но путать их все же не стоит. В любом случае установка нового накопителя позволит качественно увеличить скорость работы системы, а какой использовать для этого порт можно выяснить у производителя ноутбука или воспользовавшись конфигуратором на нашем сайте.

Самый перспективный вариант — разъем M.2. Если вы используете современный ноутбук, то именно M.2 позволит работать системе с максимальной скоростью. M.2 — это и есть то светлое будущее, которое ожидали от mSATA. Новый стандарт распространился в ноутбуках до того, как mSATA набрал популярность, а за счёт снижения цен на накопители он почти сразу раскрутился, а mSATA превратился в малопопулярный «legacy-storage», для которого производители сегодня выпускают одну-две модели накопителей — так, на всякий случай. На практике M.2 — это вариант вывода шины PCI Express 3.0 с поддержкой сразу 4 линий. Таким образом, M.2 позволяет достичь скорости передачи данных до 4 ГБ/с, что намного больше, чем в любой из версий SATA.

Но не стоит особенно радоваться раньше времени — даже если накопитель установлен в разъём M.2, он может по-прежнему использовать интерфейс SATA, а значит — работать в том же скоростном режиме, что и с более старыми разъемами. Тем не менее, преимущество все равно будет, так как носитель сможет раскрыть весь свой скоростной потенциал.

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:

• шлейф обязательно должен быть плоским;
• максимальная длина шлейфа 18 дюймов (45.7 сантиметров).

Короткий и широкий шлейф был неудобен и мешал охлаждению. Повышать частоту передачи с каждой следующей версией стандарта становилось все сложнее, и ATA-7 решил проблему радикально: параллельный интерфейс был заменен последовательным. После этого ATA приобрёл слово Parallel и стал называться PATA, а седьмая версия стандарта получила иное название — Serial ATA. Нумерация версий SATA началась с единицы.

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.

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:

• вынос шины PCI Express за пределы сервера;
• создание протокола NVMe over Fabrics.

Вынос шины PCIe сопряжен с созданием сложного коммутирующего оборудования, но не вносит изменения в протокол.

Протокол NVMe over Fabrics стал хорошей альтернативой iSCSI и FCP. В NVMe-oF используются волоконно-оптическая линии связи и набор команд NVM Express.

Заключение

При разборе темы различий между SATA 2 и SATA 3 важно, прежде всего, упомянуть разницу в скорости передачи данных, ведь она различается более чем вдвое. При этом более современный стандарт САТА 3 обеспечивает меньшее энергопотребление и улучшенную модель управления питанием, а дальнейшее развитие Serial ATA 3 (3.1, 3.2 и 3.3) существенно поднимает планку скорости передачи данных, при этом используя PCI Express (или его вариации) в качестве несущего интерфейса

Про интерфейс SATA (англ. Serial ATA) уже практически забыли, однако преемственность поколений заставляет время от времени поднимать вопрос о совместимости SATA 2 и SATA 3. Сегодня это касается преимущественно использования новых твердотельных накопителей SSD, а также последних моделей жестких дисков, подключаемых к материнским платам, выпущенным пару лет назад. Как правило, когда речь идет об обратной совместимости устройств, большинство пользователей предпочитает не замечать потерь производительности, желая сэкономить. Так же происходит и с интерфейсами sata: конструкция разъема позволяет подключение и SATA 2, и SATA 3, угрозы оборудованию при несоответствии подключаемого устройства разъему не имеется, так что “ставим, что есть — работает”.

Конструктивных различий между SATA 2 и SATA 3 не имеется. По определению, SATA 2 представляет собой интерфейс обмена данными с пропускной способностью до 3 Гбит/с, SATA 3 же обеспечивает скорость обмена данными до 6 Гбит/с. Обе спецификации имеют семиконтактный разъем.

Когда речь идет о жестких дисках, разницы при обычной работе между подключением устройства по интерфейсу SATA 3 и SATA 2 мы не заметим. Механика харда не обеспечивает высоких скоростей, практически пределом можно считать 200 Мб/с (при 3 Гбит/с максимальной пропускной способности). Выпуск жестких дисков с интерфейсом SATA 3 можно считать данью апгрейду. Такие накопители подключаются к портам второй ревизии без потери в скорости обмена данными.

Совсем иное дело твердотельные накопители. SSD-устройства выпускаются только с интерфейсом SATA 3. Хотя подключить их к порту SATA 2 и можно без угрозы системе, однако высокие скорости чтения и записи при этом теряются. Показатели падают примерно в два раза, так что само применение недешевых устройств себя не оправдывает. С другой стороны, SSD в силу технологических особенностей будет работать быстрее жесткого диска даже при подключении к медленному интерфейсу, потеряв половину скорости.

Интерфейс SATA 3 работает на более высокой частоте, чем предыдущая спецификация, так что задержки минимизируются, а подключенный к порту SATA 2 твердотельный накопитель с SATA 3 покажет производительность выше, чем жесткий диск с SATA 2. Правда, заметно это рядовому пользователю будет исключительно при тестировании, а не в процессе обычной работы с приложениями.

Не критичным, но значимым отличием SATA 3 от SATA 2 можно считать улучшенное управление питанием устройства.