Интерфейсы подключения жестких дисков — IDE, SATA и другие
Здравствуйте! В прошлой статье мы с вами в подробностях рассмотрели устройство жесткого диска, но я специально ничего не сказал про интерфейсы — то есть способы взаимодействия жесткого диска и остальных устройств компьютера, или если еще конкретней, способы взаимодействия (соединения) жесткого диска и материнской платы компьютера.
А почему не сказал? А потому что эта тема — достойна объема никак не меньшего целой статьи. Поэтому сегодня разберем во всех подробностях наиболее популярные на данный момент интерфейсы жесткого диска. Сразу оговорюсь, что статья или пост (кому как удобнее) в этот раз будет иметь внушительные размеры, но куда деваться, без этого к сожалению никак, потому как если написать кратко, получится совсем уж непонятно.
Понятие интерфейса жесткого диска компьютера
Для начала давайте дадим определение понятию «интерфейс». Говоря простым языком (а именно им я и буду по-возможности выражаться, ибо блог то на обычных людей рассчитан, таких как мы с Вами), интерфейс — способ взаимодействия устройств друг с другом и не только устройств. Например, многие из вас наверняка слышали про так называемый «дружественный» интерфейс какой-либо программы. Что это значит? Это значит, что взаимодействие человека и программы более легкое, не требующее со стороны пользователя большИх усилий, по сравнению с интерфейсом «не дружественным». В нашем же случае, интерфейс — это просто способ взаимодействия конкретно жесткого диска и материнской платы компьютера. Он представляет собой набор специальных линий и специального протокола (набора правил передачи данных). То есть чисто физически — это шлейф (кабель, провод), с двух сторон которого находятся входы, а на жестком диске и материнской плате есть специальные порты (места, куда присоединяется кабель). Таким образом, понятие интерфейс — включает в себя соединительный кабель и порты, находящиеся на соединяемых им устройствах.
Ну а теперь самый «сок» сегодняшней статьи, поехали!
Виды взаимодействия жестких дисков и материнской платы компьютера (виды интерфейсов)
Итак, первым на очереди у нас будет самый «древний» (80-е года) из всех, в современных HDD его уже не встретить, это интерфейс IDE (он же ATA, PATA).
IDE — в переводе с английского «Integrated Drive Electronics», что буквально означает — «встроенный контроллер». Это уже потом IDE стали называть интерфейсом для передачи данных, поскольку контроллер (находящийся в устройстве, обычно в жестких дисках и оптических приводах) и материнскую плату нужно было чем-то соединять. Его (IDE) еще называют ATA (Advanced Technology Attachment), получается что то вроде «Усовершенствованная технология подсоединения». Дело в том, что ATA — параллельный интерфейс передачи данных, за что вскоре (буквально сразу после выхода SATA, о котором речь пойдет чуть ниже) он был переименован в PATA (Parallel ATA).
Что тут сказать, IDE хоть и был очень медленный (пропускная способность канала передачи данных составляла от 100 до 133 мегабайта в секунду в разных версиях IDE — и то чисто теоретически, на практике гораздо меньше), однако позволял присоединять одновременно сразу два устройства к материнской плате, используя при этом один шлейф.
Причем в случае подключения сразу двух устройств, пропускная способность линии делилась пополам. Однако, это далеко не единственный недостаток IDE. Сам провод, как видно из рисунка, достаточно широкий и при подключении займет львиную долю свободного пространства в системном блоке, что негативно скажется на охлаждении всей системы в целом. В общем IDE уже устарел морально и физически, по этой причине разъем IDE уже не встретить на многих современных материнских платах, хотя до недавнего времени их еще ставили (в количестве 1 шт.) на бюджетные платы и на некоторые платы среднего ценового сегмента.
Следующим, не менее популярным, чем IDE в свое время, интерфейсом является SATA (Serial ATA), характерной особенностью которого является последовательная передача данных. Стоит отметить, что на момент написания статьи — является самым массовым для применения в ПК.
Существуют 3 основных варианта (ревизии) SATA, отличающиеся друг от друга пропускной способностью: rev. 1 (SATA I) — 150 Мб/с, rev. 2 (SATA II) — 300 Мб/с, rev. 3 (SATA III) — 600 Мб/с. Но это только в теории. На практике же, скорость записи/чтения жестких дисков обычно не превышает 100-150 Мб/с, а оставшаяся скорость пока не востребована и влияет разве что на скорость взаимодействия контроллера и кэш-памяти HDD (повышает скорость доступа к диску).
Из нововведений можно отметить — обратную совместимость всех версий SATA (диск с разъемом SATA rev. 2 можно подключить к мат. плате с разъемом SATA rev. 3 и т.п.), улучшенный внешний вид и удобство подключения/отключения кабеля, увеличенная по сравнению с IDE длина кабеля (1 метр максимально, против 46 см на IDE интерфейсе), поддержка функции NCQ начиная уже с первой ревизии. Спешу обрадовать обладателей старых устройств, не поддерживающих SATA — существуют переходники с PATA на SATA, это реальный выход из ситуации, позволяющий избежать траты денег на покупку новой материнской платы или нового жесткого диска.
Так же, в отличии от PATA, интерфейсом SATA предусмотрена «горячая замена» жестких дисков, это значит, что при включенном питании системного блока компьютера, можно присоединять/отсоединять жесткие диски. Правда для ее реализации необходимо будет немного покопаться в настройках BIOS и включить режим AHCI.
Следующий на очереди — eSATA (External SATA) — был создан в 2004 году, слово «external» говорит о том, что он используется для подключения внешних жестких дисков. Поддерживает «горячую замену» дисков. Длина интерфейсного кабеля увеличена по сравнению с SATA — максимальная длина составляет теперь аж два метра. eSATA физически не совместим с SATA, но обладает той же пропускной способностью.
Но eSATA — далеко не единственный способ подключить внешние устройства к компьютеру. Например FireWire — последовательный высокоскоростной интерфейс для подключения внешних устройств, в том числе HDD.
Поддерживает «горячу замену» винчестеров. По пропускной способности сравним с USB 2.0, а с появлением USB 3.0 — даже проигрывает в скорости. Однако у него все же есть преимущество — FireWire способен обеспечить изохронную передачу данных, что способствует его применению в цифровом видео, так как он позволяет передавать данные в режиме реального времени. Несомненно, FireWire популярен, но не настолько, как например USB или eSATA. Для подключения жестких дисков он используется довольно редко, в большинстве случаев с помощью FireWire подключают различные мультимедийные устройства.
USB (Universal Serial Bus), пожалуй самый распространенный интерфейс, используемый для подключения внешних жестких дисков, флешек и твердотельных накопителей (SSD). Как и в предыдущем случае — есть поддержка «горячей замены», довольно большая максимальная длина соединительного кабеля — до 5 метров в случае использования USB 2.0, и до 3 метров — если используется USB 3.0. Наверное можно сделать и бОльшую длину кабеля, но в этом случае стабильная работа устройств будет под вопросом.
Скорость передачи данных USB 2.0 составляет порядка 40 Мб/с, что в общем-то является низким показателем. Да, конечно, для обыкновенной повседневной работы с файлами пропускной способности канала в 40 Мб/с хватит за глаза, но как только речь пойдет о работе с большими файлами, поневоле начнешь смотреть в сторону чего-то более скоростного. Но оказывается выход есть, и имя ему — USB 3.0, пропускная способность которого, по сравнению с предшественником, возросла в 10 раз и составляет порядка 380 Мб/с, то есть практически как у SATA II, даже чуть больше.
Есть две разновидности контактов кабеля USB, это тип «A» и тип «B», расположенные на противоположных концах кабеля. Тип «A» — контроллер (материнская плата), тип «B» — подключаемое устройство.
USB 3.0 (тип «A») совместим с USB 2.0 (тип «A»). Типы «B» не совместимы между собой, как видно из рисунка.
Thunderbolt (Light Peak). В 2010 году компанией Intel был продемонстрирован первый компьютер с данным интерфейсом, а чуть позже в поддержку Thunderbolt к Intel присоединилась не менее известная компания Apple. Thunderbolt достаточно крут (ну а как иначе то, Apple знает во что стоит вкладывать деньги), стоит ли говорить о поддержке им таких фич, как: пресловутая «горячая замена», одновременное соединение сразу с несколькими устройствами, действительно «огромная» скорость передачи данных (в 20 раз быстрее USB 2.0).
Максимальная длина кабеля составляет только 3 метра (видимо больше и не надо). Тем не менее, несмотря на все перечисленные преимущества, Thunderbolt пока что не является «массовым» и применяется преимущественно в дорогих устройствах.
Идем дальше. На очереди у нас пара из очень похожих друг на друга интерфейсов — это SAS и SCSI. Похожесть их заключается в том, что они оба применяются преимущественно в серверах, где требуется высокая производительность и как можно меньшее время доступа к жесткому диску. Однако, существует и обратная сторона медали — все преимущества данных интерфейсов компенсируются ценой устройств, поддерживающих их. Жесткие диски, поддерживающие SCSI или SAS стоят на порядок дороже.
SCSI (Small Computer System Interface) — параллельный интерфейс для подключения различных внешних устройств (не только жестких дисков).
Был разработан и стандартизирован даже несколько раньше, чем первая версия SATA. В свежих версия SCSI есть поддержка «горячей замены».
SAS (Serial Attached SCSI) пришедший на смену SCSI, должен был решить ряд недостатков последнего. И надо сказать — ему это удалось. Дело в том, что из-за своей «параллельности» SCSI использовал общую шину, поэтому с контроллером одновременно могло работать только лишь одно из устройств, SAS — лишен этого недостатка.
Кроме того, он обратно совместим с SATA, что несомненно является большим плюсом. К сожалению стоимость винчестеров с интерфейсом SAS близка к стоимости SCSI-винчестеров, но от этого никак не избавиться, за скорость приходится платить.
Если вы еще не устали, предлагаю рассмотреть еще один интересный способ подключения HDD — NAS (Network Attached Storage). В настоящее время сетевые системы хранения данных (NAS) имеют большую популярность. По сути, это отдельный компьютер, этакий мини-сервер, отвечающий за хранение данных. Он подключается к другому компьютеру через сетевой кабель и управляется с другого компьютера через обычный браузер. Это все нужно в тех случаях, когда требуется большое дисковое пространство, которым пользуются сразу несколько людей (в семье, на работе). Данные от сетевого хранилища передаются к компьютерам пользователей либо по обычному кабелю (Ethernet), либо при помощи Wi-Fi. На мой взгляд, очень удобная штука.
Думаю, это все на сегодня. Надеюсь вам понравился материал, предлагаю подписаться на обновления блога, чтобы ничего не пропустить (форма в верхнем правом углу) и встретимся с вами уже в следующих статьях блога.
Источник
Урок #8. Интерфейс IDE
Перед тем как перейти к более профессиональным инструментам диагностики жестких дисков, хочу рассказать о некоторых технических моментах, а именно о подключении жесткого диска к компьютеру или точнее — о вариантах подключения.
Есть такое понятие, как интерфейс подключения жесткого диска. Упрощенно можно сказать, что это способ соединения жесткого диска и материнской платы, хотя в более широком смысле это еще и способ взаимодействия жесткого диска с материнской платой, ведь понятие «интерфейс» изначально и подразумевает некоторый метод или способ взаимодействия кого-то (или чего-то) с чем-то.
Если углубиться чуть более детально, то стоит сказать, что при передаче данных в компьютерном мире используются протоколы, то есть некоторые правила передачи данных. Протоколы также являются неотъемлемой частью интерфейса.
Ну а нам, как простым пользователям, незачем знать все эти правила и тонкости передачи данных. Поэтому нас будет интересовать только физическая составляющая интерфейса — кабель подключения жесткого диска к компьютеру. Вы часто можете услышать вместо слова «кабель» другой термин, говорят — шлейф подключения жесткого диска к материнской плате.
Поскольку в настоящее время существует несколько интерфейсов, то и шлейфы несколько отличаются.
Давайте рассмотрим наиболее популярные в настоящее время интерфейсы.
И начну я с уже устаревшего интерфейса IDE. Я колебался с тем стоит ли о нем рассказывать или нет и решил что стоит, так как его все еще можно встретить в достаточно старых компьютерах.
Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics — «электроника, встроенная в привод») появился еще в 86-ом году прошлого века и в 90-ые был основным стандартом для подключения жестких дисков и приводов оптических дисков к компьютеру. В настоящее время новые жесткие диски им уже не оснащаются.
IDE-шлейф выглядит так:
Как видно из фото у него три разъема (хотя может быть и два) и он позволяет одновременно подключить до двух устройств к одному разъему на материнской плате.
Поскольку два однотипных устройства подключаются к компьютеру посредством одного кабеля, то должен быть механизм, позволяющий определить, какое из устройств будет обмениваться информацией с компьютером в тот или иной момент времени.
Появились понятия Master и Slave, что в данном случае можно перевести как «Ведущий» и «Ведомый». Разъемы на IDE-шлейфе обычно имеют разные цвета, поэтому понять что к чему подключать не сложно:
Если у вас в компьютере только один жесткий диск, а также устройство привода оптических дисков (CD, DVD), то их можно подключить так — жесткий диск как Master, и привод дисков, как Slave на тот же шлейф. Затем шлейф подключается к материнской плате к специальному разъему, коих обычно два:
На материнской плате разъемы обозначаются как IDE1 и IDE2. То есть к таким разъемам можно подключить четыре устройства — по два на каждый.
Для того, чтобы кабель всегда подключался правильно, в разъеме на материнской плате делается паз, а на разъеме шлейфа, соответственно, имеется отливка, которую называют кабельным ключом.
Именно поэтому перепутать что-то при подключении жесткого диска к компьютеру нельзя.
Интерфейс IDE еще называют ATA (Advanced Technology Attachment — усовершенствованная технология подключения) и данный интерфейс имел несколько вариаций, в том числе и конструктивных — шлейф был 40-ка и 80-ти жильным, а скорость передачи данных у разных стандартов варьировалась и у самых последних составляла 100-133 мегабайта в секунду, хотя это была максимальная скорость передачи данных, по факту она была значительно меньше. К тому же при подключении двух устройств к одному шлейфу скорость делится между устройствами.
Кроме достаточно низкой скорости передачи данных у интерфейса IDE есть еще один минус — громоздкие шлейфы, с которыми сложно манипулировать в небольшом корпусе. Также длина шлейфа ограничена 46 см, поэтому далеко не всегда удобно использовать один шлейф для подключения двух устройств, а использование второго шлейфа только усугубляет ситуацию с вентиляцией и без того нафаршированным проводами корпуса.
Подключение жесткого диска или привода оптических дисков с интерфейсом IDE производится следующим образом. Необходимо определиться с тем, ведущим (Master) или ведомым (Slave) будет устройство, подключаемое к компьютеру, затем выбрать соответствующий разъем на кабеле и подключить его к устройству. При этом необходимо следить за правильным совмещением ключа шлейфа с пазом в разъеме устройства, иначе можно повредить (погнуть) пины (контакты) на устройстве или материнской плате. После того, как разъем вставлен, следует с небольшим усилием «продавить» его по всей площади, чтобы убедиться, что разъем установлен ровно и до конца. Затем подключается кабель питания.
Управлять приоритетом устройств, подключенных к одному кабелю можно еще и с помощью самих устройств. Дело в том, что на всех устройствах, подключаемых через разъем IDE имеется еще один блок разъемов.
С помощью специальных джемперов (перемычек) можно сделать устройство либо мастером, либо слэйвом.
Схема подключения джемпера обычно присутствует на корпусе жесткого диска (на наклейке) и у разных моделей она может отличаться.
У последних моделей IDE-жестких дисков джемперов в комплекте не было и такой режим (без джемперов) назывался Cable Select, то есть приоритет определяется автоматически, в зависимости о того, к какому разъему на шлейфе подключено устройство. Но всегда можно воспользоваться джемпером, чтобы на самом устройстве задать приоритет.
На этом с интерфейсом IDE заканчиваю, а в следующем видео расскажу об интерфейсе SATA.
Источник
