Interfejsy dysków twardych. Natalia Mogielska kl.ic

Transkrypt

1 Interfejsy dysków twardych Natalia Mogielska kl.ic

2 Interfejsy Interfejsy dzielimy na dwie kategorie: wewnętrzne i zewnętrzne. Jak same nazwy wskazują, służą one do podłączania dysków wewnętrznych i zewnętrznych. Te pierwsze służą przede wszystkim do przetrzymywania najważniejszych danych w komputerze, które musimy mieć zawsze przy sobie. To na dysku wewnętrznym zainstalowany będzie system operacyjny i najpotrzebniejsze programy. Z kolei dysk zewnętrzny będzie mógł pełnić funkcję magazynu danych, na którym znajdą się np. muzyka, filmy i kopie zapasowe dokumentów.

3 ATA/PATA ATA/PATA ciągle chyba najpopularniejszy interfejs stworzony do komunikacji z dyskami twardymi. Stworzony przez firmę Compaq w roku 1983, z główną myślą zastosowania tego portu w komputerach klasy PC, później w komputerach Amiga. Na początek trzeba wspomnieć o małym zamieszaniu powstałym na wskutek wprowadzenia nowego oznaczenia dysków PATA. PATA to nic innego, jak wstecznie zatwierdzona nazwa interfejsu ATA. Została ona wprowadzona po wypuszczeniu na rynek dysków SATA. Literę P, będącą skrótem od słowa Parallel dodano, aby podkreślić równoległy przesył danych. Zamieszanie powstało głównie dlatego, że tylko niektórzy producenci dysków zdecydowali się umieścić nazwę PATA na swoich produktach. Od początku powstania standardu ATA (Advanced Technology Attachments) ulegał on ciągłym udoskonaleniom. Rzecz jasna chodziło w tym wszystkim nie tylko o zwiększenie szybkości transmisji danych, ale także o ich bezpieczeństwo.

4 ATA ATA (ang. Advanced Technology Attachment) interfejs systemowy w komputerach klasy PC i Amiga przeznaczony do komunikacji z dyskami twardymi, zaproponowany w 1983 przez firmę Compaq. Używa się także zamiennie skrótu IDE (ang. Integrated Drive Electronics), od 2003 roku (kiedy wprowadzono Serial ATA) standard ten jest określany jako PATA (od Parallel ATA ). Standard ATA nie jest już rozwijany w kierunku zwiększania szybkości transmisji. Początkowo stosowano oznaczenia ATA-1, ATA-2 itd., obecnie używa się określeń związanych z przepustowością interfejsu (ATA/33, ATA/66, ATA/100, ATA/133).

5 Magistrala EIDE (Podłączenie dysków ATA)

6 SATA Serial ATA (ang. Serial Advanced Technology Attachment, SATA) szeregowa magistrala komputerowa, opracowana i certyfikowana przez SATA-IO, służąca do komunikacji pomiędzy adapterami magistrali hosta (HBA) a urządzeniami pamięci masowej, takimi jak dyski twarde, SSD, napędy optyczne i taśmowe. SATA jest bezpośrednim następcą równoległej magistrali ATA. Kable SATA są węższe i bardziej elastyczne od kabli ATA, co ułatwia układanie oraz poprawia warunki chłodzenia wnętrza komputera. Również złącza SATA wykonane w technologii LIF (ang. Low Insertion Force) są zminiaturyzowane, umożliwiając zastosowanie SATA w coraz to mniejszych urządzeniach pamięci masowej (patrz też msata), a także zmniejszając ilość potrzebnego miejsca na gniazda kontrolera płyty głównej. Dodatkowo zespół złącz SATA (zasilający + sygnałowy) został tak zaprojektowany, że może być stosowany jako zintegrowane złącze typu hot plug. Długość przewodu SATA może dochodzić do 1 metra.

7 SCSI Interfejs SCSI (skrót od Small Computer System Interface) został zatwierdzony przez amerykańską instytucję ANSI w 1986 roku. Interfejs ten w założeniu jego twórców został zaprojektowany z przeznaczeniem dla komputerów i serwerów przetwarzających duże ilości danych. Do największych zalet interfejsu SCSI należy: możliwość obsługi nie tylko dysków twardych, ale również wszelkiego rodzaju urządzeń magazynujących dane (streamery, dyski magnetooptyczne, nagrywarki) oraz przetwarzających dane (skanery, profesjonalne aparaty cyfrowe, etc) kolejkowanie danych, mające duży wpływ na wydajność systemu (szczególnie w przypadku, gdy do interfejsu SCSI podpiętych jest parę urządzeń) możliwość podpięcia kilku urządzeń do jednego interfejsu SCSI (zarówno wewnętrznych jak i zewnętrznych) odciążenie procesora głównego (obsługą urządzeń podpiętych do interfejsu SCSI zajmuje się kontroler SCSI) możliwość budowy bardzo rozbudowanych macierzy dyskowych wyposażonych w kilkanaście dysków przy wykorzystaniu jednego kontrolera obsługa funkcji hot-swap (możliwość odpięcia i podpięcia urządzenia podczas pracy systemu)

8 Magistrala SCSI 68 żyłowa (podłączenie dysków SCSI)

9 Interfejsy wewnętrzne

10 SATA Zdecydowanie jest najpopularniejszym interfejsem stosowanym zarówno w komputerach stacjonarnych, jak też laptopach, jest SATA. Przewód ten ma formę cienkiej taśmy, za pomocą której podłącza się dysk do komputera. Niestety za jego pomocą nie jest możliwe doprowadzenie również energii, więc konieczne jest podłączenie do dysku drugiego przewodu, zasilającego. Interfejs SATA jest obecnie dostępny w dwóch wersjach SATA II (3 Gbps) i SATA III (6 Gbps). Podane w nawiasach nazwy stanowią też ich maksymalny, teoretyczny transfer. Po przeliczeniu jej na częściej używane jednostki możemy dowiedzieć się, że w przypadku dysków SATA II przepustowość wynosi do 375 MB/s, z kolei dyski SATA III teoretycznie mogą pozwolić na uzyskanie transferów na poziomie 750 MB/s. W praktyce te wartości okazują się być sporo niższe.

11 Obie generacje interfejsu SATA nie różnią się między sobą pod względem budowy i są ze sobą w pełni kompatybilne. Warto jednak pamiętać, że do wykorzystania pełni możliwości dysku SATA III trzeba mieć komputer wyposażony w interfejs SATA III. Warunek ten możemy pominąć, jeżeli zamierzamy kupić dysk talerzowy, który nie jest w stanie wykorzystać w pełni potencjału nowego interfejsu. Osoby kupujące dysk SSD zauważą poprawę wydajności komputera nawet, jeśli będą mieć starszy interfejs, ale najlepsze wartości transferu danych uzyskają tylko na nowym interfejsie. W ramach ciekawostki można dodać, że interfejs SATA zastąpił popularny jeszcze kilka lat temu interfejs ATA, który cechował się wykorzystaniem dużych, mało estetycznych i podatnych na uszkodzenia mechaniczne taśm.

12 SATA Express Stosunkowo nowym, ale mającym ogromny potencjał interfejsem jest SATA Express. Umożliwia on podłączenie zarówno dysków SATA, jak też PCI-Express. Nie jest to zatem zupełnie nowy interfejs, wyposażony w nowe protokoły poleceń lub sygnałowania, a rozwiązanie umożliwiające podłączenie już istniejących dysków. Do portu SATA Express można podłączyć jeden nośnik PCI- Express albo dwa dyski SATA. Dodatkowo przy wykorzystaniu drugiego rozwiązania część złącza pozostanie niewykorzystana. Należy jednak pamiętać, że w perspektywie kilku lata SATA Express może umrzeć śmiercią naturalną.

13 Wszystko dlatego, że jest to interfejs przejściowy, umożliwiający łatwe przestawienie się z przestarzałego interefejsu SATA na szybki PCI-Express. Gdy SATA ostatecznie umrze, szybko po nim odejdzie też SATA Express. Jednak mimo to dyski SATA Express są przyszłościowe i warto je kupić. Wszystko dlatego, że ich złącze jest zaprojektowane tak, by zachować kompatybilność z nowymi standardami złączy, które pojawią się w przyszłości. Oznacza to, że modernizując za kilka lat sprzęt nadal będzie możliwe wykorzystanie dotychczasowego nośnika danych. Już teraz dyski SATA Express mogą działać ze złączem SFF-8639, które cechuje się przepustowością równą 4 GB/s, dwa razy większą niż w przypadku SATA Express (2 GB/s).

14 M.2 Miniaturową odmianą SATA Express jest interfejs M.2. Umożliwia on podłączenie do komputera nośników wykorzystujących mini-pci-express. Złącze M.2 występuje w różnych konfiguracjach różniących się między sobą rodzajem i liczbą obsługiwanych linii PCI-Express. Jego najwydajniejsza wersja pozwala na użycie nawet czterech linii PCI-Express 3.0, co przekłada się na maksymalną, teoretyczną przepustowość na poziomie 4 GB/s.

15 Mini-SATA Interfejs msata (Mini-SATA) powstał w 2009 roku ze względu na zapotrzebowanie małych urządzeń w wydajniejsze podzespoły. Złącze znalazło więc zastosowanie przede wszystkim w netbookach, ale także laptopach i innych. msata wizualnie wygląda podobnie jak PCI Express Mini Card, jednak nie są one ze sobą kompatybilne elektrycznie. Sygnał również nie jest kierowany do kontrolera PCI Express, a do SATA. Maksymalny transfer wynosi 6 Gbit/s.

16 PCI-Express O wiele rzadziej używanym interfejsem dyskowym jest PCI-Express. Producenci zdecydowali się na jego użycie z kilku powodów. Najważniejszym z nich jest to, że SATA III 6 Gbps ogranicza możliwości najnowszych dysków twardych i proces ten będzie się pogłębiać. Oczywiście możliwe byłoby stworzenie kolejnej wersji interfejsu SATA, jednak pobierałby on 10% więcej energii niż obecna na rynku wersja i byłby niemal o połowę wolniejszy od interfejsu PCI-Express wykorzystującego zaledwie dwie linie PCI-Express 2 GB/s. Jakby tego było mało, PCI-Express jest też interfejsem bardzo energooszczędnym, co w erze mobilności jest niezwykle pożądaną cechą.

17 Kolejna zaleta PCI-Express to fakt, że jego wydajność można w bardzo łatwy sposób zmieniać poprzez zmianę szerokości złącza. Dodatkowo PCI-Express jest bardzo szybko rozwijany dzięki temu, że działają na nim też inne urządzenia, takie jak karty graficzne. W przeciągu 1,5 roku powinniśmy poznać specyfikację łącza PCI-Express 4.0. Przewiduje się, że powinno ono cechować się dwa razy większą przepustowością niż obecnie używana wersja interfejsu. Wadą dysków PCI-Express jest to, że są one drogie i niekompatybilne ze złączem SATA. Pojawiają się jednak rozwiązania takie jak opisywane SATA Express oraz M.2, które mają za zadanie zapewnić chociaż częściową kompatybilność pomiędzy dwoma rodzajami interfejsów.

18 Interfejsy zewnętrzne

19 esata esata (external SATA) to zewnętrzny port SATA. Jest to po prostu wersja SATA przeznaczona dla dysków zewnętrznych. Jego przepustowość, zależnie od wersji wynosi 375 lub 750 MB/s. Warto pamiętać, że przewody SATA i esata nie są ze sobą kompatybilne. Interfejs ten kiedyś był używany ze względu na wydajność większą niż w przypadku interfejsu USB 2.0. Od czasu wprowadzenia USB 3.0 jego popularność cały czas spada.

20 USB USB to zdecydowanie najpopularniejszy rodzaj interfejsów stosowany w różnego rodzaju urządzeniach. Nawet kompletny laik zdaje sobie sprawę z tego, jak wygląda USB i co można do niego podłączyć. Wszystko dlatego, ża interfejs ten jest dostępny na rynku 15 lat, a jego twórcy wdrażając kolejne wersje USB dbali o ich wsteczną kompatybilność. Choć na przestrzeni lat wygląd USB nie zmienił się, to obecnie korzystamy już z trzeciej generacji tego interfejsu, a niebawem na rynku pojawi się kolejna. Zdecydowanie najczęściej wykorzystywanym interfejsem jest USB 2.0. Cechuje się on bardzo niską prędkością przesyłu danych wynoszącą 60 MB/s, przez co zgrywanie za jego pomocą dużych plików jest wyjątkowo uciążliwe.

21 O wiele lepiej pod tym względem prezentuje się USB 3.0, którego maksymalna przepustowość to 640 MB/s. Jest to nadal mniej, niż w przypadku najszybszego SATA, ale jest to prędkość jak najbardziej wystarczająca do przenoszenia danych między komputerem a dyskiem zewnętrznym. Obecnie niemal każdy dysk twardy wykorzystuje ten standard. Oczywiście dysk USB 2.0 można podłączyć do portu 3.0, tak samo działa to w drugą stronę. Warto jednak wiedzieć, że do wykorzystania pełni możliwości interfejsu USB 3.0 konieczne jest, by zarówno komputer, kabel, jak też dysk go obsługiwały. Dla odróżnienia ich od portów USB 2.0 producenci sprzętów często malują je na niebiesko i oznaczają ikoną pioruna z dopiskiem Super Speed, w skrócie SS.

22 Thunderbolt Thunderbolt jest połączeniem dwóch innych interfejsów, a konkretnie PCI- Express oraz Display Port. Dzięki temu ma on możliwość przesyłania nie tylko danych, ale też obrazu. Kolejne możliwości tego interfejsu to przepustowość sięgająca nawet 1250 MB/s oraz możliwość podłączenia maksymalnie 6 urządzeń jednego lub różnego rodzaju. Oprócz tego potrafi dostarczyć urządzeniu nawet 10 W energii. Trzeba przyznać, że są to wyniki co najmniej imponujące, gdyż USB 3.0 może przesyłać maksymalnie dwa razy mniej danych w tym samym czasie i dostarczyć tylko 4,5 W mocy. Thunderbolt jest stosowany głównie w komputerach firmy Apple, ale powoli wchodzi też do użytku w sprzętach innych producentów.

23 Jakby tego było mało, na rynek wchodzi już druga generacja Thunderbolta. Jego najważniejszą cechą jest dwa razy większa przepustowość, niż w przypadku pierwszego Thunderbolta i wynosić maksymalnie 20 Gb/s. Dzięki temu możliwe będzie bezproblemowe i płynne przesyłanie za jego pomocą obrazu w rozdzielczości 4K, który zajmuje cztery razy większą powierzchnię niż porównywalne pliki w rozdzielczości 1080p. Wszystkie urządzenia i kable zgodne z nowym Thunderboltem pojawią się już w 2014 roku i będą one wstecznie kompatybilne ze swoim poprzednikiem. Dodatkowo Intel zapewnił już, że do 2015 roku opracuje interfejs umożliwiający przesyłanie danych na poziomie 50 GB/s.

24 Koniec Prezentację wykonała Natalia Mogielska