Interfaccia bus computer interna

Il interfaccia bus computer interna definisce i mezzi fisici e logici con cui le unità interne (come dischi rigidi, unità ottiche, ...) si connettono al PC. Un PC moderno utilizza una o entrambe le seguenti interfacce:

Serie ATA ( SATA ) è una tecnologia più recente che sta sostituendo ATA. SATA presenta diversi vantaggi rispetto a ATA, inclusi cavi e connettori più piccoli, maggiore larghezza di banda e maggiore affidabilità. Sebbene SATA e ATA siano incompatibili a livello fisico ed elettrico, sono prontamente disponibili adattatori che consentono di collegare le unità SATA alle interfacce ATA e viceversa. SATA è generalmente compatibile con ATA a livello di software, il che significa che i driver ATA del sistema operativo funzionano con interfacce SATA o ATA e dischi rigidi. Figura 7-2 mostra due interfacce SATA, sopra e sotto il cristallo di clock a 32,768 kHz al centro. Si noti che ogni connettore di interfaccia è dotato di un corpo a forma di L, che impedisce il collegamento all'indietro del cavo SATA.

Figura 7-2: Interfacce SATA

Small Computer System Interface (SCSI)

Il Interfaccia di sistema per piccoli computer ( SCSI ) è solitamente pronunciato sudicio , ma a volte sexy . SCSI viene utilizzato nei server e nelle workstation di fascia alta, dove offre due vantaggi: prestazioni migliorate rispetto ad ATA e SATA in ambienti multitasking e multiutente e la capacità di collegare a margherita molte unità su un'unica interfaccia. Sebbene in precedenza raccomandassimo SCSI per sistemi desktop ad alte prestazioni, il costo molto elevato delle unità SCSI e dei controller host e la riduzione del divario di prestazioni tra SCSI e SATA ci ha portato a ritirare tale raccomandazione.

Allegato AT ( essi ), pronunciata come singole lettere, è stata di gran lunga l'interfaccia del disco rigido più comune utilizzata nei PC dall'inizio degli anni '90 fino al 2003. ATA è talvolta chiamata Parallel ATA o PATA , per differenziarlo dal più recente Serie ATA ( SATA ) interfaccia. ATA è ancora utilizzato nei nuovi sistemi, sebbene sia stato sostituito da SATA. Viene spesso chiamato anche ATA QUI ( Elettronica di azionamento integrata ). Figura 7-1 mostra due interfacce ATA standard, situate nella loro posizione abituale sul bordo anteriore di una scheda madre. Notare che ogni connettore dell'interfaccia è codificato con un pin mancante nella riga superiore e una tacca nella copertura del connettore in basso.

Figura 7-1: Interfacce ATA standard

ATA VERSUS ATAPI

Tecnicamente, solo i dischi rigidi sono dispositivi ATA. Unità ottiche, unità nastro e dispositivi simili che si collegano alle interfacce ATA utilizzano una versione modificata dei protocolli ATA denominata ATAPI ( Interfaccia a pacchetto ATA ). In termini pratici, fa poca differenza, poiché è possibile collegare un disco rigido ATA, un dispositivo ATAPI o entrambi contemporaneamente a qualsiasi interfaccia ATA.

Tutti i cavi ATA desktop hanno tre connettori a 40 pin: uno che si collega all'interfaccia ATA e due che si collegano alle unità ATA / ATAPI. I cavi ATA sono disponibili in tre varietà:

Un cavo ATA standard utilizza un cavo a nastro a 40 fili e connettori a 40 pin in tutte e tre le posizioni. Tutti i 40 conduttori si collegano a tutti e tre i connettori. L'unica vera variazione, oltre alla qualità del cavo, è il posizionamento dei tre connettori. I due connettori del dispositivo su un cavo ATA standard si trovano vicino a un'estremità del cavo. Entrambe le unità possono essere collegate a uno dei connettori delle unità. Un cavo ATA standard può essere utilizzato con qualsiasi dispositivo ATA / ATAPI tramite UltraATA-33 (modalità UDMA 2). Se viene utilizzato un cavo ATA standard per collegare un dispositivo UltraATA-66 (UDMA Mode 4) o più veloce, quel dispositivo funziona correttamente, ma torna a funzionare in UDMA Mode 2 (33 MB / s). Un cavo ATA standard richiede l'impostazione dei ponticelli master / slave per i dispositivi collegati.

Notare che i cavi ATA standard non sono più così 'standard' btw (dato che ora sono tutti già pronti). La maggior parte dei computer che hanno ancora interfacce ATA saranno probabilmente del tipo UltraDMA.

Un cavo ATA standard / CSEL è identico a un cavo ATA standard tranne per il fatto che il pin 28 non è collegato tra il connettore dell'unità centrale e il connettore dell'unità finale. Un cavo standard / CSEL ATA supporta il jumper master / slave o il jumper CSEL per i dispositivi collegati. La posizione del connettore è significativa su un cavo standard / CSEL. Il connettore dell'interfaccia su un cavo CSEL è etichettato o è di un colore diverso rispetto ai connettori dell'unità. Il connettore centrale è per il dispositivo master e il connettore terminale opposto al connettore di interfaccia è per il dispositivo slave.

Un UltraDMA ( UDMA ) utilizza un cavo a nastro a 80 fili e connettori a 40 pin in tutte e tre le posizioni. I 40 fili aggiuntivi sono fili di terra dedicati, ciascuno assegnato a uno dei 40 pin ATA standard. Un cavo UDMA può essere utilizzato con qualsiasi dispositivo ATA / ATAPI e dovrebbe essere per un funzionamento più affidabile, ma è necessario per ottenere le migliori prestazioni con i dispositivi UltraATA-66, -100 e -133 (modalità UDMA 4, 5 e 6, rispettivamente). Tutti i cavi UDMA sono cavi CSEL e possono essere utilizzati sia in modalità selezione cavo che in modalità master / slave. I connettori con codice colore non erano specificati per i cavi ATA precedenti.

Poiché è necessario un cavo UltraDMA per il funzionamento UltraATA-66 o più veloce, il sistema deve avere un modo per rilevare se tale cavo è installato. Questo viene fatto mettendo a terra il pin 34 nel connettore blu, che si collega all'interfaccia. Poiché i cavi ATA a 40 fili non mettono a terra il pin 34, il sistema può rilevare all'avvio se è installato un cavo a 40 o 80 fili.

UNA PECORA IN ABBIGLIAMENTO DI LUPO

Tenere i cavi CSEL a 40 fili senza etichetta separati dai cavi standard. Se si sostituisce un cavo CSEL con un cavo standard, le unità ponticellate come master o slave funzionano correttamente. Se si sostituisce un cavo standard con un cavo CSEL e si collega un'unità ponticellata come CSEL a quel cavo, funzionerà correttamente come master. Ma se si collegano due unità CSEL a un cavo standard, entrambe funzionano come master, il che potrebbe causare qualsiasi cosa, da problemi sottili a (più probabilmente) che il sistema non è in grado di accedere a nessuna delle unità. La regola migliore è semplicemente non usare mai un cavo a 40 fili per collegare un disco rigido.

TUTTI I CAVI CSEL NON SONO UGUALI

Notare la differenza tra l'utilizzo di un cavo CSEL a 40 fili e un cavo a 80 fili per il funzionamento CSEL. Sebbene tutti i cavi Ultra DMA supportino unità ponticellate come master / slave o CSEL, ciò non significa che è possibile sostituire liberamente un cavo a 80 fili con un cavo a 40 fili. Se le unità sono ponticellate come master / slave, la sostituzione di un cavo a 80 fili funziona correttamente. Tuttavia, se le unità sono ponticellate come CSEL, la sostituzione di un cavo CSEL a 40 fili con un cavo a 80 fili fa sì che le unità cambino le impostazioni. Cioè, l'unità che era master sul cavo a 40 fili diventa slave sul cavo a 80 fili e viceversa.

Modalità PIO rispetto alla modalità DMA

ATA definisce due classi di modalità di trasferimento, chiamate Modalità PIO ( Modalità I / O programmata ) e Modalità DMA ( Modalità di accesso diretto alla memoria ). I trasferimenti in modalità PIO sono molto più lenti e richiedono al processore di arbitrare i trasferimenti tra il dispositivo e la memoria. I trasferimenti in modalità DMA sono molto più veloci e avvengono senza l'intervento del processore. Se uno dei dispositivi su un canale ATA utilizza una modalità PIO, devono farlo entrambi. Ciò paralizza il throughput e mette un carico pesante sul processore, impantanando il sistema ogni volta che si accede all'unità.

Tutti i moderni dispositivi ATA e ATAPI supportano la modalità DMA, ma per compatibilità con le versioni precedenti, la maggior parte può essere impostata per utilizzare la modalità PIO. L'utilizzo della modalità PIO è un errore. Quando si aggiorna un sistema, se si trovano unità che supportano solo la modalità PIO, sostituirle. Solo i dischi rigidi e le unità ottiche molto vecchi sono comunque limitati alla modalità PIO, quindi sostituirli è un gioco da ragazzi.

Compatibilità tra dispositivi IDE vecchi e nuovi

Con piccole eccezioni, non ci sono conflitti di compatibilità tra i nuovi dispositivi ATA e le vecchie interfacce ATA o viceversa. Le unità più recenti non possono fornire le prestazioni più elevate quando sono collegate a una vecchia interfaccia ATA, proprio come una nuova interfaccia non può migliorare le prestazioni di una vecchia unità. Ma puoi connettere qualsiasi unità ATA o ATAPI a qualsiasi interfaccia ATA con la certezza che funzionerà, anche se forse non in modo ottimale.

Detto questo, non dovresti usare dispositivi PIO meno recenti sulla stessa interfaccia di un dispositivo DMA. Entrambi i dispositivi funzioneranno, ma la velocità effettiva del dispositivo DMA sarà ridotta. Se stai aggiornando un sistema su cui è installato un dispositivo in modalità PIO, se possibile riconfiguralo per DMA. In caso contrario, sostituirlo con un dispositivo compatibile con DMA.

Notare inoltre che un'interfaccia supporta solo una modalità DMA o UltraDMA (UDMA) alla volta. Ad esempio, se si collega un masterizzatore DVD Plextor PX-716A in modalità 4 UDMA (66,6 MB / s) e un disco rigido Maxtor in modalità 6 (133 MB / s) UDMA alla stessa interfaccia ATA, il disco rigido funziona in modalità 4 UDMA a 66 MB / s, il che potrebbe ostacolare il throughput del disco rigido. Allo stesso modo, se installi un masterizzatore DVD Plextor PX-740A, che supporta UDMA Mode 2 (33 MB / s) come modalità più veloce, il throughput del disco rigido viene ridotto a soli 33 MB / s.

Prima che le interfacce e le unità SATA diventassero comuni, ATA era utilizzato quasi universalmente per collegare i dischi rigidi. Ancora oggi, centinaia di milioni di PC dispongono di dischi rigidi ATA. Quel numero diminuirà inevitabilmente man mano che i sistemi più vecchi vengono aggiornati e sostituiti, ma ATA rimarrà con noi per anni.

La specifica ATA originale definiva un'unica interfaccia che supportava uno o due dischi rigidi ATA. All'inizio degli anni '90, quasi tutti i sistemi avevano due interfacce ATA, ciascuna delle quali supportava fino a due dischi rigidi ATA o dispositivi ATAPI. Ironia della sorte, abbiamo chiuso il cerchio. Molte schede madri attuali forniscono diverse interfacce SATA, ma solo un'interfaccia ATA.

Se un sistema ha due interfacce ATA, una è definita come interfaccia ATA primaria e l'altro come il interfaccia ATA secondaria . Queste due interfacce sono funzionalmente identiche, ma il sistema assegna una priorità maggiore all'interfaccia primaria. Di conseguenza, il disco rigido (una periferica ad alta priorità) è solitamente collegato all'interfaccia primaria, con l'interfaccia secondaria utilizzata per le unità ottiche e altri dispositivi con priorità inferiore.

I MAESTRI SONO MAESTRI E GLI SCHIAVI SONO SCHIAVI

Quando si ponticella un dispositivo master o slave, il dispositivo assume quel ruolo indipendentemente dalla posizione a cui si collega sul cavo ATA. Ad esempio, se si ponticella un dispositivo come master, funziona come master indipendentemente dal fatto che sia collegato al connettore dell'unità all'estremità del cavo ATA o al connettore dell'unità al centro del cavo ATA.

Ogni interfaccia ATA (spesso chiamata in modo approssimativo un file Canale ATA ) può avere zero, uno o due dispositivi ATA e / o ATAPI collegati ad esso. Ogni dispositivo ATA e ATAPI ha un controller integrato, ma ATA consente (e richiede) solo un controller attivo per interfaccia. Pertanto, se un solo dispositivo è collegato a un'interfaccia, tale dispositivo deve avere il suo controller integrato abilitato. Se due dispositivi sono collegati a un'interfaccia ATA, un dispositivo deve avere il suo controller abilitato e l'altro deve avere il suo controller disabilitato.

Nella terminologia ATA, un dispositivo il cui controller è abilitato è chiamato maestro uno il cui controller è disabilitato è chiamato a schiavo (ATA precede la correttezza politica). In un PC con due interfacce ATA, un dispositivo può quindi essere configurato in uno qualsiasi dei quattro modi: master primario, slave primario, master secondario , o schiavo secondario . I dispositivi ATA / ATAPI vengono assegnati come master o slave impostando i ponticelli sul dispositivo, come mostrato in Figura 7-3 .

Figura 7-3: Impostazione del ponticello master / slave su un'unità ATA

Quando si decide come allocare i dispositivi tra due interfacce e scegliere lo stato master o slave per ciascuna, utilizzare le seguenti linee guida:

Assegnare sempre il disco rigido principale come master principale. Non collegare un altro dispositivo all'interfaccia ATA primaria a meno che entrambe le posizioni sull'interfaccia secondaria non siano occupate.
ATA vieta l'I / O simultaneo su un'interfaccia, il che significa che può essere attivo un solo dispositivo alla volta. Se un dispositivo sta leggendo o scrivendo, l'altro non può leggere o scrivere finché il dispositivo attivo non cede il canale. L'implicazione di questa regola è che se si hanno due dispositivi che devono eseguire I / O simultanei, ad esempio, un masterizzatore DVD che si utilizza per duplicare i DVD da un'unità DVD-ROM, è necessario posizionare questi due dispositivi su interfacce separate.
Se si collega un dispositivo ATA (un disco rigido) e un dispositivo ATAPI (ad esempio, un'unità ottica) alla stessa interfaccia, impostare il disco rigido come master e il dispositivo ATAPI come slave.
Se si collegano due dispositivi simili (ATA o ATAPI) a un'interfaccia, generalmente non importa quale dispositivo sia master e quale slave. Ci sono eccezioni a questa linea guida, tuttavia, in particolare con i dispositivi ATAPI, alcuni dei quali vogliono davvero essere master (o slave) a seconda di quale altro dispositivo ATAPI è connesso al canale.
Se stai collegando un dispositivo più vecchio e un dispositivo più recente alla stessa interfaccia ATA, è generalmente meglio configurare il dispositivo più recente come master, perché è probabile che abbia un controller più capace del dispositivo più vecchio.
Evita di condividere un'interfaccia tra un dispositivo compatibile con DMA e un dispositivo solo PIO. Se entrambi i dispositivi su un'interfaccia sono compatibili con DMA, entrambi utilizzano DMA. Se solo un dispositivo è compatibile con DMA, entrambi i dispositivi sono obbligati a utilizzare PIO, il che riduce le prestazioni e aumenta notevolmente l'utilizzo della CPU. Allo stesso modo, se entrambi i dispositivi sono compatibili con DMA, ma a livelli diversi, il dispositivo più capace è costretto a utilizzare la modalità DMA più lenta. Se possibile, sostituire i dispositivi solo PIO.

Per poter determinare la corretta impostazione del ponticello, è necessario assicurarsi di collegare l'unità al connettore corretto.

Per i cavi ATA standard, ecco come funziona:

Tutti i connettori sono neri. Entrambe le unità possono essere collegate a uno dei connettori delle unità. In genere, si posiziona il dispositivo master al connettore centrale del cavo e si mette lo slave all'estremità del cavo. Vedere Qui

La maggior parte delle unità ATA / ATAPI fornisce un jumper Cable Select (CS o CSEL) oltre ai jumper master / slave standard. Se si ponticella un'unità come master (o slave), tale unità funziona come master (o slave) indipendentemente dal connettore a cui è collegata sul cavo ATA. Se si ponticella un'unità come CSEL, la posizione dell'unità sul cavo determina se l'unità funziona come master o come slave.

CSEL è stato introdotto come mezzo per semplificare la configurazione di ATA. L'obiettivo era che le unità potessero essere semplicemente installate e rimosse senza cambiare i ponticelli, senza possibilità di conflitto a causa di impostazioni errate dei ponticelli. Sebbene CSEL sia in circolazione da molti anni, solo negli ultimi anni è diventato popolare tra i produttori di sistemi.

L'utilizzo di CSEL richiede quanto segue:

Se un'unità è installata sull'interfaccia, tale unità deve supportare ed essere configurata per utilizzare CSEL. Se sono installate due unità, entrambe devono supportare ed essere configurate per utilizzare CSEL
L'interfaccia ATA deve supportare CSEL. Interfacce ATA molto vecchie non supportano CSEL e trattano qualsiasi unità configurata come CSEL come slave.
Il cavo ATA deve essere un cavo CSEL speciale. Sfortunatamente, esistono tre tipi di cavi CSEL:
- Un cavo CSEL a 40 fili differisce da un cavo ATA standard a 40 fili in quanto il pin 28 è collegato solo tra l'interfaccia ATA e la prima posizione di unità sul cavo (il connettore centrale). Il pin 28 non è collegato tra l'interfaccia e la seconda posizione di azionamento (il connettore finale sul cavo). Con un tale cavo, l'unità collegata al connettore centrale (con il pin 28 collegato) è master mentre l'unità collegata al connettore più lontano dall'interfaccia (con il pin 28 non collegato) è slave.
- Tutti i cavi ATA a 80 fili (Ultra DMA) supportano CSEL, ma con l'orientamento esattamente opposto del cavo CSEL standard a 40 fili appena descritto. Con un tale cavo, l'unità collegata al connettore centrale (con il pin 28 non collegato) è slave, l'unità collegata al connettore più lontano dall'interfaccia (con il pin 28 collegato) è master. Questa è in realtà una disposizione migliore, anche se un po 'non intuitiva come si può collegare un filo al connettore di estremità ma non a quello al centro? perché il cavo CSEL standard a 40 fili mette l'unità master sul connettore centrale. Se su quel cavo è installata una sola unità, ciò lascia un lungo 'troncone' di cavo sospeso libero senza alcun collegamento ad esso. Elettricamente, è un'idea molto scarsa, perché un cavo non terminato consente la formazione di onde stazionarie, aumentando il rumore sulla linea e compromettendo l'integrità dei dati.
- Un cavo a Y CSEL a 40 fili colloca il connettore dell'interfaccia al centro con un connettore dell'unità a ciascuna estremità, uno etichettato come master e uno slave. Sebbene questa sia una buona idea in teoria, in pratica funziona raramente. Il problema è che i limiti di lunghezza del cavo ATA si applicano ancora, il che significa che i connettori delle unità non hanno abbastanza cavo per raggiungere le unità in tutti i casi tranne che nei casi più piccoli. Se hai una torre, puoi dimenticarla. I cavi CSEL a 40 fili dovrebbero essere chiaramente etichettati, ma abbiamo scoperto che spesso non è così. Non è possibile identificare visivamente tali cavi, sebbene sia possibile verificarne il tipo utilizzando un voltmetro digitale o un tester di continuità tra i due connettori terminali sul pin 28. Se c'è continuità, si dispone di un cavo ATA standard. In caso contrario, hai un cavo CSEL.

La specifica del cavo Ultra DMA richiede i seguenti colori del connettore:

Un'estremità del connettore è blu, il che indica che si collega all'interfaccia ATA della scheda madre.
Il connettore dell'estremità opposta è nero e viene utilizzato per collegare l'unità master (Dispositivo 0) o una singola unità se solo una è collegata al cavo. Se si utilizza CSEL, il connettore nero configura l'azionamento come master. Se viene utilizzato il ponticello master / slave standard, l'unità master deve essere ancora collegata al connettore nero, poiché ATA-66, ATA-100 e ATA-133 non consentono di collegare una singola unità al connettore centrale, il che risulta in onde stazionarie che interferiscono con la comunicazione dei dati.
Il connettore centrale è grigio e viene utilizzato per collegare l'unità slave (Dispositivo 1), se presente.

Figura 7-4 mostra un cavo UltraDMA a 80 fili (in alto) e un cavo ATA standard a 40 fili per il confronto.

Figura 7-4: Cavo ATA UltraDMA a 80 fili (in alto) e cavo ATA standard a 40 fili

I dispositivi ATA hanno alcune o tutte le seguenti selezioni di ponticelli:

Il collegamento di un ponticello nella posizione master abilita il controller di bordo. Tutti i dispositivi ATA e ATAPI hanno questa opzione. Selezionare questa posizione del jumper se questo è l'unico dispositivo collegato all'interfaccia o se è il primo di due dispositivi collegati all'interfaccia.

Il collegamento di un ponticello nella posizione slave disabilita il controller di bordo. (Uno dei nostri revisori tecnici nota di aver approfittato di questo per recuperare i dati da un disco rigido il cui controller era guasto, una cosa molto utile da tenere a mente.) Tutti i dispositivi ATA e ATAPI possono essere impostati come slave. Selezionare questa posizione del jumper se questo è il secondo dispositivo collegato a un'interfaccia che ha già un dispositivo master collegato.

La maggior parte dei dispositivi ATA / ATAPI ha una terza posizione del ponticello etichettata Selezione cavo, CS , o RUSE . Il collegamento di un jumper nella posizione CSEL istruisce il dispositivo a configurarsi come master o slave in base alla sua posizione sul cavo ATA. Se il jumper CSEL è collegato, non possono essere collegati altri jumper. Per ulteriori informazioni su CSEL, vedere la sezione seguente.

Quando funzionano come master, alcuni dispositivi ATA / ATAPI meno recenti devono sapere se sono l'unico dispositivo sul canale o se è collegato anche un dispositivo slave. Tali dispositivi possono avere un'ulteriore posizione del ponticello etichettata Suola o Solo . Per tale dispositivo, ponticellarlo come master se è il dispositivo master sull'interfaccia, slave se è il dispositivo slave sull'interfaccia e solo / solo se è l'unico dispositivo collegato all'interfaccia.

Alcune unità meno recenti hanno un ponticello designato Schiavo presente , o SP . Questo jumper svolge la funzione inversa del solo / solo jumper, notificando ad un dispositivo ponticellato come master che sul canale è presente anche un dispositivo slave. Per tale dispositivo, ponticellarlo come master se è l'unico dispositivo sull'interfaccia, o slave se è il secondo dei due dispositivi sull'interfaccia.

Se è il master su un canale che ha anche uno slave installato, collegare entrambi i jumper di presenza master e slave.

Dopo aver collegato le unità ai connettori giusti sui cavi e impostato i ponticelli, è il momento di consentire al sistema di rilevare le unità. Per questo, riavvia il sistema ed esegui la configurazione del BIOS (dovrai premere un tasto poiché il sistema si avvia spesso, il tasto è F1, F2, Esc o Canc). Nel menu, cerca un'opzione denominata Rilevamento automatico o qualcosa di simile, se il BIOS non mostra automaticamente le tue unità. Utilizzare questa opzione di rilevamento automatico per forzare il rilevamento dell'unità. Riavvia e dovresti essere in grado di utilizzare le tue unità (puoi quindi iniziare a partizionare e formattare l'unità). Se non riesci a far funzionare le tue unità utilizzando la configurazione corrente, prova altre configurazioni come spiegato Qui

Nota che la configurazione del BIOS ti dirà anche il numero delle tue interfacce SATA, se hai SATA. Ciò sarà utile per consentire di determinare su quale interfaccia è necessario collegare l'unità per renderla l'unità primaria.

Serie ATA (conosciuto anche come SATA o S-ATA ) è il successore dei vecchi standard ATA / ATAPI. SATA è inteso principalmente come interfaccia del disco rigido, ma può essere utilizzato anche per unità ottiche, unità a nastro e dispositivi simili.

Inizialmente si prevedeva che le unità e le interfacce SATA sarebbero state spedite in volume alla fine del 2001, ma vari problemi hanno ritardato l'implementazione di oltre un anno. Alla fine del 2002, le schede madri e le unità SATA erano in distribuzione limitata, ma è stato solo a metà del 2003 che le unità e le schede madri SATA con supporto SATA nativo sono diventate ampiamente disponibili. Nonostante l'inizio lento, SATA è decollato come un gangster. Le unità e le interfacce SATA di seconda generazione più veloci sono state vendute all'inizio del 2005.

Sono attualmente disponibili due versioni di SATA:

SATA / 150 (chiamato anche SATA150 ) definisce la prima generazione di interfacce e dispositivi SATA. SATA / 150 funziona a una velocità dati non elaborata di 1,5 GB / s, ma il sovraccarico riduce la velocità dati effettiva a 1,2 GB / so 150 MB / s. Sebbene questa velocità di dati sia solo leggermente superiore alla velocità di 133 MB / s di UltraATA / 133, l'intera larghezza di banda SATA è disponibile per ciascun dispositivo collegato anziché essere condivisa tra due dispositivi, come è vero per PATA.

SATA / 300 o SATA300 (spesso erroneamente chiamato SATA II ) definisce interfacce e dispositivi SATA di seconda generazione. SATA / 300 funziona a una velocità dati non elaborata di 3,0 GB / s, ma il sovraccarico riduce la velocità dati effettiva a 2,4 GB / so 300 MB / s. Le schede madri basate sul chipset NVIDIA nForce4 sono state vendute all'inizio del 2005 e sono state i primi dispositivi compatibili con SATA / 300 disponibili. I dischi rigidi SATA / 300 sono stati spediti a metà del 2005. Le interfacce e le unità SATA / 300 utilizzano gli stessi connettori fisici dei componenti SATA / 150 e sono retrocompatibili con le interfacce e le unità SATA / 150 (sebbene con una velocità dati SATA / 150 inferiore).

Il limite di 128/137 GB

Le interfacce ATA meno recenti utilizzano 28 bit Indirizzamento a blocchi logici ( LBA ), che limita tali interfacce all'indirizzamento 2²⁸o 268.435.456 settori su un disco rigido. Poiché i dischi rigidi utilizzano settori da 512 byte, ciò si traduce in una dimensione massima supportata dell'unità di 137.438.953.472 byte o 128 GB. (I produttori di unità utilizzano GB decimali anziché GB binari, quindi fare riferimento a questo limite come 137 GB anziché 128 GB riportati dal BIOS e dal sistema operativo.) Questo è un limite hardware, imposto dall'interfaccia stessa. Le attuali interfacce ATA utilizzano LBA a 48 bit, che espande la dimensione massima dell'unità supportata di un fattore superiore a un milione, a 128 PB ( petabyte , dove un petabyte è 1.024 terabyte).

Se si installa un disco rigido più grande di 128 GB su un'interfaccia ATA precedente, funziona correttamente, ma lo spazio su disco oltre i 128 GB è inaccessibile. Se hai davvero bisogno di supportare unità più grandi su quello che, dopotutto, è un sistema vecchio, un'alternativa è installare una scheda di espansione che fornisce una o più interfacce LBA a 48 bit per dischi rigidi PATA. Meglio ancora, installa una scheda adattatore SATA e utilizza dischi rigidi SATA. (Tutte le interfacce SATA supportano LBA a 48 bit.) In entrambi i casi, disabilitare l'interfaccia ATA della scheda madre primaria per risparmiare risorse ed eseguire l'unità ottica e qualsiasi altro dispositivo ATAPI sull'interfaccia della scheda madre secondaria.

SATA ha le seguenti importanti caratteristiche:

PATA utilizza una tensione di segnalazione relativamente alta, che in combinazione con densità di pin elevate rende 133 MB / s la velocità dati realisticamente più alta ottenibile per PATA. SATA utilizza una tensione di segnalazione molto più bassa, che riduce le interferenze e la diafonia tra i conduttori.

SATA sostituisce il cavo a nastro PATA a 40 pin / 80 fili con un cavo a 7 fili. Oltre a ridurre i costi e aumentare l'affidabilità, il cavo SATA più piccolo facilita l'instradamento dei cavi e migliora il flusso d'aria e il raffreddamento. Un cavo SATA può essere lungo fino a 1 metro (39+ pollici), contro il limite di 0,45 metri (18 ') di PATA. Questa maggiore lunghezza contribuisce a migliorare la facilità d'uso e la flessibilità durante l'installazione delle unità, in particolare nei sistemi a torre.

Oltre a tre fili di terra, il cavo SATA a 7 fili utilizza una coppia di trasmissione differenziale (TX + e TX) e una coppia di ricezione differenziale (RX + e RX). La segnalazione differenziale, a lungo utilizzata per l'archiviazione di server basati su SCSI, aumenta l'integrità del segnale, supporta velocità di trasferimento dati più elevate e consente l'uso di cavi più lunghi.

Oltre a utilizzare la segnalazione differenziale, SATA incorpora un rilevamento e una correzione degli errori superiori, che garantisce l'integrità end-to-end del comando e dei trasferimenti di dati a velocità notevolmente superiori a quelle possibili con PATA.

SATA appare identico a PATA dal punto di vista del sistema operativo. Pertanto i sistemi operativi attuali possono riconoscere e utilizzare interfacce e dispositivi SATA utilizzando i driver esistenti. (Tuttavia, se il sistema utilizza un chipset o un BIOS che non dispone del supporto SATA nativo o se si utilizza un disco di distribuzione del sistema operativo precedente a SATA, potrebbe essere necessario inserire un disco floppy con driver SATA durante l'installazione per essere riconosciuto.)

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SATA esterno

SATA esterno ( eSATA ) ha lo scopo di sostituire USB 2.0 e FireWire (IEEE-1394) per il collegamento di dischi rigidi esterni. eSATA utilizza un connettore SATA modificato che è molto più robusto del connettore SATA standard relativamente fragile ed è classificato per migliaia di inserimenti e rimozioni. eSATA estende la lunghezza del cavo consentita da 1 metro a 2 metri, consentendo di posizionare comodamente dischi rigidi esterni e array. eSATA è disponibile nelle varianti da 150 MB / se 300 MB / s, entrambe supportate collegamento a caldo (collegamento o scollegamento dell'unità mentre il sistema è in funzione).

eSATA fornisce un throughput molto più elevato rispetto a USB 2.0 o FireWire, poiché eSATA non ha il sovraccarico del protocollo che rallenta USB 2.0 e FireWire a una frazione del loro throughput nominale. Le prestazioni di un disco rigido eSATA esterno sono identiche a quelle di un disco rigido SATA simile in esecuzione internamente.

La maggior parte delle schede madri attuali non dispone di interfacce eSATA integrate, sebbene alcune schede madri introdotte dopo la metà del 2005 includano tali interfacce. Se il tuo sistema non dispone di un'interfaccia eSATA, è abbastanza facile aggiungerne una. Gli adattatori bus host eSATA per sistemi desktop sono prontamente disponibili per adattarsi agli slot di espansione PCI o PCI Express. È possibile aggiungere il supporto eSATA a un sistema notebook installando una scheda eSATA Cardbus o ExpressCard.

Si noti che sono stati venduti alcuni alloggiamenti per unità esterne di transizione e adattatori bus host che consentono il collegamento esterno di unità SATA standard utilizzando i protocolli SATA. Questi dispositivi non sono conformi a eSATA. La maggior parte utilizza connettori SATA standard, sebbene alcuni sostituiscano connettori e cavi USB 2.0 o FireWire (anche se l'interfaccia è in realtà SATA). La maggior parte non supporta il collegamento a caldo.

Francisco Garc a Maceda osserva: 'Vorrei anche menzionare la combinazione cavo / staffa che alcune aziende (HighPoint e altre) vendono in modo da poter trasformare una delle porte SATA interne in una esterna. È un semplice cavo con un normale connettore SATA su un'estremità e un connettore eSATA sull'altra estremità collegato a una normale staffa del case senza componenti elettronici di alcun tipo. Inoltre, sono disponibili contenitori per unità esterne che consentono di installare unità PATA in custodie eSATA esterne, ad esempio HighPoint RocketMate 1100. Può essere utilizzato con la semplice combinazione cavo / staffa o con qualsiasi scheda eSATA o scheda madre. '

A differenza di PATA, che consente di collegare due dispositivi a un'unica interfaccia, SATA dedica un'interfaccia a ciascun dispositivo. Questo aiuta le prestazioni in tre modi:

Ciascun dispositivo SATA dispone di una larghezza di banda completa di 150 MB / so 300 MB / s. Sebbene le attuali unità PATA non siano vincolate dalla larghezza di banda quando si utilizza una per canale, l'installazione di due unità PATA veloci su un canale limita il throughput di entrambe.
- PATA consente a un solo dispositivo di utilizzare il canale alla volta, il che significa che un dispositivo potrebbe dover attendere il proprio turno prima di scrivere o leggere dati su un canale PATA. I dispositivi SATA possono scrivere o leggere in qualsiasi momento, senza considerare altri dispositivi.
- Se due dispositivi sono installati su un canale PATA, quel canale funziona sempre alla velocità del dispositivo più lento. Ad esempio, l'installazione di un disco rigido UDMA-6 e di un'unità ottica UDMA-2 sullo stesso canale significa che il disco rigido deve funzionare su UDMA-2. I dispositivi SATA comunicano sempre alla massima velocità di dati supportata dal dispositivo e dall'interfaccia.

Consiglio di Francisco García Maceda

Vorrei anche menzionare che la maggior parte delle unità PATA ha un ponticello per limitare la capacità per il precedente limite del BIOS da 32 GB. Questo può salvare la tua pancetta, perché sta diventando sempre più difficile ottenere dischi inferiori a 40 GB e se devi salvare / clonare un'unità più vecchia questa potrebbe essere la tua unica scelta.

Le unità PATA rispondono alle richieste di lettura e scrittura nell'ordine in cui vengono ricevute, indipendentemente dalla posizione dei dati sull'unità. Questo è analogo a un ascensore che va ad ogni piano nell'ordine in cui sono stati premuti i pulsanti di chiamata, ignorando le persone in attesa ai piani intermedi. La maggior parte (ma non tutte) le unità SATA supportano Accodamento dei comandi nativi ( NCQ ), che consente all'unità di accumulare richieste di lettura e scrittura, ordinarle nell'ordine più efficiente e quindi elaborare tali richieste senza tener conto dell'ordine in cui sono state ricevute. Questo processo, chiamato anche ricerca dell'ascensore , consente all'unità di soddisfare le richieste di lettura e scrittura riducendo al minimo i movimenti della testa, il che si traduce in prestazioni migliori. NCQ è più importante negli ambienti, come i server, in cui si accede costantemente alle unità, ma offre alcuni vantaggi in termini di prestazioni anche nei sistemi desktop.

Rispetto a PATA, SATA utilizza cavi più sottili e connettori più piccoli e con chiave inequivocabile. Il 7 pin Connettore di segnale SATA viene utilizzato su entrambe le estremità di un cavo dati SATA. Entrambi i connettori possono accoppiarsi in modo intercambiabile con il connettore dati sull'unità o con l'interfaccia SATA sulla scheda madre. Il 15 pin Connettore di alimentazione SATA utilizza un connettore fisico simile, anche con codifica univoca. Figura 7-5 mostra un cavo dati SATA a sinistra e, per confronto, un cavo UDMA ATA a destra. Anche tenendo conto del fatto che un cavo ATA supporta due dispositivi, è chiaro che l'utilizzo di SATA preserva lo spazio della scheda madre e riduce notevolmente l'ingombro dei cavi all'interno del case.

Figura 7-5: Cavo dati SATA (a sinistra) e cavo dati UltraDMA

La specifica SATA definisce la lunghezza consentita di un cavo di segnale SATA fino a 1 metro più del doppio rispetto al cavo PATA più lungo consentito. Oltre alle caratteristiche elettriche superiori e alla maggiore lunghezza consentita, uno dei principali vantaggi del cablaggio SATA è la sua dimensione fisica più piccola, che contribuisce a percorsi dei cavi più ordinati e flusso d'aria e raffreddamento molto migliori.

Non c'è molto da dire sulla configurazione di un disco rigido SATA. A differenza di PATA, non è necessario impostare i ponticelli per master o slave (sebbene SATA supporti l'emulazione master / slave). Ogni unità SATA si collega a un connettore di segnale dedicato e i cavi di segnale e di alimentazione sono completamente standard. Né devi preoccuparti di configurare DMA, decidere quali dispositivi devono condividere un canale e così via. Non ci sono dubbi sui limiti di capacità, perché tutti i dischi rigidi e le interfacce SATA supportano LBA a 48 bit. Il chipset, il BIOS, il sistema operativo e i driver sui sistemi attuali riconoscono tutti un disco rigido SATA come un altro disco ATA, quindi non è necessaria alcuna configurazione. È sufficiente collegare il cavo dati all'unità e all'interfaccia, collegare il cavo di alimentazione all'unità e iniziare a utilizzare l'unità. (Su sistemi meno recenti, potrebbe essere necessario installare i driver manualmente e le unità SATA potrebbero essere riconosciute come dispositivi SCSI anziché dispositivi ATA, questo è un comportamento normale.)

Quello di cui devi essere consapevole, però, è che dovresti collegare un'unità SATA che è intesa come unità SATA primaria all'interfaccia SATA con il numero più basso (di solito 0, ma a volte 1). Collegare un'unità SATA secondaria all'interfaccia SATA più bassa disponibile. (Su un sistema con un'unità PATA primaria e un'unità SATA secondaria, utilizzare l'interfaccia SATA 0 o superiore.) Qualsiasi disco rigido PATA dovrebbe essere configurato come dispositivo master, se possibile. Collegare un'unità PATA che è primaria come master principale e un'unità PATA che è secondaria come master secondario.

RAID ( Array ridondante di dischi / unità poco costosi ) è un mezzo mediante il quale i dati vengono distribuiti su due o più dischi rigidi fisici per migliorare le prestazioni e aumentare la sicurezza dei dati. Un RAID può sopravvivere alla perdita di qualsiasi unità senza perdere dati, poiché la ridondanza dell'array consente di recuperare o ricostruire i dati dalle unità rimanenti.

Il RAID in passato era molto costoso da implementare e quindi utilizzato solo su server e workstation professionali. Non è più vero. Molti sistemi e schede madri recenti dispongono di interfacce ATA e / o SATA compatibili con RAID. Il prezzo contenuto delle unità ATA e SATA e il supporto RAID integrato significano che ora è pratico utilizzare RAID sui normali PC.

Esistono cinque livelli definiti di RAID, numerati da RAID 1 a RAID 5, sebbene solo due di questi livelli siano comunemente utilizzati negli ambienti PC. Alcuni o tutti i seguenti livelli RAID e altre configurazioni a più unità sono supportati da molte schede madri attuali:

JBOD ( Solo un mucchio di unità ), chiamato anche Modalità span o Modalità spanning , è una modalità operativa non RAID supportata dalla maggior parte degli adattatori RAID. Con JBOD, due o più unità fisiche possono essere unite logicamente per apparire al sistema operativo come un'unità più grande. I dati vengono scritti sulla prima unità fino a quando non è piena, quindi sulla seconda fino a quando non è piena e così via. In passato, quando le capacità delle unità erano inferiori, gli array JBOD venivano utilizzati per creare singoli volumi sufficientemente grandi da contenere enormi database. Con 300 GB e unità più grandi ora prontamente disponibili, raramente c'è una buona ragione per usare JBOD. Lo svantaggio di JBOD è che il guasto di qualsiasi unità rende inaccessibile l'intero array. Poiché la probabilità di guasto di un'unità è proporzionale al numero di unità nell'array, un JBOD è meno affidabile di un'unità di grandi dimensioni. Le prestazioni di un JBOD sono le stesse delle unità che compongono l'array.

RAID 0 , chiamato anche striping del disco , non è affatto RAID, perché non fornisce ridondanza. Con RAID 0, i dati vengono scritti interleaved su due o più unità fisiche. Poiché le operazioni di scrittura e lettura sono suddivise su due o più unità, RAID 0 fornisce le letture e le scritture più veloci di qualsiasi livello RAID, con prestazioni di scrittura e lettura notevolmente più veloci di quelle fornite da una singola unità. Lo svantaggio di RAID 0 è che il guasto di qualsiasi unità dell'array causa la perdita di tutti i dati archiviati su tutte le unità dell'array. Ciò significa che i dati archiviati su un array RAID 0 sono effettivamente più a rischio rispetto ai dati archiviati su una singola unità. Sebbene alcuni giocatori dedicati utilizzino RAID 0 nella ricerca delle massime prestazioni possibili, si sconsiglia di utilizzare RAID 0 su un tipico sistema desktop.

RAID 0 NON HA SENSO PER I SISTEMI DESKTOP

RAID 0 in realtà offre pochissimi vantaggi in termini di prestazioni per un tipico PC desktop. RAID 0 entra in gioco quando il sottosistema del disco è molto utilizzato, come con un server che supporta molti utenti. Pochi sistemi per utente singolo accedono ai dischi in modo sufficientemente pesante da beneficiare di RAID 0.

RAID 1 , chiamato anche mirroring del disco , duplica tutte le scritture su due o più unità disco fisiche. Di conseguenza, RAID 1 offre il più alto livello di ridondanza dei dati a scapito della metà della quantità di spazio su disco visibile al sistema operativo. Il sovraccarico richiesto per scrivere gli stessi dati su due unità significa che le scritture RAID 1 sono in genere un po 'più lente delle scritture su una singola unità. Al contrario, poiché gli stessi dati possono essere letti da entrambe le unità, un adattatore RAID 1 intelligente può migliorare leggermente le prestazioni di lettura rispetto a una singola unità accodando le richieste di lettura per ciascuna unità separatamente, consentendo di leggere i dati da qualsiasi unità abbia il suo teste più vicine ai dati richiesti. È anche possibile per un array RAID 1 utilizzare due adattatori host fisici per eliminare l'adattatore del disco come singolo punto di errore. In una tale disposizione, chiamato duplex del disco , l'array può continuare a funzionare dopo il guasto di un'unità, di un adattatore host o di entrambi (se si trovano sullo stesso canale).

RAID 5 , chiamato anche striping del disco con parità , richiede almeno tre unità disco fisiche. I dati vengono scritti in blocco su unità alternate, con blocchi di parità interlacciati. Ad esempio, in un array RAID 5 che comprende tre unità fisiche, il primo blocco di dati da 64 KB può essere scritto sulla prima unità, il secondo blocco di dati sulla seconda unità e un blocco di parità sulla terza unità. I successivi blocchi di dati e blocchi di parità vengono scritti sulle tre unità in modo tale che i blocchi di dati e i blocchi di parità siano distribuiti equamente su tutte e tre le unità. I blocchi di parità vengono calcolati in modo tale che se uno dei due blocchi di dati viene perso, può essere ricostruito utilizzando il blocco di parità e il blocco di dati rimanenti. Un guasto di una qualsiasi delle unità dell'array RAID 5 non causa alcuna perdita di dati, poiché i blocchi di dati persi possono essere ricostruiti dai blocchi di dati e di parità sulle due unità rimanenti. Un RAID 5 fornisce prestazioni di lettura leggermente migliori rispetto a una singola unità. Le prestazioni di scrittura RAID 5 sono in genere un po 'più lente di quelle di una singola unità, a causa dell'overhead coinvolto nella segmentazione dei dati e nel calcolo dei blocchi di parità. Poiché la maggior parte dei PC e dei piccoli server esegue più letture che scritture, RAID 5 è spesso il miglior compromesso tra prestazioni e ridondanza dei dati.

Un RAID 5 può comprendere un numero arbitrario di unità, ma in pratica è meglio limitare il RAID 5 a tre o quattro unità fisiche, poiché le prestazioni di un RAID 5 degradato (in cui un'unità si è guastata) variano inversamente al numero di unità nell'array. Un RAID 5 a tre unità con un'unità guasta, ad esempio, è molto lento ma è probabilmente utilizzabile fino a quando l'array non può essere ricostruito. Un RAID 5 degradato con sei o otto unità è solitamente troppo lento per essere utilizzabile.

RAID NON SOSTITUISCE I BACKUP

L'uso di RAID 1 o RAID 5 è un modo economico per proteggersi dalla perdita di dati a causa di un guasto del disco rigido, ma RAID non sostituisce il backup. RAID protegge solo contro il guasto del drive. Per proteggersi dal danneggiamento o dalla cancellazione accidentale di file o dalla perdita dovuta a incendi, inondazioni o furti, è comunque necessario eseguire il backup dei dati.

Se la tua scheda madre non ha il supporto RAID o se hai bisogno di un livello RAID non fornito dalla scheda madre, puoi installare un adattatore RAID di terze parti, come quelli realizzati da 3Ware ( http://www.3ware.com ), Adaptec ( http://www.adaptec.com ), Highpoint Technologies ( http://www.highpoint-tech.com ), Promise Technology ( http://www.promise.com ), e altri. Verificare il supporto del sistema operativo prima di acquistare una scheda di questo tipo, in particolare se si utilizza Linux o una versione precedente di Windows.

Ulteriori informazioni sui dischi rigidi