Меню Рубрики

Установка платы расширения sata

Добавляем в старенький компьютер 2 порта USB 3.0 + 19 пиновый слот расширения за 430 рублей.

Для этого нам понадобится хотя бы один свободный слот PCI-E, разъем питания 4х контактный molex(не sata) и обозреваемая плата. Подключение занимает несколько минут и справиться сможет каждый.

Снимаем боковую крышку системного блока

Да, немного пыльный. Вот там под видеокартой у меня как раз завалялся один свободный разъем
Душа не выдержала

Достаем из пакетика плату

Рассмотрим поближе. Используется распространенный контроллер VLI 805.

Сборка и пайка качественные

Ставим плату на место. В комплекте не было винта крепления к планке. У меня много запасных, но чего жадничать.

Закрываем боковую крышку, запускаем систему иии… все работает без установки драйверов с диска. Операционная система — Windows 10 x64.

Без установки комплектных драйверов запустил тест флешки Sandisk с заявленной скоростью чтения до 130 MB/s.


Обычный USB разъем материнской платы:

Разница заметна, по чтению практически догнал до предела, заявленного производителем. Так же прогнал в FlashBench. Тут интерактивный результат. Максимальная скорость достигла 132 MB/s, что является «потолком» данной флешки.

На всякий случай установил драйвер с диска — ничего не изменилось. Нашел сайт производителя и докачал обновленную версию — аналогично, так что если сразу заработает, можно не заморачиваться.
К сожалению более скоростных устройств у меня нет. Во время тестирования прощупывал плату в месте установки контроллера — нагрев практически не ощущался, но нужно учитывать, что рядом находится один из вентиляторов видеокарты и создает приток холодного воздуха.

Почему не взял с бОльшим количеством разъемов на борту? Потому что нужен был 19 пиновый разъем и минимум затрат, два дополнительных порта для меня просто приятный бонус. Да и слотPCI-E x1 имеет свое ограничение, так что на 4-6 устройств все равно не хватило бы полноценно скорости. Для чего мне нужна дополнительная шина напишу позже, когда доставят еще одну посылку =)

Покупка себя полностью оправдала, сейчас устройство можно купить за 7.7$ если применить купон Elec или за 7.1$ если использовать поинты.

источник

Устанавливаем жесткий диск с интерфейсом Serial ATA

Жесткие диски последнего поколения, использующие новый интерфейс Serial ATA, получают сегодня все более широкое распространение. Интерфейс SATA являет собой самые важные радикальные перемены последнего десятилетия в жестких дисках.

Привычные ATA-дисководы позволяют передавать данные одновременно по нескольким параллельным проводам 80-жильного кабеля. В SATA-дисководах данные транслируются на высокой скорости по 7-жильному кабелю. Этот интерфейс — родственник FireWire и USB 2.0, которые тоже используют тонкие кабели для последовательной передачи данных.

Дисководы Serial ATA демонстрируют существенные преимущества перед параллельными, в частности по скорости передачи данных. Так, максимальная скорость трансляции информации (или скорость передачи пакетов — burst rate) для большей части ATA-дисководов составляет 100—130 Мбайт/с, а для SATA-дисководов первого поколения может достигать 150 Мбайт/с. К 2007 г. это значение предположительно возрастет до 600 Мбайт/с.

Использование тонких кабелей интерфейса Serial ATA позволяет также охлаждающему воздушному потоку более свободно распространяться внутри корпуса компьютера, а поскольку к разъему SATA подсоединяется только один диск, то нет нужды заботиться и о правильной установке перемычек.

Современные системные платы уже, как правило, содержат интерфейсы SATA, а дисководы SATA скоро станут обычными в поставляемых системах. Между тем, если вы хотите ввести в ПК SATA-дисковод дополнительно, то вам потребуется специальная плата расширения (стоит 50—100 долл.), а также операционная система Windows 98 или старше — более ранние ее версии SATA не поддерживают. Здесь, однако, стоит отметить, что дисководы с интерфейсом SATA, организованным с помощью дополнительной платы расширения или самостоятельного контроллера SATA, располагающегося на системной плате, ограничены по скорости со стороны PCI-шины до 133 Мбайт/с. Полную скорость интерфейсы SATA могут выдать только на системных платах, где поддержка SATA встроена в ядро их логики. В настоящее время скоростной интерфейс Serial ATA полностью поддерживают системные платы, построенные на наборах микросхем Intel 865 и Intel 875 P (Canterwood).

Stan Miastkowski. Boost Your Hard-Drive Speed With Serial ATA. PC World , сентябрь 2003 г., с. 164.

Установка SATA-дисковода с использованием платы расширения

1. Установка платы расширения, поддерживающей интерфейс Serial ATA. Выключите компьютер, отсоедините его от сети питания, откройте корпус. Чтобы избежать разрушения электронных компонентов, используйте антистатический браслет. Найдите свободный PCI-разъем и удалите его заглушку (при наличии таковой). Вставьте плату расширения и закрепите ее винтом.

2. Подсоединение кабелей к дисководу. Подключите сигнальный кабель интерфейса SATA к соответствующему разъему дисковода; он подсоединяется единственным способом. Большинство дисководов с интерфейсом SATA имеют новый тип разъема питания, а некоторые снабжены также и разъемом более старого, стандартного образца. Когда у дисковода есть разъем только нового типа, для его подключения придется применить адаптер (как правило, входит в комплект поставки дисководов SATA и плат расширения).

3. Установка дисковода. Внутри корпуса ПК найдите свободный 3,5-дюймовый отсек для дисководов и, используя прилагаемые винты, закрепите в нем новый жесткий диск с интерфейсом SATA. При использовании 5,25-дюймового отсека понадобится дополнительное переходное крепежное устройство, которое обычно включают в состав комплекта дисковода.

Если для того, чтобы подобраться к нужному отсеку, требуется отсоединять какие-либо кабели, промаркируйте их положение с помощью липкой ленты.

4. Подключение кабелей к плате расширения. Подсоедините свободный конец сигнального кабеля SATA к одному из разъемов платы расширения — неважно к какому именно.

Подключите обратно отсоединенные на третьем этапе кабели. Затем закройте корпус компьютера и подключите его к сети питания.

5. Установка ПО. Включите компьютер. При использовании Windows 98 SE или Me «Мастер установки оборудования» (Add New Hardware Wizard) запустится до старта Windows. В Windows 98 SE выберите опцию «Произвести поиск наилучшего драйвера для данного устройства» (Search for the best driver for your device), а в Windows Me — «Автоматическая установка драйвера» (Automatic search for a better driver).

В Windows XP «Мастер установки оборудования» (Found New Hardware Wizard) запускается после старта операционной системы. В открывшемся окне Мастера укажите «Автоматическая установка» (Install the software automatically).

Для инсталляции драйверов поместите в соответствующий дисковод дискету или CD-ROM, которые были получены вместе с платой расширения, и следуйте указаниям на экране.

6. Проверка корректности выполненной установки. Прежде чем продолжить, убедитесь, что все драйверы установлены верно и операционная система распознает новый дисковод.

Чтобы в Windows 98 SE или Me добраться до «Диспетчера устройств» (Device Manager), выберите опции «Пуск?Установки?Панель управления» (Start?Settings?Control Panel), щелкните на значке «Система» (System) и откройте закладку «Мастер установки оборудования» (Device Manager). В Windows XP зайдите в меню «Пуск?Панель управления» (Start?Control Panel), щелкните мышью на значке «Система» (System), выберите закладку «Оборудование» (Hardware) и нажмите кнопку «Диспетчер устройств» (Device Manager).

Если рядом со строкой «SCSI-контроллеры» (SCSI Controllers) — так Windows определяет контроллеры SATA, — вы увидите желтые восклицательные знаки, значит, новый дисковод установлен неправильно. В Windows 98 SE или Me отыщите в меню «Пуск?Справка» (Start?Help) пункт «Устранение неполадок» (hardware troubleshooter) и следуйте его указаниям. В Windows XP щелкните правой кнопкой мыши по пункту, соответствующему контроллеру SATA, выберите «Свойства» (Properties), а затем нажмите кнопку «Диагностика» (Troubleshoot).

Читайте также:  Установка вакуумной сушки овощей и фруктов

источник

SSD SATA против SSD PCI-E | Часть первая: теоретическая

В любом устройстве всегда найдется слабое звено – bottle neck (бутылочное горлышко), самый слабый компонент, который будет лимитировать производительность остальных частей. Долгое время в настольных компьютерах главными “тормозами перестройки” были жёсткие диски, и ни 7200, ни 10000, ни даже 15000 оборотов в минуту, не меняли ситуацию кардинально. С появлением твердотельных накопителей дело сдвинулось с мёртвой точки. Но прогресс не щадит и это быстрое решение. Интерфейс SATA не способен удовлетворить запросы пользователей, поэтому стали появляться новые стандарты и интерфейсы.

Есть два новых пути развития SSD с интерфейсом PCI-E: SATA Express и NVMe – о них следует разговаривать отдельно, да и в продаже их не часто встретишь. Поэтому пока попробуем разобраться с обычными, доступными в рознице накопителями с интерфейсами PCI Express и SATA 6 ГБит/с.

Начнём с плюсов и минусов обоих интерфейсов:

SATA-диски

Краткая справочка из Wikipedia про этот интерфейс. Самый распространенный на сегодняшний день способ подключения твердотельного накопителя.

Достоинства:

Недостатки:

  • Ограничение по скорости передачи данных — предел интерфейса — 600 МБ/с на один канал.
  • Необходимость работы с контроллерами AHCI, которые разрабатывались для классических жёстких дисков

PCI Express

Снова дам ссылочку на Wikipedia — там много и подробно расписано про разные поколения этого интерфейса. Быстрый, классный, универсальный, дорогой.

Достоинства:

Недостатки:

  • Высокая цена на рынке
  • Небольшой ассортимент брендов и моделей
  • Для некоторых моделей характерно падение производительности со временем (неработающий или не настроенный TRIM)

Немного поработав капитаном Очевидность, я хотел бы рассмотреть непосредственно те сценарии, которые пользователи проигрывают в голове, выбирая себе твердотельный накопитель SSD.

Потребительские сценарии

    Обычные пользователи
    Откровенно говоря, большей части юзеров будет безразлично какой интерфейс имеет SSD-диск, более того, мало кто по настоящему почувствует разницу между SATA 3 ГБит/с и SATA 6 ГБит/с. При использовании только веб-браузеров, электронной почты, базовых офисных программ пользователь не увидит разницы и будет счастлив просто наличию SSD-диска в системе, так как программы будут загружаться очевидно быстрее, чем на HDD.

Продвинутые юзеры
работающие с мультимедиа материалами, часто ищут способы увеличения производительности дисковой системы. Простой пример: буйно начал расти сегмент 4К-видео. Несжатый поток 4К (3840х2160, 12 бит, 24 кадра в секунду) потребует пропускной способности около 900 МБ/с. И даже если вы работаете со сжатыми потоками, то при одновременной обработке нескольких, обязательно упрётесь в потолок SATA 6 ГБит/с. RAID 0 спасёт ситуацию, но скорее всего в пике при построении RAID 0 на 4-х накопителях будет около 1,6 ГБ/с. PCI Express предлагает решение вопроса: каждая линия PCI-Express имеет пропускную способность до 1,0 ГБ/с (то есть в 1,6 раза больше, чем SATA) при почти таком же энергопотреблении – разумеется, грешно не пользоваться такими возможностями. И пусть цена на SSD PCI Express выше, любители работать с видео высокого разрешения просто обязаны смотреть именно на такой стандарт.

Геймеры
Для настоящих хардкорщиков (а по мне так просто нетерпеливых людей), конечно же, нужен PCI Express. Огромные по размеру TitanFall или CoD:Ghosts будут грузится достаточно долго, я уж молчу про авиасимуляторы, “вес” которых доходит до сотен гигабайт. Для обычных же людей, которые любят Diablo III и прочие Bioshock Infinite, будет вполне достаточно топового SSD 6 ГБит/с.

  • Энтерпрайз-клиенты
    Ожидания клиента в этой сфере существенно выше, чем просто быстрая загрузка или обработка видеофайла. Чем крупнее сервер, тем больше к нему осуществляется обращений от пользователей и тут на первый план выходят IOPS. Для вышеперечисленных категорий людей обычная очередь к контроллеру составляет 3-5 запросов, в энтерпрайзе все измеряется сотнями. SSD прекрасно проявляют себя, когда нужно показывать высокую производительность на протяжении долгого времени, и если классических дисков потребуется несколько сотен, то высокопроизводительный SSD может справиться в одиночку.
  • При работе по интерфейсу SATA консьюмерские SSD достигают уровня производительности в 100,000 IOPS, в то время как топовые PCI-E накопители способны выдерживать нагрузку в 1,000,000 IOPS. При этом, как правило, они рассчитаны на работу с интерфейсом PCI-E 2.0, а значит переход на PCI-E 3.0 даст существенный прирост производительности в будущем.

    Вместо вывода

    Что можно сказать в итоге. Для розничных покупателей и геймеров можно и нужно выбирать среди SATA-дисков. Большинство офисных пользователей будут счастливы, если в их рабочих станциях поселятся быстрые и бесшумные накопители, но 90 процентов из них никогда даже не задумаются о том, какой интерфейс у диска и бывают ли они вообще разные. Геймерам же придётся сложнее, выбор большой, запутаться сложно, зачастую производитель недобросовестно завышает показатели чтения и записи. Следите за нашим блогом и мы расскажем, какая методика тестирования на самом деле правильная.

    Для корпоративного рынка и людей, работающих с мультимедиа контентом – крайне рекомендованы накопители с интерфейсом PCI-Express. Обработка огромных растровых изображений или работа с 4К-видео с GoPro Hero4 – всё это потребует от системы хранения высокой производительности. Если ваша основная задача – производить контент – смело выбирайте диски PCI-Express. Энтерпрайз сегмент уже практически перешёл на контроллеры NVMe – о таких SSD будет отдельный пост – они заслуживают много внимания.

    Теоретические раскладки обязательно надо проверять на практике. Поэтому следующий пост будет про практическое сравнение PCI-E SSD диска и SATA SSD (в том числе в режиме RAID 0).
    С наступающим Новым Годом!

    Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

    источник

    Введение в SSD. Часть 2. Интерфейсная

    В прошлой части цикла «Введение в SSD» мы рассказали про историю появления дисков. Вторая часть расскажет про интерфейсы взаимодействия с накопителями.

    Общение между процессором и периферийными устройствами происходит в соответствии с заранее определенными соглашениями, называемыми интерфейсами. Эти соглашения регламентируют физический и программный уровень взаимодействия.

    Интерфейс — совокупность средств, методов и правил взаимодействия между элементами системы.

    Физическая реализация интерфейса влияет на следующие параметры:

    • пропускная способность канала связи;
    • максимальное количество одновременно подключенных устройств;
    • количество возникающих ошибок.

    Дисковые интерфейсы построены на портах ввода-вывода, что является противоположностью вводу-выводу через память и не занимает место в адресном пространстве процессора.

    Параллельные и последовательные порты

    По способу обмена данными порты ввода-вывода делятся на два типа:

    • параллельные;
    • последовательные.

    Как следует из названия, параллельный порт отправляет за раз машинное слово, состоящее из нескольких бит. Параллельный порт — самый простой способ обмена данными, так как не требует сложных схемотехнических решений. В самом простом случае каждый бит машинного слова отправляется по своей сигнальной линии, а для обратной связи используются две служебные сигнальные линии: Данные готовы и Данные приняты.

    Параллельные порты, на первый взгляд, отлично масштабируются: больше сигнальных линий — больше бит передается за раз и, следовательно, выше пропускная способность. Тем не менее, из-за увеличения количества сигнальных линий между ними возникает интерференционное взаимодействие, приводящее к искажению передаваемых сообщений.

    Читайте также:  Установка крепежной арматуры и фурнитуры

    Последовательные порты — противоположность параллельным. Отправка данных происходит по одному биту за раз, что сокращает общее количество сигнальных линий, но усложняет контроллер ввода-вывода. Контроллер передатчика получает машинное слово за раз и должен передавать по одному биту, а контроллер приемника в свою очередь должен получать биты и сохранять в том же порядке.

    Малое количество сигнальных линий позволяет без помех увеличивать частоту передачи сообщения.

    Small Computer Systems Interface (SCSI) появился в далеком 1978 году и был изначально разработан, чтобы объединять устройства различного профиля в единую систему. Спецификация SCSI-1 предусматривала подключение до 8 устройств (вместе с контроллером), таких как:

    • сканеры;
    • ленточные накопители (стримеры);
    • оптические приводы;
    • дисковые накопители и прочие устройства.

    Изначально SCSI имел название Shugart Associates System Interface (SASI), но стандартизирующий комитет не одобрил бы название в честь компании и после дня мозгового штурма появилось название Small Computer Systems Interface (SCSI). «Отец» SCSI, Ларри Баучер (Larry Boucher) подразумевал, что аббревиатура будет произноситься как «sexy», но Дал Аллан (Dal Allan) прочитал «sсuzzy» («скази»). Впоследствии произношение «скази» прочно закрепилось за этим стандартом.

    В терминологии SCSI подключаемые устройства делятся на два типа:

    • инициаторы;
    • целевые устройства.

    Инициатор отправляет команду целевому устройству, которое затем отправляет ответ инициатору. Инициаторы и целевые устройства подключены к общей шине SCSI, пропускная способность которой в стандарте SCSI-1 составляет 5 МБ/с.

    Используемая топология «общая шина» накладывает ряд ограничений:

    • на концах шины необходимы специальные устройства — терминаторы;
    • пропускная способность шины делится между всеми устройствами;
    • максимальное количество одновременно подключенных устройств ограничено.

    Устройства на шине идентифицируются по уникальному номеру, называемому SCSI Target ID. Каждый SCSI-юнит в системе представлен минимум одним логическим устройством, адресация которого происходит по уникальному в пределах физического устройства номеру Logical Unit Number (LUN).

    Команды в SCSI отправляются в виде блоков описания команды (Command Descriptor Block, CDB), состоящих из кода операции и параметров команды. В стандарте описано более 200 команд, разделенных в четыре категории:

    • Mandatory — должны поддерживаться устройством;
    • Optional — могут быть реализованы;
    • Vendor-specific — используются конкретным производителем;
    • Obsolete — устаревшие команды.

    Среди множества команд только три из них являются обязательными для устройств:

    • TEST UNIT READY — проверка готовности устройства;
    • REQUEST SENSE — запрашивает код ошибки предыдущей команды;
    • INQUIRY — запрос основных характеристик устройства.

    После получения и отработки команды целевое устройство отправляет инициатору статус-код, которым описывается результат выполнения.

    Дальнейшее усовершенствование SCSI (спецификации SCSI-2 и Ultra SCSI) расширило список используемых команд и увеличило количество подключаемых устройств до 16-ти, а скорость обмена данными по шине до 640 МБ/c. Так как SCSI — параллельный интерфейс, повышение частоты обмена данными было сопряжено с уменьшением максимальной длины кабеля и приводило к неудобству в использовании.

    Начиная со стандарта Ultra-3 SCSI появилась поддержка «горячего подключения» — подключение устройств при включенном питании.

    Первым известным SSD диском с интерфейсом SCSI можно считать M-Systems FFD-350, выпущенный в 1995 году. Диск имел высокую стоимость и не имел широкой распространенности.

    В настоящее время параллельный SCSI не является популярным интерфейсом подключения дисков, но набор команд до сих пор активно используется в интерфейсах USB и SAS.

    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.

    Стандарт Serial ATA (SATA) был представлен 7 января 2003 года и решал проблемы своего предшественника следующими изменениями:

    • параллельный порт заменен последовательным;
    • широкий 80-жильный шлейф заменен 7-жильным;
    • топология «общая шина» заменена на подключение «точка-точка».

    Несмотря на то, что стандарт SATA 1.0 (SATA/150, 150 МБ/с) был незначительно быстрее, чем ATA-6 (UltraDMA/130, 130 МБ/с), переход к последовательному способу обмена данными был «подготовкой почвы» к повышению скоростей.

    Шестнадцать сигнальных линий для передачи данных в ATA были заменены на две витые пары: одна для передачи, вторая для приема. Коннекторы SATA спроектированы для большей устойчивости к множественным переподключениям, а спецификация SATA 1.0 сделала возможным «горячее подключение» (Hot Plug).

    Некоторые пины на дисках короче, чем все остальные. Это сделано для поддержки «горячей замены» (Hot Swap). В процессе замены устройство «теряет» и «находит» линии в заранее определенном порядке.

    Чуть более, чем через год, в апреле 2004-го, вышла вторая версия спецификации SATA. Помимо ускорения до 3 Гбит/с в SATA 2.0 ввели технологию Native Command Queuing (NCQ). Устройства с поддержкой NCQ способны самостоятельно организовывать порядок выполнения поступивших команд для достижения максимальной производительности.

    Последующие три года SATA Working Group работала над улучшением существующей спецификации и в версии 2.6 появились компактные коннекторы Slimline и micro SATA (uSATA). Эти коннекторы являются уменьшенной копией оригинального коннектора SATA и разработаны для оптических приводов и маленьких дисков в ноутбуках.

    Читайте также:  Установка буст контроллера механического патрол

    Несмотря на то, что пропускной способности второго поколения SATA хватало для жестких дисков, твердотельные накопители требовали большего. В мае 2009 года вышла третья версия спецификации SATA с увеличенной до 6 Гбит/с пропускной способностью.

    Особое внимание твердотельным накопителям уделили в редакции SATA 3.1. Появился коннектор Mini-SATA (mSATA), предназначенный для подключения твердотельных накопителей в ноутбуках. В отличие от Slimline и uSATA новый коннектор был похож на PCIe Mini, хотя и не был электрически совместим с PCIe. Помимо нового коннектора SATA 3.1 мог похвастаться возможностью ставить команды TRIM в очередь с командами чтения и записи.

    Команда TRIM уведомляет твердотельный накопитель о блоках данных, которые не несут полезной нагрузки. До SATA 3.1 выполнение этой команды приводило к сбросу кэшей и приостановке операций ввода-вывода с последующим выполнением команды TRIM. Такой подход ухудшал производительность диска при операциях удаления.

    Спецификация SATA не успевала за бурным ростом скорости доступа к твердотельным накопителям, что привело к появлению в 2013 году компромисса под названием SATA Express в стандарте SATA 3.2. Вместо того, чтобы снова удвоить пропускную способность SATA, разработчики задействовали широко распространенную шину PCIe, чья скорость превышает 6 Гбит/с. Диски с поддержкой SATA Express приобрели собственный форм-фактор под названием M.2.

    «Конкурирующий» с ATA стандарт SCSI тоже не стоял на месте и всего через год после появления Serial ATA, в 2004, переродился в последовательный интерфейс. Имя новому интерфейсу — Serial Attached SCSI (SAS).

    Несмотря на то, что SAS унаследовал набор команд SCSI, изменения были значительные:

    • последовательный интерфейс;
    • 29-ти жильный кабель с питанием;
    • подключение «точка-точка»

    Терминология SCSI также была унаследована. Контроллер по-прежнему называется инициатором, а подключаемые устройства — целевыми. Все целевые устройства и инициатор образуют SAS-домен. В SAS пропускная способность подключения не зависит от количества устройств в домене, так как каждое устройство использует свой выделенный канал.

    Максимальное количество одновременно подключенных устройств в SAS-домене по спецификации превышает 16 тысяч, а вместо SCSI ID для адресации используется идентификатор World-Wide Name (WWN).

    WWN — уникальный идентификатор длиной 16 байт, аналог MAC-адреса для SAS-устройств.

    Несмотря на схожесть разъемов SAS и SATA, эти стандарты не являются полностью совместимыми. Тем не менее, SATA-диск может быть подключен в SAS-коннектор, но не наоборот. Совместимость между SATA-дисками и SAS-доменом обеспечивается при помощи протокола SATA Tunneling Protocol (STP).

    Первая версия стандарта SAS-1 имеет пропускную способность 3 Гбит/с, а самая современная, SAS-4, улучшила этот показатель в 7 раз: 22,5 Гбит/с.

    Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) — последовательный интерфейс для передачи данных, появившийся в 2002 году. Разработка была начата компанией Intel, а впоследствии передана специальной организации — PCI Special Interest Group.

    Последовательный интерфейс PCIe не был исключением и стал логическим продолжением параллельного PCI, который предназначен для подключения карт расширения.

    PCI Express значительно отличается от SATA и SAS. Интерфейс PCIe имеет переменное количество линий. Количество линий равно степеням двойки и колеблется в диапазоне от 1 до 16.

    Термин «линия» в PCIe обозначает не конкретную сигнальную линию, а отдельный полнодуплексный канал связи, состоящий из следующих сигнальных линий:

    • прием+ и прием-;
    • передача+ и передача-;
    • четыре жилы заземления.

    Количество PCIe-линий напрямую влияет на максимальную пропускную способность соединения. Современный стандарт PCI Express 4.0 позволяет достичь 1.9 Гбайт/с по одной линии, и 31.5 Гбайт/с при использовании 16 линий.

    «Аппетиты» твердотельных накопителей растут очень быстро. И SATA, и SAS не успевают увеличивать свою пропускную способность, чтобы «угнаться» за SSD, что привело к появлению SSD-дисков с подключением по PCIe.

    Хотя PCIe Add-In карты прикручиваются винтом, PCIe поддерживает «горячую замену». Короткие пины PRSNT (англ. present — присутствовать) позволяют удостовериться, что карта полностью установлена в слот.

    Твердотельные накопители, подключаемые по PCIe регламентируются отдельным стандартом Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification и воплощены в множестве форм-факторов, но о них мы расскажем в следующей части.

    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.

    Существует множество протоколов для отправки команд SCSI по компьютерным сетям. Тем не менее, есть только один стандарт, решающий противоположную задачу и позволяющий отправлять IP-пакеты по шине SCSI — IP-over-SCSI.

    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.

    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.

    Заключение

    Почти все интерфейсы прошли долгий путь развития от последовательного до параллельного способа передачи данных. Скорости твердотельных накопителей стремительно растут, еще вчера твердотельные накопители были в диковинку, а сегодня NVMe уже не вызывает особого удивления.

    В нашей лаборатории Selectel Lab вы можете самостоятельно протестировать SSD и NVMe диски.

    Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

    источник