Serial ATA 6 Gb/s i USB 3.0 – nowe szybsze interfejsy do transferu danych

Serial ATA – historia i opis

Serial ATA (w skrócie: SATA, ang. Serial Advanced Technology Attachment) to magistrala szeregowa, za pomocą której mostek HBA (ang. Host Bus Adapter) komunikuje się z urządzeniami pamięci masowej (dyski twarde, napędy optyczne).

Interfejs Serial ATA powstał w 2003 roku. Został zaprojektowany jako następca wysłużonego ATA, który pamiętał jeszcze lata 80. Nowe rozwiązanie miało kilka cech, dzięki którym przeważało nad klasyczną taśmą. Przewód do przesyłu danych był znacznie mniejszy, przez co łatwiej go było poprowadzić w obudowie komputera. 80 połączonych drucików zastąpiono zaledwie siedmioma, co oczywiście obniżyło koszty produkcji. Wraz z wprowadzaniem kolejnych generacji interfejs Serial ATA przyśpieszał i był rozbudowywany o kolejne funkcje.

Pierwsza generacja interfejsu (SATA 1,5 Gb/s) pozwalała na przesył danych z maksymalną przepustowością 1,5 Gb/s. Teoretycznie prędkość wynosiła więc 150 MB/s. Należy jednak pamiętać, że oprócz samych danych przesyłane są także różne informacje pomocnicze (m.in. kodowanie 8b/10b), przez co rzeczywista przepustowość była trochę niższa.

W pierwszych dyskach twardych sprzedawanych ze złączem SATA 1,5 Gb/s producenci stosowali specjalny mostek, który umożliwiał współpracę architektury PATA z nowym interfejsem. Dyski tego typu miały złącze SATA do transmisji danych, ale do zasilania mogły używać zarówno nowego złącza, jak i tradycyjnego moleksa. W sprzedaży były również dostępne dyski z oboma typami zasilania (na przykład WD Raptor WD360GD). Wydajność dysków ze specjalnymi mostkami była identyczna jak odpowiedników podłączanych do płyty szeroką taśmą.

Później pojawiła się technika AHCI (ang. Advanced Host Controller Interface), która umożliwiła rozwój systemu kolejkowania poleceń NCQ (ang. Native Command Queuing) i tzw. hot-plug (możliwość odłączenia dysku bez konieczności wyłączania komputera). Wcześniej używano innego systemu do zarządzania poleceniami – TCQ (ang. Tagged Command Queuing). Niestety, powodował on bardzo wysokie obciążenie procesora.

Pierwsza generacja interfejsu Serial ATA nie okazała się takim przełomem, o jakim marzyli jego twórcy. Wydajność dysków SATA 1,5 Gb/s była niewiele większa niż odpowiedników z interfejsem PATA/133. Z odsieczą przyszła druga generacja, która zwiększyła przepustowość do 3 Gb/s, co automatycznie podniosło maksymalny możliwy transfer ze 150 do 300 MB/s. Od strony wydajności interfejs SATA II dla producentów dysków twardych nie miał wielkiego znaczenia. Oczywiście, zwiększono maksymalny transfer, ale nawet najszybsze obecnie dyski twarde niewiele przekraczają możliwości pierwszej generacji interfejsu. Co innego nośniki SSD. Wyższa przepustowość umożliwiła dynamiczny rozwój tej techniki. Połączenie kości NAND typu SLC, zaawansowanych kontrolerów i dodatkowej pamięci podręcznej szybko pozwoliło dotrzeć do granic możliwości interfejsu SATA II. Bardzo często można się spotkać z informacjami, że druga generacja interfejsu Serial ATA wprowadziła system kolejkowania poleceń NCQ czy tzw. hot-plug. Nie jest to prawdą. Te rozwiązania były dostępne już w pierwszej generacji, a SATA II jedynie wprowadziła w nich usprawnienia.

W lipcu 2008 roku SATA-IO (ang. Serial ATA International Organization) zaprezentowała wstępną specyfikację warstwy fizycznej techniki SATA 6 Gb/s. 18 sierpnia 2008 roku została ona oficjalnie zaakceptowana, a od 27 maja 2009 roku mówimy już o standardzie SATA Revision 3.0.

W SATA 6 Gb/s po raz kolejny usprawniono system kolejkowania poleceń NCQ przez wprowadzenie przesyłania strumieniowego, które umożliwia izochroniczną (transfer danych w czasie rzeczywistym, np. dźwięku lub wideo) transmisję danych. Poprawiono także system zarządzania energią oraz wprowadzono złącze łatwego montażu LIF (ang. Low Insertion Force) dla niewielkich, 1,8-calowych urządzeń.

W SATA 6 Gb/s zachowano pełną zgodność z poprzednimi standardami SATA 1,5 Gb/s i SATA II. Pierwsze urządzenia z interfejsem Serial ATA najnowszej generacji pokazano w marcu 2009 roku na wspólnej konferencji AMD i Seagate'a podczas targów rozwiązań technicznych dla biznesu FOSE'09. Produkt Seagate'a gościmy w naszej redakcji.