«Serial ata» (стр. 1 из 6)

В прошлых годах, увеличивающиеся скорости передачи жесткого диска вынудили спецификацию интерфейса ATA непрерывно модифицироватся, чтобы избежать фактора ограничения в дисковой работе ввода - вывода. Поскольку потребители охватывают новые модели использования, типы цифрового видео, создания и редактирования, хранения цифровой звукозаписи и воспроизведения, совместное использование файла по высокоскоростным сетям, и другим данным требования на производительности жесткого диска, как ожидается, скорости будут увеличиваться и далее.

Чтобы сохранять темп, соединительный провод должен быть разработан вне существующей Ultra ATA технологии. Новый подход – Serial ATA, последовательное выполнение параллельного Ultra ATA интерфейса. С этим сдвигом парадигмы в дизайне ввода - вывода, скорость ATA будет расширена вне теоретических пределов Ultra ATA шины.

Цель этого документа состоит в том, чтобы обучить читателя на технических различиях между Ultra ATA и Serial ATA технологии, и обеспечивать объяснение перехода от параллельной к последовательной шинной архитектуре. Ключевые пункты дизайна каждой технологии будут описаны и сравнены, будут сопровождаться кратким обзором системного уровня и преимуществ конечного пользователя Serial ATA технологии. САМ ATA протокол не будет обсужден, так как нет никакого различия между технологиями.

Serial ATA программно совместим с ATA, связаны с помощью интерфейса и таким образом появится как стандартное ATA устройство в конфигурации.

Сокращения и аббревиатуры:

ATA – AT Attachment

ATAPI – ATA Packet Interface

SATA – Serial ATA

PATA – Parallel ATA

SCSI – Small Component System Interface

RAID – Redundant Array of Inexpensive Disks

CD–ROM – Compact Disk – Read Only Media

CD– RW - Compact Disk – Read/Write

DVD – Digital Versatile Disk

CRC – Cyclic Redundancy Check

EMI – Electromagnetic Interference

MUX – multiplexer

PCI – Peripheral Component Interconnect

1 Введение Технологии

Ultra ATA - первичный соединительный провод внутренней памяти для PC, подключая ведущую систему на периферийные устройства типа жестких дисков, оптических дисков, и сменных магнитных устройств носителей. Ultra ATA - расширение оригинального параллельного интерфейса ATA, представленного в середине 1980-ых и поддерживает совместимость со всеми предыдущими версиями этой технологии. Последний пересмотр Ultra ATA спецификации, принятая ANSI поддержала INCITS T13, руководство для ATA спецификаций, - ATA/ATAPI-6, которое поддерживает скорость передачи данных до 100Mb/s.

Развитие ATA/ATAPI-7 спецификации, обновление параллельной шинной архитектуры, которая обеспечивает до 133Mbytes/sec, в настоящее время завершается. Serial ATA – следующий соединительный провод внутренней памяти, разработанный, чтобы заменить Ultra ATA технологию. Serial ATA – действующее развитие интерфейса ATA от параллельной шины до последовательной шинной архитектуры. Эта архитектура преодолевает электрические ограничения, которые увеличивают трудность длительных расширений скорости для классической параллельной ATA шины. Serial ATA будет представлен со пропускной скоростью в 150Mb/s, уже запланированным на 600Mb/s, поддерживающий до 10 лет развития памяти, основанного на исторических тенденциях.

Хотя Serial ATA не будет способен непосредственно связать с помощью интерфейса Ultra ATA аппаратных средств, но полностью совместимо с ATA протоколом и таким образом программно совместимо.[1]

2 Сравнение шинной архитектуры SATA и PATA Технологий

2.1 Ultra ATA

Шинный Дизайн - последний пересмотр ATA спецификации, ATA/ATAPI-6 где определен Ultra ATA 100, поддерживает совместимость со всеми предыдущими ATA пересмотрами, используя стандартную 16-разрядную широкую параллельную шину данных и 16 сигналов управления поперек соединителя с 40 штырьками.

Рисунок 2.1.1 Передача по шине PATA

Полоса пропускания –, чтобы понять 100Mb/s производительность, нужно рассмотреть несколько коэффициентов. С 16-разрядной шиной данных, два байта переданы в шинную сделку. Таким образом, чтобы достигнуть производительности 100Mbytes/sec, шина данных должна быть синхронизирована в 50MHz. Чтобы свернуть сложность дизайна строба, Ultra ATA использует “двойную скорость передачи данных” или двойной край, синхронизирующий механизм для всех передач прямого доступа в память Ultra. Используя эту технологию, данные зарегистрированы и на повышении и падающих гранях строба данных, деля на два требуемую частоту строба. Таким образом полоса пропускания:

Рисунок 2.1.2 Расчет полосы пропускания для шины PATA

Тайминги - Как упомянуто выше, данные должны быть синхронизированы в 50MHz, или каждый 20ns. Обратите внимание, что из-за установки данных и временной задержки, все строки данных должны фактически переключить и уладить в пределах приблизительно 10ns.

2.2 Serial ATA

Шинный Дизайн - в отличие от Ultra ATA параллельного шинного дизайна, Serial ATA использует отдельный канал сигнала, чтобы передать данные последовательно, или постепенно, и второй последовательный канал, чтобы возвратить отчет о получении отправителю. Поскольку каждый из этих каналов сигнала - дифференциальная пара с 2 проводами, Serial ATA шина состоит из 4 строк сигнала в канал. Информация управления передана или как короткие предопределенные разрядные последовательности, которые являются различимыми от данных, в формате пакета, или использовании из-полосы передачи сигналов (сигналы управления, посланные, используя вкл\выкл сообщают об импульсах, подобных коду Азбуки Морзе), и таким образом не требует отдельных строк передачи.

Полоса пропускания - 16-разрядная широкая параллельная Ultra ATA шина способна к передаче двух байтов данных за раз. Хотя Serial ATA передает только один бит за раз, последовательная шина может быть выполнена в намного более высокой скорости, чтобы компенсировать за потерю параллелизма. Serial ATA будет начат с полосой пропускания 1500Mbits/sec, или 1.5Gbits/sec. Поскольку данные закодированы, используя 8b/10b кодировку (80%-ое эффективное кодирование, используемое с цифровой передачей сигналов дифференциала, чтобы поддержать постоянный среднюю точку смещения "СИСТЕМЫ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ"), эффективная максимальная производительность - 150Mbytes/sec.

Рисунок 2.2.1 Расчет полосы пропускания для шины SATA

Тайминги - 1.5Gbits/sec скорость передачи требует разрядных переходов и приема, чтобы произойти в пределах 0.667ns. Максимум позволил переключать время - 0.273ns, намного быстрее чем 10ns время перехода, допустимое для Ultra ATA. Однако, как замечено в следующих разделах электрические параметры дизайна последовательной шины более сильно управляются. Serial ATA может таким образом встретить{*выполнить*} и превзойти синхронизацию, требуемую поставить производительность, сопоставимую этому Ultra ATA.

3 Стратегии разработок

3.1 Электрические ограничения дизайна

Оптимизация любого высокоскоростного цифрового шинного дизайна фактически требует осторожного рассмотрения аналоговых проблем дизайна. Нежелательные аналоговые эффекты, связанные с параллельными шинами данных типа перекрестных помех, наземного срыва, дребезга, и расфазировки тактовых сигналов стали главными ограничениями дизайна для Ultra ATA интерфейс, который вынужден поддержать совместимость с унаследованной параллельной технологией. Эти те же самые проблемы, как ожидается, станут критическими контрольно-пропускными пунктами к дальнейшему увеличению скорости Ultra ATA.

Serial ATA облегчает многие из этих проблем, переходя к последовательной шине данных. Намерение следующего раздела состоит в том, чтобы сначала представить методы дизайна, требуемые для достижения потока Ultra ATA, скорости передачи данных, и иллюстрировать сложности дальнейших расширений скорости к параллельной технологии. В каждом случае опишем, как шинная архитектура Serial ATA преодолевает эти сложности, чтобы расширить скорости передачи ATA.

Хотя полное объяснение аналоговых обсужденных проблем дизайна - вне области этого документа, краткий их обзор обеспечит читателя подготовкой, необходимой для сравнения электрических свойств каждого шинного дизайна:

– Перекрестные помехи следуют из магнитных полей, сгенерированных от трансмиссии потоков, соединяемых в соседние текущие циклы, подобные функциональным возможностям Величина перекрестных помех пропорциональна скорости изменений трансформатора в потоке и количеству связей между текущими циклами. Таким образом это наиболее очевидно в параллельных шинах, где множественные смежные строки могут переключаться в то же самое направление в то же самое время и вводить шумовое напряжение на сигнал жертвы.