\'Форум
Hardware: SATA: вопросы и ответы
Опубликовал Dr_StandBy 03.12.2004 16:50
Hardware
По материалам тем разделов «Операционные системы» и «Hardware»
(«Магнитные носители информации», «Общие вопросы» и «Драйверы и прошивки BIOS»)

Настало время наконец-то разобраться со множеством вопросов, возникающих у посетителей форума Ru.Board, по винчестерам стандарта SATA.

Введение

SATA (Serial Advanced Technology Attachment) — высокоскоростной последовательный интерфейс, предназначенный для устройств хранения информации.
Более подробно о возникновении интерфейса Serial ATA, а также его базовые характеристики смотрите в статьях и документах:

Основные отличия между SATA и PATA

Прежде всего, новый интерфейс последовательный и, соответственно, кабель у него принципиально отличается от прежнего 40- или 80-жильного: количество сигнальных проводов кабеля сокращено до четырёх и до метра увеличена его допустимая длина. Это способствует более компактной установке и лучшим условиям охлаждения внутри корпуса компьютера. Компактные семиконтактные разъёмы соединяются узким плоским кабелем шириной примерно 8 мм и толщиной около 2 мм.

Кабель данныхКабель данных и кабель питания Кабель данных и кабель питания с одной общей колодкой
Рис. 1. Слева направо: кабель данных, кабель данных и кабель питания, оба кабеля с одной общей колодкой.

Третий вариант — кабель данных и кабель питания объеденены одной общей колодкой для подключения к винчестеру — это лучший вариант по устойчивости в разъеме.

Внутри кабеля Serial ATA находятся две пары сигнальных проводов (одна пара — на прием, другая — на передачу), отделённых трёмя жилами общего провода («земли»). На разъемах, расположенных на дисках и материнских платах, три «земляных» контакта выступают чуть дальше сигнальных контактов, чтобы обезопасить «горячее» подключение.

Ещё одно преимущество Serial ATA — бóльшая полоса пропускания, нежели у Parallel ATA. Первая версия интерфейса Serial ATA обладает пропускной способностью до 1,5 Гбит/с — это около 150 Мбайт/с для полезных данных против 100–130 Мбайт/с у параллельного интерфейса. В дальнейшем второе и третье поколения Serial ATA увеличат скорость до 3 и 6 Гбит/с соответственно.

Кроме того, поскольку к каждому кабелю Serial ATA может быть подключен только один накопитель (к параллельным можно подключать два накопителя одновременно), то запас скорости интерфейса сейчас кажется очень большим. Этот вопрос поднимался посетителями форума в теме «SATA& Master/Slave».

Действительно, если нынешние винчестеры IDE со скоростью чтения полезных данных с пластин до 50 Мбайт/с практически насытили интерфейс UltraATA/100 (два таких диска на одном шлейфе уже не могут сосуществовать без теоретической потери скорости, поскольку реально UltraATA/100 дает примерно 90 Мбайт/с потоковой пропускной способности) и подступили вплотную к пределу интерфейса UltraATA/133, то добираться до 150 Мбайт/с одиночным дискам придется ещё очень долго. Лет пять, а то и больше. То есть даже первой версии Serial ATA обеспечена долгая жизнь. К тому же, отсутствие задержек шины IDE на переключение между соседними устройствами также должно повысить скорость работы дисковой системы.

Улучшена и электрическая обвязка интерфейса. Пятивольтовые сигналы в современных системах нередко требуют усложнения и удорожания схемотехники, поскольку большинство нынешних цифровых микросхем работают при более низком напряжении питания. В Serial ATA вместо более чем двадцати пятивольтовых линий используются две дифференциальные линии с перепадом уровня всего 0.5 В. А это отлично согласуется с современными интегрированными решениями.

Важной особенностью Serial ATA является то, что изменения архитектуры лежат только в области физического интерфейса, а по регистрам и программному обеспечению он полностью совместим с нынешним параллельным интерфейсом ATA. Поэтому нет необходимости кардинально изменять драйверы. Более того, в некоторых случаях новые драйверы вообще не нужны: архитектура Serial ATA прозрачна для BIOS и операционной системы. Serial ATA (в отличие от Parallel ATA) обладает средствами исправления ошибок (ECC), что гарантирует целостность передаваемых по кабелю данных.

Обратная совместимость последовательного интерфейса ATA с параллельным реализуется двумя способами: объединением чипсетов, поддерживающих Parallel АТА, с дискретными компонентами, реализующими Serial ATA физически; и применением адаптеров (dongles), превращающих параллельную шину АТА в последовательную и наоборот. Схематически это отражено на рис. 2.

Схемы реализаций интерфейса Serial ATA
Рис. 2. Четыре варианта реализации интерфейса Serial ATA.

Первый вариант — классический: контроллер Serial ATA напрямую связан с диском Serial ATA. Второй вариант предназначен, главным образом, для самого начального этапа внедрения нового интерфейса, когда есть отлаженные контроллеры UltraATA/100 (и аналогичные) и диски с таким же интерфейсом. Их можно подключить кабелем Serial ATA, если с двух концов поставить соответствующие чипы-трансляторы (dongles), которые не требуют специальных драйверов. Оставшиеся два варианта — более поздние периоды перехода от Parallel ATA к Serial ATA, когда одно из устройств уже имеет интерфейс Serial ATA, а другое — ещё нет. В этом случае нужен только один транслятор.

Поддержка двух каналов SATA с возможностью создания на их основе RAID включена всеми производителями чипсетов в последние модели южных мостов. Так, южный мост Intel ICH5R (82801ER) поддерживает RAID уровней 0 и 1; южный мост SiS964 — уровней 0, 1 и JBOD; южный мост VIA VT8237 — уровней 0, 1 и 0+1. Компании SiS и VIA используют новые южные мосты в чипсетах для процессоров Intel и AMD. Новый чипсет компании NVIDIA, предназначенный для 64-битных процессоров AMD Opteron — nForce 3 Pro, — поддерживает RAID уровней 0, 1 и 0+1. Такая поддержка создает хорошую базу для скорейшего распространения нового интерфейса.

Современные жесткие диски с интерфейсом SATA (за исключением Western Digital Raptor WD360G) обладают скоростью вращения пластин 7200 об./мин. и имеют внутренний кэш размером 8 Мбайт. При их производстве используется та же механическая часть, что и при производстве дисков с привычным для нас параллельным интерфейсом. Отличие состоит лишь в используемой плате электроники.

Теперь, имея общее представление о стандарте Serial ATA, перейдем непосредственно к ответам на часто задаваемые в форуме вопросы.

FAQ по Serial ATA

Q: Насколько совместимы диски SATA одной партии (производителя, ревизии)?
A: Наиболее критичным при создании RAID (равнозначно как для SATA, так и для РАТА) является подбор дисков для его организации. Существует мнение, что лучше не брать диски из одной партии, якобы это гарантирует большую стабильность при зеркалировании. Однако, такая теория, на мой взгляд, не имеет под собой оснований, поскольку шансы нарваться на бракованный (или со скрытыми дефектами) диск приблизительно одинаковы как в одной партии, так и в разных. Руководствоваться ли данным принципом — дело каждого.
Q: Насколько вырастет производительность моего компьютера, если я поставлю винчестер SATA?
A: На этот вопрос однозначно ответить сложно, поскольку многое зависит от остальных компонентов системы: процессора, памяти, контроллера SATA и т.п. В целом же, можно посоветовать при возможности перебираться на SATA, как на наиболее перспективную реализацию дисковых систем. Да и более тонкий провод — для вентиляции ваших «печек» тоже аргумент не из последних. Хотя бывают аэродинамические шлейфы и для винчестеров PATA, они всё равно более громоздкие. Плюс, безусловным аргументом является отсутствие других устройств на шлейфе (раньше это являлось «узким местом»), так что при подключении нескольких дисков SATA или создании SATA-RAID прирост производительности будет более ощутимым.
Q: Можно ли создать RAID с использованием винчестеров как SATA, так и РАТА в одном массиве?
A: Сделать RAID из одного диска SATA и одного PATA с помощью интегрированного контроллера RAID не получится из-за особенностей последнего. Вариант с отдельным контроллером рассматриваться не будет — слишком дорог. Вместе с тем, существуют два способа:
  1. Использовать переходник IDE–SATA стоимостью 10-20 долларов:
    Переходник IDE-SATA Переходник IDE-SATA
    Рис. 3. Переходник IDE–SATA.
  2. Организовать RAID средствами самой операционной системы (см. Приложение А).
Q: При установке с загрузочного CD, жёсткий диск SATA не видится системой (программой установки).
A: На самом деле это наиболее распространённый вопрос. Действительно, с приходом SATA процесс установки системы несколько видоизменился для рядового пользователя, вернее, он стал похож на процесс установки SCSI-устройств. Итак, что же делать, если ваш диск SATA не определился программой установки операционной системы?

Решений для этого вопроса существует несколько. Вернее будет сказать, что решение одно, а вот способов его реализации два:

  1. Дискетка с драйверами (cпособ для тех, кто не хочет ковыряться в дистрибутивах).
    1. В комплекте с вашей материнской платой должны находиться либо дискета, либо компакт-диск с драйвером для SATA. В первом случае можно смело переходить к пункту 1b. Eсли же дискеты нет, то открываем компакт-диск, находим либо папку с драйверами для SATA, либо ссылку на них в меню диска и распаковываем их на чистую отформатированную дискету.
    2. Загружаемся с инсталляционного компакт-диска ОС, вставляем дискету с драйвером для SATA в дисковод и в самом начале программы установки жмём “F6”, дожидаемся приглашения программы установки, жмём “S” и выбираем из появившегося списка соответствующий вашей ОС драйвер. Далее установка идёт в штатном режиме.
  2. Интеграция драйверов для SATA в дистрибутив ОС.
    Настоящий способ предназначен в первую очередь для тех, кто не хочет связываться с дискетками, или у кого на компьютере не установлен дисковод. Способ интеграции аналогичен как для создания загрузочного CD, так и для дистрибутива на жёстком диске. Подробные инструкции и дополнительная информация:

Q: Где мне найти обновления драйверов для моего контроллера SATA? Подскажите страничку для поиска новых версий драйверов.
A: Такие вопросы чаще возникают либо у тех, у кого просто нет диска от материнской платы, либо у тех, кто старается всегда пользоваться новыми драйверами.

Первое место для поиска — это сайт производителя контроллера либо сайт производителя материнской платы. Также можете искать в разделе «Драйверы и прошивки BIOS», либо в теме по вашему контроллеру, либо в теме по производителю вашей материнской платы.
Q: Как обновить BIOS контроллера SATA, встроенного в материнскую плату?
A: На примере материнской платы с BIOS от AWARD и встроенным контроллером от SiliconImage. Внимание, убедитесь, что файл модифицированной прошивки имеет расширение “bin”!

Инструментарий:

  • AwdFlash — программа-прошивальщик (работает только в DOS)
  1. Извлекаем прошивку материнской платы:
    awdflash /pn /sy <имя файла прошивки>
  2. Делаем копию на всякий пожарный.
  3. С помощью CBROM смотрим, какой биос контроллера RAID находится внутри прошивки:
    CBROM <имя файла прошивки> /d

    Биосы RAID- и SCSI-контроллеров обычно значатся как PCI. Результат работы команды должен быть примерно таким:

    ******** bios.bin BIOS component ******** No. Item-Name Original-Size Compressed-Size Original-File-Name ========================================================================== 0. System BIOS 20000h(128.00K) 142F2h(80.74K) 6a61bpac.BIN 1. XGROUP CODE 0CC10h(51.02K) 08BC2h(34.94K) awardext.rom 2. ACPI table 04E57h(19.58K) 01CC4h(7.19K) ACPITBL.BIN 3. YGROUP ROM 06130h(24.30K) 03B81h(14.88K) awardeyt.rom 4. GROUP ROM[ 0] 04010h(16.02K) 01CB6h(7.18K) _EN_CODE.BIN 5. PCI ROM[A] 10000h(64.00K) 07593h(29.39K) NVPXES.NIC 6. Flash ROM 0A016h(40.02K) 0577Bh(21.87K) AWDFLASH.EXE 7. PCI ROM[B] 0D000h(52.00K) 07C5Fh(31.09K) rtsrom_m.lom 8. PCI ROM[C] 0A800h(42.00K) 056C1h(21.69K) SIL4247.ROM 9. OEM0 CODE 00900h(2.25K) 004F7h(1.24K) spectrum.bin Total compress code space = 5D000h(372.00K) Total compressed code size = 3E8D4h(250.21K) Remain compress code space = 1E72Ch(121.79K)

  4. Удаляем его:
    CBROM <имя файла прошивки> /PCI release

    Оно спросит букву — в нашем случае “C”.

  5. Вместо него добавляем новую прошивку контроллера RAID:
    CBROM <имя файла прошивки> /PCI <имя файла BIOS для не встроенного контроллера RAID>
  6. Полученную прошивку заливаем в материнскую плату:
    awdflash /py /sn /cd /cc /cp /wb <имя файла прошивки>
  7. Перегружаемся.
Q: Подскажите, как сделать, чтобы каждый раз не подсовывать ОС дискетку с драйверами, когда необходимо загрузить консоль восстановления.
A: Нужно интегрировать драйверы для SATA в дистрибутив ОС (см. выше).
Q: Подскажите, как установить Windows 98 на SATA? Поддерживает ли корректно ОС такие HDD?
A: Windows 98 абсолютно корректно работает с SATA: и сама ОС, и драйвера ставятся сразу и нормально работают. Естественно, установлен Windows 98SE + Maximus Decim Camulative Update.
Q: Подскажите, где найти драйвера для Intel SATA контроллера RAID?
A: LINUX_ICH_RAID.EXE.zip.
Q: Как поставить Linux на диск SATA? (Linux Red Hat 7.2, HDD Seagate ST380013AS)
A: Настройка Serial ATA на примере Linux 2.4.26 и Linux 2.6.5:

Оригинал нижеприведённого текста.

Исходные данные: Материнская плата на чипсете I875P. Linux видит диск SATA как SCSI-устройство. Я нашел несколько мест, где написано, что 2.6 видит SATA как SCSI, а 2.4 — как IDE /dev/hdg. Но мой собственный опыт показал, что это не так. Оба ядра видят его как SCSI (по крайней мере, если использовать те версии и патчи, что и я). Для 2.6.5 никаких патчей не нужно, просто включаем в ядре поддержку SATA SCSI в разделе SCSI и конкретный контроллер SATA (в моем случае — Intel ICH). При загрузке видим диск SATA как /dev/sda, а второй IDE — как /dev/hda. Обещают, что в 2.4.27 сразу всё будет в ядре, без патчей. Но для 2.4.26 нужно скачать патч.

Скачиваем и применяем вот так (находясь в директории ядра):

patch -p1 ../2.4.26-rc1-libata1.patch

Теперь включаем в ядре SATA SCSI, а дальше всё так же, как в 2.6. Диск будет виден как /dev/sda.

Если вы хотите поставить Linux сразу на SATA-диск, то вам разумеется нужен инсталлятор Linux с соотвествующим ядром. В противном случае надо поставить Linux сначала на обычный ATA-диск, загрузиться, проделать все, что описано выше, и, когда SATA заведётся, — перенести систему на него. Некоторые материнские платы позволяют изобразить из SATA обычный ATA, что можно использовать в такой ситуации для начальной установки. Мне это не понадобилось.
Q: Необходимо поставить Windows Server 2003 на диск SATA. Подскажите можно ли поставить её на него? Есть ли какие-нибудь заковырки при установке, и с какими трудностями я могу столкнуться?
A: Никаких дополнительных «заковырок» и «трудностей» нет. Существует два варианта: либо интегрировать драйверы в дистрибутив ОС (см. выше), либо просто подсунуть системе драйверы на дискете, нажав в начале установки “F6”.
Q: Старая материнская плата и новый жесткий диск SATA с контроллером на PCI. Norton PartitionMagic сделал пакетный (batch) файл для проведения операций над дисками, и в момент перезагрузки, не найдя драйвер (или диск), машина перезагружается. Что делать?
A: Самый простой вариант — это загрузиться с загрузочного CD Windows XP, войти в консоль восстановления и удалить пакетный файл Norton PartitionMagic. Хотелось бы добавить, что вопрос не совсем правильно сформулирован. Непонятно, грузится ли OC вообще или машина уходит в перезагруз до загрузки ОС. Если до загрузки, то налицо аппаратные проблемы, выходящие за рамки вопроса.

Тема следующей статьи — технология RAID.


Приложение А. Создание RAID средствами операционной системы

Создание тома RAID-5

  1. Откройте окно “Управление дисками”.
  2. Щёлкните правой кнопкой мыши на неразмеченной области динамического диска, где требуется создать том RAID-5, а затем выберите команду “Создать том”.
  3. В мастере создания тома нажмите кнопку “Далее”, выберите том “RAID-5” и следуйте инструкциям на экране.
Примечания:
  1. Для выполнения этой процедуры необходимо войти в систему под учетной записью “Администратор” или члена группы “Администраторы”.
  2. Чтобы открыть окно управления дисками, нажмите кнопку “Пуск”, выберите команды “Настройка” и “Панель управления”, дважды щёлкните на значке “Администрирование”, а затем — на значке“Управление компьютером”. В узле “Запоминающие устройства” дерева консоли выберите папку “Управление дисками”.
  3. Для создания RAID могут использоваться только динамические диски. Вы можете сконвертировать обычный диск в динамический из окна “Управление дисками”.
  4. Создание томов RAID-5 возможно только на компьютерах с операционной системой Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server, Windows 2000 Datacenter Server и Windows Server 2003 (см. ниже).
  5. Для создания тома RAID-5 необходимо как минимум три динамических диска. Том RAID-5 может включать до 32 дисков.
  6. Отказоустойчивость, обеспечиваемая томами RAID-5, требует включения в том только одного дополнительного диска. Это означает, что том RAID-5, созданный из трёх дисков емкостью по 10 Гбайт каждый, будет иметь размер 20 Гбайт. Оставшиеся 10 Гбайт используются для чётности.
  7. Тома RAID-5 не могут быть расширены или зеркально отображены.

Создание зеркального тома

  1. Откройте окно Управление дисками.
  2. Щёлкните правой кнопкой мыши на неразмеченной области динамического диска, где требуется создать зеркальный том, а затем выберите команду “Создать том”.
  3. В мастере создания тома нажмите кнопку “Далее”, выберите “Зеркальный том” и следуйте инструкциям на экране.
Примечания:
  1. Для выполнения этой процедуры необходимо войти в систему под учетной записью “Администратор” или члена группы “Администраторы”.
  2. Чтобы открыть окно управления дисками, нажмите кнопку “Пуск”, выберите команды “Настройка” и “Панель управления”, дважды щелкните на значке “Администрирование”, а затем дважды щёлкните на значке “Управление компьютером”. В узле “Запоминающие устройства” дерева консоли выберите папку “Управление дисками”.
  3. Для создания RAID могут использоваться только динамические диски.
  4. Создание зеркальных томов возможно только на компьютерах с операционной системой Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server, Windows 2000 Datacenter Server и Windows Server 2003 (см. ниже).
  5. Для создания зеркального тома необходимо два динамических диска.
  6. Зеркальные тома являются отказоустойчивыми.
  7. Зеркальные тома не могут быть расширены или включены в чередующийся том.
  8. Для обеих копий (зеркал) зеркального тома используется одно имя диска.
Но умельцы всё же нашли способ сделать RAID в Windows XP. Об этом читайте в теме «Software RAID-5 и RAID-1 (Mirror "зеркало") на Windows XP».

Приложение Б. Ссылки

Раздел Магнитные носители информации:

Раздел Общие вопросы:

Раздел Драйверы и прошивки BIOS:

Раздел Операционные системы:

Windows:

Unix/Linux:



Hosted by uCoz