96741

Розрахунок каналу передачі по шині АТА

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Мета цього документа полягає в тому, щоб навчити читача на технічних відмінностях між Ultra ATA і Serial ATA технології, і забезпечувати пояснення переходу від паралельної до послідовної шинної архітектурі. Ключові пункти дизайну кожної технології будуть описані та порівняні, будуть супроводжуватися коротким оглядом системного рівня і переваг...

Украинкский

2015-10-09

739 KB

0 чел.

Державний навчальний заклад  

"Вище професійне училище №9 м. Кіровоград"

Курсова робота з предмету "Сигнали і процеси в радіотелевізійній апаратурі"
На тему: "Розрахунок каналу передачі по шині АТА"

Виконав  роботу

учень групи РК-21

Останній М. Ю.

Перевірив викладач

Гітельман О. Л.

Рецензія_____________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________

Кіровоград 2015

ЗМІСТ

Зміст                                                                                                                             2

Введення                                                                                                                       3

1 Введення Технології                                                                                                4

2 Порівняння шинної архітектури SATA і PATA Технологій                                5

2.1 Ultra ATA                                                                                                               5

2.2 Serial ATA                                                                                                              6

3 Стратегії розробок                                                                                                    7

3.1 Електричні обмеження дизайну                                                                          7

3.2 Електричні розгляду дизайну                                                                               8

3.3 Синхронізація                                                                                                        8

3.4 Лінії передачі                                                                                                         9

3.5 З'єднувачі                                                                                                             10

3.6 Закінчення ліній передачі, термінатори                                                          11

3.7 PCB Маршрутизація                                                                                            12

3.8 Передача сигналів                                                                                               13

4 Реалізація технології Serial ATA                                                                          14

5 Друга швидкість Serial ATA                                                                                  20

5.1 Передумова SATA II                                                                                           20

5.2 Мультиплікатори портів                                                                                    20

6 Зовнішній SATA (eSATA)                                                                                     24

Висновок                                                                                                                    29

Список джерел                                                                                                           30

ВСТУП

У минулих роках, що збільшуються швидкості передачі жорсткого диска змусили специфікацію інтерфейсу ATA безперервно модифікуватися, щоб уникнути фактора обмеження в дискової роботі введення - виведення. Оскільки споживачі охоплюють нові моделі використання, типи цифрового відео, створення і редагування, зберігання цифрового звукозапису і відтворення, спільне використання файлу по високошвидкісних мереж, і іншими даними вимоги на продуктивності жорсткого диска, як очікується, швидкості будуть збільшуватися і далі.

Щоб зберігати темп, з'єднувальний провід повинен бути розроблений поза існуючої Ultra ATA технології. Новий підхід - Serial ATA, послідовне виконання паралельного Ultra ATA інтерфейсу. З цим зрушенням парадигми в дизайні введення - виведення, швидкість ATA буде розширена поза теоретичних меж Ultra ATA шини.

Мета цього документа полягає в тому, щоб навчити читача на технічних відмінностях між Ultra ATA і Serial ATA технології, і забезпечувати пояснення переходу від паралельної до послідовної шинної архітектурі. Ключові пункти дизайну кожної технології будуть описані та порівняні, будуть супроводжуватися коротким оглядом системного рівня і переваг кінцевого користувача Serial ATA технології. САМ ATA протоколу не буде обговорено, так як немає ніякої відмінності між технологіями.

Serial ATA програмно сумісний з ATA, пов'язані з допомогою інтерфейсу і таким чином з'явиться як стандартне ATA пристрій в конфігурації.

1 ВСТУП ТЕХНОЛОГІЇ

Ultra ATA - первинний з'єднувальний провід внутрішньої пам'яті для PC, підключаючи провідну систему на периферійні пристрої типу жорстких дисків, оптичних дисків, і змінних магнітних пристроїв носіїв. Ultra ATA - розширення оригінального паралельного інтерфейсу ATA, представленого в середині 1980-их і підтримує сумісність з усіма попередніми версіями цієї технології. Останній перегляд Ultra ATA специфікації, прийнята ANSI підтримала INCITS T13, керівництво для ATA специфікацій, - ATA / ATAPI-6, яке підтримує швидкість передачі даних до 100Mb / s.

Розвиток ATA / ATAPI-7 специфікації, оновлення паралельної шинної архітектури, яка забезпечує до 133Mbytes / sec, в даний час завершується. Serial ATA - наступний з'єднувальний провід внутрішньої пам'яті, розроблений, щоб замінити Ultra ATA технологію. Serial ATA - чинне розвиток інтерфейсу ATA від паралельної шини до послідовної шинної архітектури. Ця архітектура долає електричні обмеження, які збільшують труднощі тривалих розширень швидкості для класичної паралельної ATA шини. Serial ATA буде представлений з пропускною швидкістю в 150Mb / s, вже запланованих на 600Mb / s, що підтримує до 10 років розвитку пам'яті, заснованого на історичних тенденціях.

Хоча Serial ATA НЕ буде здатний безпосередньо пов'язати з допомогою інтерфейсу Ultra ATA апаратних засобів, але повністю сумісний з ATA протоколом і таким чином програмно сумісно.

2 ПОРІВНЯННЯ шинної АРХІТЕКТУРИ SATA І PATA ТЕХНОЛОГІЙ

2.1 Ultra ATA

Шинний Дизайн - останній перегляд ATA специфікації, ATA / ATAPI-6 де визначений Ultra ATA 100, підтримує сумісність з усіма попередніми ATA переглядами, використовуючи стандартну 16-розрядну широку паралельну шину даних і 16 сигналів управління поперек з'єднувач з 40 контактами.

Рисунок 2.1.1 Передача по шині PATA

Смуга пропускання -, щоб зрозуміти 100Mb / s продуктивність, потрібно розглянути кілька коефіцієнтів. З 16-розрядної шиною даних, два байта передані в шинну угоду. Таким чином, щоб досягти продуктивності 100Mbytes / sec, шина даних повинна бути синхронізована в 50MHz. Щоб згорнути складність дизайну стробу, Ultra ATA використовує "подвійну швидкість передачі даних" або подвійний край, синхронізуючий механізм для всіх передач прямого доступу в пам'ять Ultra. Використовуючи цю технологію, дані зареєстровані і на підвищенні і падаючих гранях стробу даних, ділячи на два необхідну частоту стрибає. Таким чином смуга пропускання:

Рисунок 2.1.2 Розрахунок смуги пропускання для шини PATA

Таймінги - Як згадано вище, дані повинні бути синхронізовані в 50MHz, або кожен 20ns. Зверніть увагу, що через установки даних і тимчасової затримки, всі рядки даних повинні фактично перемкнути і залагодити в межах приблизно 10ns.

2.2 Serial ATA

Шинний Дизайн - на відміну від Ultra ATA паралельного шинного дизайну, Serial ATA використовує окремий канал сигналу, щоб передати дані послідовно, або поступово, і другий послідовний канал, щоб повернути звіт про отримання відправнику. Оскільки кожен з цих каналів сигналу - диференціальна пара з 2 проводами, Serial ATA шина складається з 4 рядків сигналу в канал. Інформація управління передана або як короткі зумовлені розрядні послідовності, які є помітними від даних, у форматі пакета, або використанні через смуги передачі сигналів (сигнали управління, послані, використовуючи вкл \ викл повідомляють про імпульси, подібних коду Азбуки Морзе), і таким чином не вимагає окремих рядків передача.

Смуга пропускання - 16-розрядна широка паралельна Ultra ATA шина здатна до передачі двох байтів даних за раз. Хоча Serial ATA передає тільки один біт за раз, послідовна шина може бути виконана в набагато більш високій швидкості, щоб компенсувати за втрату паралелізму. Serial ATA буде розпочато з смугою пропускання 1500Mbits / sec, або 1.5Gbits / sec. Оскільки дані закодовані, використовуючи 8b / 10b кодування (80% -е ефективне кодування, що використовується з цифровою передачею сигналів диференціала, щоб підтримати постійний середню точку зміщення "СИСТЕМИ ЦИФРОВОГО УПРАВЛІННЯ"), ефективна максимальна продуктивність - 150Mbytes / sec.

Рисунок 2.2.1 Розрахунок смуги пропускання для шини SATA

Таймінги - 1.5Gbits / sec швидкість передачі вимагає розрядних переходів і прийому, щоб відбутися в межах 0.667ns. Максимум дозволив перемикати час - 0.273ns, набагато швидше ніж 10ns час переходу, допустима для Ultra ATA. Однак, як помічено в наступних розділах електричні параметри дизайну послідовної шини більш сильно управляються. Serial ATA може таким чином зустріти {* виконати *} і перевершити синхронізацію, необхідну поставити продуктивність, порівнянну цього Ultra ATA.

3 СТРАТЕГІЇ РОЗРОБОК

3.1 Електричні обмеження дизайну

Оптимізація будь-якого високошвидкісного цифрового шинного дизайну фактично вимагає обережного розгляду аналогових проблем дизайну. Небажані аналогові ефекти, пов'язані з паралельними шинами даних типу перехресних перешкод, наземного зриву, брязкоту, і расфазировки тактових сигналів стали головними обмеженнями дизайну для Ultra ATA інтерфейс, який змушений підтримати сумісність з успадкованою паралельної технологією. Ці ті ж самі проблеми, як очікується, стануть критичними контрольно-пропускними пунктами до подальшого збільшення швидкості Ultra ATA.

Serial ATA полегшує багато з цих проблем, переходячи до послідовній шині даних. Намір наступного розділу полягає в тому, щоб спочатку представити методи дизайну, необхідні для досягнення потоку Ultra ATA, швидкості передачі даних, і ілюструвати складності подальших розширень швидкості до паралельної технології. У кожному разі опишемо, як шинна архітектура Serial ATA долає ці складності, щоб розширити швидкості передачі ATA.

Хоча повне пояснення аналогових обговорених проблем дизайну - поза області цього документа, короткий їх огляд забезпечить читача підготовкою, необхідної для порівняння електричних властивостей кожного шинного дизайну:

- Перехресні перешкоди слідують з магнітних полів, згенерованих від трансмісії потоків, що з'єднуються в сусідні поточні цикли, подібні функціональним можливостям Величина перехресних перешкод пропорційна швидкості змін трансформатора в потоці і кількістю зв'язків між поточними циклами. Таким чином це найбільш очевидно в паралельних шинах, де множинні суміжні рядки можуть перемикатися в той же самий напрямок в той же самий час і вводити шумова напруга на сигнал жертви.

- Наземний зрив найбільш проблематичний, коли кілька сигналів перемикаються в той же самий час або при використанні високошвидкісних драйверів, обидва спільні з паралельними шинами даних. Миттєва потужність така, що конденсатори на вході для пристрою не можуть забезпечити необхідний потік і перекоси напруги поставки. Якщо напруга зменшується достатньо, зміна може помилятися як маленький перехід.

- Дребезг - наслідок зміни імпедансу в шляху сигналу в системах, в яких час підвищення сигналу близько до затримки поширення сигналу на лінії. Коли ця умова зберігається, шлях сигналу повинен бути помічений як розподілена система, маючи на увазі, що всі точки на шляху сигналу не можуть бути в тому ж самому напрузі в той же самий час. Оскільки сигнал розмножує шлях, величина напруги пов'язана з "ефективним" импедансом до точки в проходженні сигналу. Якщо цей імпеданс раптово змінюється, то напруга тимчасово збільшується, щоб підтримати поточний потік. Ця напруга "розмірковує" назад по лінії передачі до джерела, де, якщо не повністю заглушений може роздумувати знову на одержувач, і може повторитися поки практично не буде заглушено. Це викликає коливання в напрузі, або брязкоту, на лінії передачі.

- Расфазіровка тактових сигналів випливає з невідповідностей у затримках шляхи передачі між синхроимпульсом і сигналами даних, або деградацією сигналу і сигналу синхронізації. Якщо слід синхронізації коротше ніж лінії даних, наприклад, сигнал синхронізації може досягти одержувача перш, ніж стрибає даних стабілізували, таким чином реєструючи неправильні дані. Альтернативно, брязкіт або шум на лінії синхронізації може затримати перехід синхроимпульса щодо комутації повідомлень з можливим порушенням часу затримки даних.

3.2 Електричні розгляду дизайну

Через збільшення швидкості Ultra ATA, зрушення в стратегії дизайну потрібно. Serial ATA адресує цю потребу, роблячи перехід до високошвидкісної послідовної магістралі. Щоб пом'якшити багато з проблем дизайну, пов'язаних з високошвидкісними асиметричними і / або паралельними шинами, Serial ATA використовує низьку передачу сигналів диференціала напруги. З цим підходом, кожні дані сигналу фактично передані більш ніж у дві лінії, які несуть рівні і протилежні версії сигналу. Одержувач тоді декодує сигнал, заснований на диференціальному напрузі між цими рядками. Напруга "загального режиму", або напруга використання рядків як довідник СИСТЕМИ ЦИФРОВОГО УПРАВЛІННЯ плюс шум, введений однаково в обидві рядки, відхилені в одержувачі. Ця напруга загального режиму може змінитися через якийсь час, хоча зміни вище деякої частоти можуть бути введені в отримувач як шум. Ці чудові електричні властивості забезпечують багато з ключових переваг дизайну, які дають можливість Serial ATA розширити швидкості далеко за межі Ultra ATA.

3.3 Синхронізація

Через високих швидкостей передачі даних і відносно довгою шини і кабельних затримок поширення, Ultra ATA використання несцеплял синхронізацію, також відому як початково-синхронна синхронізація. У типових синхронних дизайнах синхронізації, дані передані з джерела і синхронізовані в одержувача, використовуючи місцевий сигнал синхронізатора. З несцепленние синхронізацією, синхронізатор або сигнал стробу даних з генеровані в джерелі і послані з даними. Беручи ідентичний слід або кабельні довжини і характеристики, обидва даних і стрибає досягають одержувача в той же самий час.

Ця методика дозволяє більше гнучкості в повній затримці поширення по шині, але вводить додаткові складності. Оскільки стрибає посилають з даними, це схоже до брязкіт і відображення. Якщо цей шум є достатньо великим, дані можуть бути "двояко синхронізовані", якщо сигнал стробу перетинає поріг перемикання. Дані, залагоджувати час є часто більш критичними, оскільки перехід стробу типово більш наполегливо вирівнюється з переходом даних.

Расфазіровка тактових сигналів стає більш складною, оскільки обидва даних і часи поширення синхроимпульса можуть змінитися від казали затримки. Щоб зменшувати проблеми, пов'язані, щоб ухилитися, 100MHz передачі (прямий доступ в пам'ять Ultra, режим 5) повинен використовувати 3.3V сигналізує (проти 5V з попередніми ATA специфікаціями) так, щоб переходи сигналу були більш симетричні про 1.5V перемикання порога. Імпеданс завершення також більш сильно стримуються зменшити брязкіт в сигналах, які могли викликати плато або удари на краї сигналу, приводячи до відстроченим пороговим перетину.

На відміну від паралельної ATA шини, Serial ATA не виділяла окремий сигнал як стрибає або CLOCK. Замість цього синхроімпульс "впроваджений" в потік даних безпосередньо. Коли ніякі дані не посилають поперек шини, "101010 ..." зразок переданий так, щоб обидва пристрої могли синхронізувати їх внутрішні одержувачі з вхідною розрядної синхронізацією переходу. Ця синхронізація підтримана протягом передач даних. 8b10b кодування наказує переходи на кілька бітів в 10 бітів навіть протягом передачі даних; дрейф годин згорнутий, безперервно простежуючи ці переходи. Впроваджена синхронізація забезпечує вигоди синхронізації від початково-синхронної синхронізації, не вводячи проблеми, пов'язані з фазуванням тактових сигналів.

3.4 Лінії передачі

Ultra ATA - стрічковий кабель з 80 проводами.

До ATA / ATAPI-3, або Ultra ATA 33, інтерфейс ATA використовував кабель з 40 проводами, щоб передати дані, з яких тільки 7 сигналів були наземні. Оскільки перехресні перешкоди пропорційні розміру взаємних поточних циклів між рядками сигналу, велике поділ між кожним сигналом, і його відповідний рядок землі повернення призводить до суттєвих перехресним перешкод з цього кабелю. Для швидкостей передачі більше ніж 33MHz (прямий доступ в пам'ять Ultra Режим 3), початковий кабель з 40 проводами був замінений версією з 80 проводами з чергується землею і рядками сигналу. Це дуже згортає перехресні перешкоди серед сигналів і допомагає балансувати ефективний імпеданс кожного рядка у високих частотах. Однак, кабель розроблений так, щоб був не більше 18" у довжину, щоб згорнути проблеми цілісності сигналу.

Рисунок 3.4.1 - Порівняння кабелів PATA і SATA

Serial ATA - кабель з 4 проводами з підтримкою додаткового екрану.

Serial ATA використовує мінімальний кабель з 4 проводами, який включає диференціальні пари для того, щоб передати і отримувати дані. Щоб згорнути імпеданс і перехресні перешкоди, багато кабелів включають додаткові рядки витоку (землі) для екранування, які функціонують подібно до 40 вкрапленим наземним рядкам в кабель Ultra ATA з 80 контактами. Serial ATA з'єднувач підтримує 3 незалежних лінії GND повернення. Serial ATA кабелі розроблені, так щоб максимальна довжина була 1 метр.

3.5 З'єднувачі

Ultra ATA - подвійний шлейф з 40 лініями.

Хоча кабель був модифікований для використання в високошвидкісних передачах даних, ATA з'єднувач залишився стандартним подвійним з 40 штирями, для підтримки сумісності. 40 додаткових наземних проводів у кабелі прив'язані до 7 контактами GND в з'єднувачі. Оскільки додаткові наземні рядки не додалися, індуктивний зв'язок в з'єднувачі вводить істотне кількість перехресних перешкод протягом перемикання. Ефект перехресних перешкод є найбільш великим на сигналі, який залишається постійним у той час як весь сусідній перехід сигналів в тому ж самому напрямку, до 1V найгірший випадок. Цей генерований шум найбільш проблематичний при передачі на пристрій в середині кабелю, або при отриманні від цього пристрою. Оскільки перехресні перешкоди пропорційні зміні в потоці через якийсь час, це може бути зменшено, обмежуючи підвищення і часи падіння, або швидкість перегляду файлу зображення, шинних драйверів. Однак, ці сили стратегії більш низькі тактові частоти і таким чином не є сприяють шинним збільшенням швидкості.

Serial ATA - замовний з'єднувач з 7 лініями.

0.5 "широких кабельних з'єднувача  безпосередньо підключають 4 дроти сигналу і 3 лінії GND на термінал отримання в окремої лінії. Оскільки з'єднувач включає штирі землі екранування, виходять дуже невеликі перехресні перешкоди. Зверніть увагу, що термінал отримання використовує розширені з'єднувачі для 3 наземних сигналів так, щоб наземна посилання між пристроєм і головним комп'ютером могла бути розділена до сигналів, що застосовуються при введенні. Подібна послідовність суміщення запропонована з новим 7/8 "широкий окремий з'єднувач потужності лінії з 15 контактами. Ця особливість необхідна для можливості гарячого підключення.

Рисунок 3.5.1 - Кабель живлення SATA вінчестерів

Рисунок 3.5.2 - DATA-кабель SATA вінчестерів

Рисунок 3.5.3 - Контакти Serial ATA кабелів: харчування і дані

3.6 Закінчення ліній передачі, термінатори

В Ultra ATA конфігурації - джерело, заглушений, щоб згорнути брязкіт. Використовуючи цю схему заглушки, додатковий резистор поміщений в пристрій на вихідному каналі передачі. Величина цього опору обрана так, щоб опір плюс імпеданс виведення передавача відповідало керованого сліду і / або кабельному імпедансу. Це справляє дільник напруги при виведенні пристрої, що фактично половина потужності випускається сигналу. Коли цей сигнал досягає одержувача, сигнал розмірковує у невідповідності імпедансу, сформованому між керованою рядком передачі імпедансу або кабелем і дуже високим вхідним опором одержувача. Це відображення подвоює потужність сигналу в одержувача, і таким чином повернення сигналу до первісної амплітуді. Коли відбитий сигнал повертається назад до джерела, це бачить імпеданс і таким чином повністю заглушає його. Якщо резистор-термінатор погано обраний, частина цього відбитого сигналу буде знову відображена і викличе брязкіт в сигналі.

Ця схема термінування дуже ефективна при використанні єдиного пристрою і одержувача в протилежних кінцях з`еднуючаго кабелю. Стандарт ATA кабель, однак, дозволяє друге пристрою бути доданим в середині шляху сигналу. У цій точці в кабелі, сигнал зазнає "плато", оскільки переданий сигнал досягне половини потужності, і відбитий сигнал повинен відбитися назад від одержувача перш, ніж повне коливання напруги буде досягнуто. Якщо регулювання початкового сигналу є досить великим, сигнал полу-амплітуди може перетнути поріг перемикання на багато разів раніше, ніж відбитий сигнал прибуде. Це регулювання може також управлятися, обмежуючи швидкість перегляду файлу зображення виводу, але як згадано вище цього рішення буде проблематичний, якщо необхідна велика шинна швидкість. Serial ATA - Більш щільні специфікації импеданса плюс підтримка автоматичного відповідності імпедансу.

Так як Serial ATA використовує тільки 4 лінії сигналу в каналі, належне терминирование всіх ліній є менш дорогим, і в складності дизайну та доларах. Всі пристрої зобов'язані забезпечувати точні імпеданс терминирования. Також забезпечена Підтримка для активного імпедансу (узгоджує), які гарантують точну відповідність до будь-якого кабелю або пристрою. Хоча Serial ATA використовує ту ж саму вихідну схему терминирования як PATA, багато з проблем зменшені. Дво точкова топологія підключення гарантує, що на кінці тільки один єдиний одержувач.

3.7 PCB Маршрутизація

Оскільки інтерфейс ATA використовує 32 лінії сигналу для кожного каналу, з типовою конфігурацією Ultra ATA mode 2, 64 сигналу повинні бути спрямовані з контролера вводу-виводу на ATA з'єднувач. Щоб згорнути перехресні перешкоди і брязкіт, розміри сліду і поділу повинні ретельно управлятися. Типово максимум, довжина направляючого 8 ". Всі довжини сліду типово зобов'язані бути в межах 0.5 ", щоб згорнути фазування тактових сигналів.

Serial ATA - Диференціальна Пара, напрямна обмеження.

Кожен Serial ATA канал складається з двох диференціальних пар, загальна кількість - 4 лінії передачі. Кожна пара повинна бути спрямована з диференціальними лініями в постійному поділі і з рівною довжиною. Через високої швидкості передачі сигналів і обмежень загального FR4 PCB маршрутизація матеріалу, довжини сліду повинні типово бути менше ніж 6 ". Хоча належна маршрутизація більш важлива з Serial ATA ніж з Ultra ATA, і тут набагато менше ліній передачі. Кожен Serial ATA канал вимагає 4 сліду сигналу, таким чином 4 пристрої чи вимагав би загальної кількості 16 спрямованих ліній, проти 74 для Ultra ATA.

3.8 Передача сигналів

Ultra ATA - Спадщина 5V допуску.

Як згадано вище, пристрої, що використання прямий доступ в пам'ять Ultra Режим 5, або 100 Mb / s, передачі повинно використовувати 3.3V сигнал, щоб балансувати високі-к-низькому і низькі-к-високому часи переходу. Щоб бути повністю назад сумісним, Ultra ATA пристрої і головні комп'ютери повинен бути з підтримкою 5V логіки, щоб уникнути пошкодження коли маємо справу з ATA / ATAPI-5 або більш ранніми пристроями. Цей 5V допуск потрібно розглянути протягом ІС дизайну, оскільки, як очікується, стане більш важко підтримати більш нові процеси дизайну CMOS.

Serial ATA - Передача диференціальних сигналів низької напруги.

Шумові можливості відхилення диференціальних пар враховують низьку передачу сигналів напруги. З Serial ATA, коливання напруги - 0.125V про напругу загального режиму, з мінімальним напругою загального режиму 0.25V. Оскільки Serial ATA не підтримує апаратну сумісність з попередніми ATA специфікаціями, 5V обмеження допуску видалено.

4 РЕАЛІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЇ SERIAL ATA

Сьогоднішні комп'ютери використовують паралельні ATA жорсткі диски, підключені по 40 або 80 контактними стрічковими кабелями до ATA контролера. Цей інтерфейс, звичайно, використовує паралельну шину, яка досягає її межі розвитку з сьогоднішніми швидкостями передачі даних 100 - 133 Mb / s. Подібно багатьом успадкованим стандартам інтерфейсу, паралельна шина була проста в релізі і забезпечила достатню смугу пропускання коли була спочатку введена, але носії з більш високими швидкостями передачі даних тепер підкреслюють можливості цієї шини. В наступаючий рік, Serial ATA диски буде здійснено, демонструючи новий стандарт для жорсткого диска і інтерфейсу пам'яті, який розширює межі роботи паралельного ATA. На додаток до більш високих швидкостей передачі даних, Serial ATA також забезпечує розширені особливості типу можливості гарячого підключення, методів скорочення електромагнітних шумів, передачі сигналів низькою напругою і додаткової потужності, що економить енергію, так само як більш складні команди обробки динячих.

Serial ATA інтерфейс замінює сьогоднішні 80 контактові шлейфи 4 контактними кабелями. Замість того, щоб відсилати дані паралельно, дані від контролера перетворені в послідовну форму, і відіслані як диференційна пара сигналу на цільове дисковий пристрій. Диск також відправляє дані на диференціальної парі назад на провідний контролер. Одночасна передача відбувається на обох каналах, з головного комп'ютера на диск і диск на головний комп'ютер. Через це, Serial ATA – дво точкова зв'язок, і підтримує тільки єдиний пристрій в інтерфейсі контролера, на відміну від підтримки двох дисків (Master і Slave) на кожному PATA порт. Контролери можуть звернутися до множинних пристроїв, але кожен пристрій потребує окремого, виділеного порту. Є багато вигод від меншого телеграфування від повної системної перспективи виготовлювача PC. Плоскі, широкі стрічкові кабелі обмежувальні до вентиляційної струмені в межах корпусу PC, і часто вимагають згортання комплексу і блоку, щоб підтримати пристрої, що використовуються сьогодні. З більш тонким кабелем Serial ATA, обмеження потоку повітря згорнуті, і теплові проблеми дизайну більш легко вирішені, як показано на рисунку 4.1.

Рисунок 4.1 - Порівняння кабелів SATA і PATA всередині корпусу

Початкова швидкість передачі даних для Serial ATA - 150 Mb / s, вимагає провідний швидкості 1.5 ГГц для послідовної передачі даних. Специфікація, видана Робочою Групою Serial ATA в серпні 2001, також має намір здійснити другу і третю швидкість передачі даних. Покоління будуть подвоювати швидкості до 300 Mb / s і потім 600 Mb / s, (зі швидкостями на дроті 3.0 Gbps і 6.0 Gbps) відповідно. У перетворенні в послідовну форму даних, використовується стандарт 8b / 10b кодування та методи синхронізації спектра розповсюдження. Serial ATA це - диференціальна пара, яка використовує тільки 250mV - проти 3.3V або навіть 5V для паралельного інтерфейсу ATA.

У сьогоднішніх PC, південний міст забезпечує інтегрований контролер жорсткого диска. Цей контролер має два порти, первинний і вторинний, і кожен порт може підтримати два диска, первинний диск і вторинний диск. Таким чином загальна кількість - чотири ATA пристрої, такі пристрої можуть бути підключені: типовий bootable HDD, і одне або більше оптичних пристроїв типу CD-ROM, CD-RW і т.д .. Для підтримки додаткових дисків зазвичай використовується інтерфейс PCI Приклад цієї конфігурації показано на рисунку 4.2.

Рисунок 4.2 - Схема підключення PATA

Початкова підтримка Serial ATA пристрою буде забезпечена через PCI, базовий контролер. Він може бути встановлений безпосередньо на системній платі, або забезпечений як аддон до плати, пов'язаної через PCI роз`єм на системній платі. 32 біт PCI шина, швидкість передачі даних 33 МГЦ дозволяє передавати дані до 133 MB / s, і швидкість передачі даних 66 МГЦ дозволила б 266 MB / s. Це забезпечило б достатню смугу пропускання для 2 портів Serial ATA контролера, тому що тривалої швидкістю передачі буде приблизно 100 MB / sec.

Для систем зберігання інформації на підприємстві, типу зовнішніх пристроїв RAID, побільше портів було б ідеально - 4, 6, або навіть 8 портів могли б бути бажані. У цьому випадку, інтерфейс PCI-X був би краще узгоджений в термінах шинної смуги пропускання. Сьогодні, ми вже бачимо, що паралельні ATA системи RAID будуть здійснені, тому що газована вода на SCSI - рішення значно більш дороге. З розширеними особливостями Serial ATA може бути розроблено набагато більше стійких і гнучких систем RAID. Розширення Serial ATA вже розробляється, щоб задовольнити нові ринкові вимоги, цим займається робоча група Serial ATA-II.

Serial ATA протокол розбитий на три різних рівня:

• транспортний рівень, який пов'язує з допомогою інтерфейсу, щоб вище замовити протоколи типу PCI або Паралельного ATA. Транспортний рівень відповідальний за зв'язок по інтерфейсу до файлу регістра ATA, інтерпретуючи команди, і даючи рівень зв'язку блокує завдання.

• рівень Зв'язки відповідальний за кадрування пакету, 8b / 10b кодування і декодування і виробництво і перевірка кодів циклічного контролю надмірності. Рівень зв'язку (лінковки) також обробляє управління потоком даних, буферізація дані як необхідно розмістити передачі, зміни швидкості передачі даних від використання синхроимпульса спектра розповсюдження.

• Phy рівень має 10b, закодовані дані від рівня Зв'язки приходять до нього і перетворюються в послідовну форму, відсилаються по кабелю. Phy рівень також відповідальний за deserializing, для використання даних отриманих з іншого кінця для пошуку підключеного пристрою методом Hot Plug.

Ієрархію цих трьох рівнів показано на рисунку 4.3.

Рисунок 4.3 - Ієрархія 3 рівнів контролера SATA

З відповідним транспортним рівнем є можливість зробити "міст", який може прийняти паралельні команди ATA, і конвертувати їх в Serial ATA дані. Ці чіпи можуть допустити простому системному перетворенню Serial ATA, тому що весь PC вже включає паралельні ATA контролери. Більшість початкових жорстких дисків також використовує ці чіпи моста, таким чином даючи можливість паралельним дискам ATA працювати з Serial ATA передачею. Приклад цієї конфігурації показано на рисунку 4.4.

Рисунок 4.4 - Підключення чипа конвертації PATA команд в SATA команди до гнізда PATA

У той час як ці підходи будуть працювати добре як надання технології на стороні диска, є деякі проблеми з цим виконанням, які роблять цей метод менш бажаним ніж інтегровані контролери на провідній стороні. Спочатку, з чипом моста, паралельні ATA пов'язують з допомогою інтерфейсу сторону, буде обмежений 100 або 133 Mb / s, тому що це - швидкість паралельних ATA контролерів. По друге, з чіпом моста на провідному устрої, програмний драйвер може тільки керувати паралельним ATA контролером, і не може звернутися, Serial ATA реєструє прогалину. Для інтегрованого контролера, звернення до цього пробілу відбувається через регістр, це надає велику стійкість обробки помилок, і більш гнучку передачу даних. Нарешті, більшість чіпів моста бере в одному паралельному ATA, пов'язують з допомогою інтерфейсу і мають один серіал ATA висновок. Оскільки стандартний паралельний ATA порт міг підтримати два дисковода (первинний і вторинний), використання окремого чіпа моста порту зменшує номер пристроїв, які могли бути пов'язані.

У деякий момент, southbridge включить Serial ATA технологію як заміну для паралельного ATA. Є два можливих підходи для цієї інтеграції. Повна інтеграція Serial ATA, зв'язок і phy рівні допустили б прямим послідовному підключенню від southbridge. Виклик з повною інтеграцією знаходиться у включенні високошвидкісних аналогових блоків phy рівня з обширною цифровий логікою в southbridge. Для багатьох інших високошвидкісних послідовних інтерфейсів, угода полягало в тому, щоб зберегти ці чіпи, типу мережевих інтерфейсів, як дискретні чіпи. Подібна угода знайдено з високошвидкісними цифровими інтерфейсами дисплея, використовуваними із зовнішніми phy чіпами, а не інтеграцією в northbridge графічний блок.

Альтернативний шлях інтеграції: цифрові блоки транспортування і рівнів зв'язку включені в southbridge, за підтримки зовнішнього phy рівня, більш сумісний з архітектурою, використовуваної сьогодні. Цей альтернативний шлях показаний на рисунку 5, він дозволяє формувати контролер, який міг MUX PATA порт зі зв'язком SATA до інтерфейсу phy, забезпечуючи гнучкість у виконанні, не збільшуючи кількість пинов на шлейфі. Використання зовнішнього phy чіпа також забезпечує більш простий шлях до швидкостей другого покоління 3.0 Gbps.

Рисунок 4.5 - Підключення чіпа конвертації PATA команд в SATA команди до гнізда PATA

Очікується, що більшість контролерів спочатку перетворять тільки один з їх портів від паралельного до Serial ATA, залишаючи успадкований паралельний порт для підключення з оптичними дисками. Через якийсь час, оскільки оптичні пристрої також розвиваються, очікується повне перетворення паралельних інтерфейсів в Serial ATA.

5 ДРУГА ШВИДКІСТЬ SERIAL ATA

5.1 Передумова SATA II

На самому початку життєвого шляху стандарту SerialATA малося на увазі як мінімум три покоління цього інтерфейсу, основні відмінності між якими лежали не тільки в області швидкісних характеристик. І сьогодні вже можна стверджувати, що фаза "SerialATA I" успішно підходить до свого логічного завершення, а наступний щабель розвитку, SerialATA II, тільки набирає обертів. Термін "SerialATA II", або "SATA II", виник насамперед як "прізвисько" для позначення інтерфейсу SerialATA, що досяг пропускної спроможності 3 Гбіт / с. У цьому криється причина справжньою плутанини, що виникла серед користувачів. По-перше, офіційно SerialATA II не є позначенням для інтерфейсу SerialATA, що забезпечує пропускну здатність 3 Гбіт / c. Дана величина лише одна з багатьох здібностей, задекларованих комітетом стандарту SATA II, але оскільки саме вона найбільш помітна, то стала синонімом для SerialATA II. Насправді ж SATA II - більш глибоке удосконалення SATA і вимагає детального розгляду.

Група розробників SATA II сьогодні перейменована в SATA-IO (SATA International Organization) - якраз з метою зменшення плутанини. Як відомо, інтерфейс SerialATA був створений і позиціонувався як заміна паралельного ATA-інтерфейсу, поширеній на ринку офісних і домашніх комп'ютерів. Диски і контролери SerialATA в даний час доступні в безлічі нових систем, але основні зусилля розробників і маркетологів спрямовані на впровадження наступної версії послідовного інтерфейсу, яка відкриє стандарту двері у світ систем корпоративного рівня.

У чому самі істотні відмінності між SerialATA і SerialATA II? SerialATA II виглядає більш пристосованим для корпоративного застосування в силу трьох нововведень: мультиплікаторів портів, селекторів портів і NCQ (Native Command Queuing, впорядкована чергу команд). Розглянемо їх детальніше.

5.2 Мультиплікатори портів

Класичне підключення дисків за схемою master-slave у випадку з SerialATA II вже неактуально. Специфікація від робочої групи розробників SerialATA II передбачає підключення до контролера SerialATA до 15 жорстких дисків за допомогою мультиплікатора портів. Хоча це набагато менше, ніж число відповідних дисків, які можна підключити до контролерів Fibre Channel або Serial Attached SCSI. Але в будь-якому випадку така можливість - додатковий козир для виведення технології SerialATA II на корпоративний ринок.

6 ЗОВНІШНІЙ SATA (ESATA)

Спочатку SATA був розроблений як внутрішній, приносячи поліпшену роботу і нові особливості на внутрішніх носіях для PC. Творчі проектувальники швидко зрозуміли, що інноваційний інтерфейс міг надійно бути розширений поза PC, приносячи ту ж саму роботу і особливості до зовнішніх потребам пам'яті замість того, щоб покластися на USB або 1394 інтерфейсу. Названий зовнішнім SATA або eSATA, клієнти можуть тепер використовувати екрановані кабелі довжиною до 2 метрів поза PC, щоб використовувати в своїх інтересах вигоди. SATA - тепер поза полем як зовнішній стандарт, з певними кабелями, з'єднувачами, і вимогами до сигналу, випущеними як нові стандарти в середині 2004. eSATA забезпечує більшу продуктивність ніж існуючі рішення і Hot Plug.

• ключові вигоди від eSATA в 6 разів швидше ніж існуючі зовнішні рішення зберігання: USB 2.0, і 1394

• стійке і зовнішнє підключення, дружнє до користувача

• висока ефективність

• довжина кабелю до 2 метрів

Рисунок 6.1 - Пікова продуктивність інтерфейсів

Багато існуючих зовнішніх жорстких дисків використовують USB та / або 1394. Ці інтерфейси - не багато з такою швидкістю як SATA коли сравнено використання пікових значень, і можуть ставити під загрозу роботу диска.

USB і 1394 зовнішніх диска - диски ATA з чіпом моста, який транслює від ATA протоколу до USB або 1394 протоколів, використовуваних для підключення. Ці інтерфейси вимагають формування пакета або перетворення переданих даних і потім де-герметизація після того, як дані отримані. Цей протокол нагорі зменшує ефективність цих провідних шин, збільшує провідне використання центрального процесора або вимагає, щоб спеціальний чіп розвантажив головний комп'ютер.

Результати eSATA не є драматичними, як з USB або 1394. eSATA шина поставляє в 37 разів більшу продуктивність. Ця здатність досконала щоб використовувати масив дисків з роботою striping на іншому кінці eSATA ведучого порту.

Рисунок 6.2 - Типова продуктивність інтерфейсів

Рисунок 6.3 - Коннектори eSATA

На малюнку 6.3 зовнішній з'єднувач маршруту. Зовнішній кабельний з'єднувач - екранована версія соединителя specificed в SATA 1.0a з цими основними відмінностями:

• Зовнішній з'єднувач не має ніякого "L", ключа, і особливості керівництва вертикально зміщені і зменшені в розмірі. Це запобігає використанню неекранованих внутрішніх кабелів в зовнішніх додатках.

• щоб запобігти пошкодженню електронного розподілу програмних засобів, глибина вставки збільшена від 5mm до 6.6mm, і контакти встановлені далі назад в обох посудину і роз'єм.

• щоб забезпечити захист електромагнітних шумів і задовольнити Федеральну Комісію по зв'язку та вимоги емісії Ради Європи, кабель має додатковий рівень екранування, та з'єднувачі мають металеві відповідальні точки.

• є засувки, оскільки особливості затримання вбудовували екран соединителя на обох верхні і нижні поверхні.

Зовнішній з'єднувач і кабель розроблені для більш ніж п'яти тисяч вставок і вилучень, у той час як внутрішній з'єднувач тільки визначений, щоб протистояти п'ятдесят. Є дві точки погодження для кожного маршруту, зовнішній SATA Інтерфейс Даних, один в кожному убезпечує зовнішній з'єднувач. Як в іншій SATA специфікації, з'єднувальний провід між IC / Phy і соединителями при суміщати інтерфейсі - поза області визначення і розглядається частиною поставленого Phy рішення. Виконання, яке має додаткові підключення між Phy / IC і екранованим зовнішнім з'єднувачем, має забезпечити такі з'єднувальні дроти як частина проектованого рішення. Для виконання мети (див рис 6.4), точки згоди залишаються в екранованих зовнішніх соединителях.

Рисунок 6.4 - Точки підключення пристроїв

Типова кабельна довжина - 2 метри (6 футів); досить довгий, щоб підключити диск на столі, коли системний блок знаходиться десь під столом. Згідно з визначенням SATA II Електрична Специфікація, як Gen1m і Gen2m специфікації для 1.5 Gb / s і 3.0 Gb / s, виконані відповідно.

З формуванням організації SATA-IO і завершення e-SATA специфікації, нова емблема тепер вводиться, щоб ідентифікувати eSATA головні комп'ютери і диски, які є SATA специфікаціями сумісні вироби.

Тільки вироби, які є сумісними до SATA, можуть використовувати eSATA емблему, і компанії, які використовують емблему, повинні бути члени організації SATA-IO.

На малюнку 6.5 надані деякі приклади eSATA виробів:

SATA 1.5Gbps може використовуватися, щоб з'єднати, два диска в RAID 0, або три диска RAID 0 і забезпечують по 100MB / s.

Рисунок 6.5 - Приклади виробів для зовнішнього підключення накопичувачів через eSATA.

В даний час, більшість системних плат PC не має e-SATA соединителя. eSATA з готовністю допускається, однак, через додавання eSATA HBA або соединителя дужки (як показано на рис 6.6 і 6.8) для настільних систем або з Cardbus або Спеціальної Платою для портативних комп'ютерів. Нові системні плати, представлені в 2005 почнуть вбудовувати e-SATA з'єднувачі безпосередньо, додаючи просту можливість використання зовнішньої пам'яті.

Рисунок 6.6 - Метод підключення зовнішніх накопичувачів

Рисунок 6.7 - Карти розширення eSATA

Рисунок 6.8 - Схема підключення через карту розширення

Важливо звернути увагу, що перед заключною специфікації для e-SATA було багато виробів.

Наостанок, деякі фактичні розміри, використовуючи SATA 1.5Gbps диск і різних провідних шинних інтерфейсів. Оскільки можна помітити, що є драматичне удосконалення, коли шина не вимагає протоколу які були розроблені для зовнішніх підключень. Деякі з них використовують внутрішній SATA з'єднувач або розробленими для інших специфікацій інтерфейсу, типу 1394. Ці вироби потрібно уникнути, оскільки вони - не SATA сумісні і можуть викликати несумісність, проблеми електромагнітних шумів, або збій. Деякі приклади виробів, які не повинні використовуватися, показують забезпечення для збору даних з eSATA кабелем і портом multipler з кількома SATA 1.5Gbps дисками. Ця конфігурація здатна спілкуватися на швидкості до 300MBps.

ВИСНОВОК

У даному рефераті проведений огляд технології SATA. Порівняння SATA і PATA технологій. Огляд SATA II і eSATA.

Прогрес просто змусив підвищити швидкість передачі інформації між комп'ютером і вінчестером. Оскільки паралельний інтерфейс вичерпав свої можливості, була проведена спроба переходу на послідовний інтерфейс передачі даних. Робоча група Serial ATA вирішила цю проблему і надала нову технологію послідовної передачі даних, у якій з'явилася велика перспектива подальшого розвитку. Також вдалося здійснити другу швидкість послідовного АТА інтерфейсу.

У нове поле битви зовнішніх інтерфейсів додався інтерфейс eSATA, який в першу чергу був призначений для зовнішнього підключення вінчестерів. Він виправдав себе за всіма характеристиками і незабаром всі материнські плати будуть оснащені цим інтерфейсом. Цей інтерфейс не планує замінити USB або IEEE 1394, а тільки доповнити серію зовнішніх інтерфейсів.

СПИСОК ДЖЕРЕЛ

1. http://www.serialata.org

2. http://www.t13.org

3. http://www.siliconimage.com

4. http://www.citforum.ru


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

47143. The attribute. Ways of expressing attributes 66.5 KB
  The attribute is a secondary part of the sentence which characterizes person or non-person expressed by the headword either qualitatively, quantitatively, or from the point of view of situation. Attributes may refer to nouns and other words of nominal nature, such as pronouns gerunds and substitute words, as in...
47145. Определение числовой последовательности и её предела 66.64 KB
  предел функции одной переменной в точке.бесконечно большие и бесконечно малые функции. Предел функциис его помощью определяются многие др. Определение предела функции в точке по Коши число А принадлежащее R называется пределом функции fх в точке х0 если она определена в некоторой проколотой окрестности точки х0 и если для любого сколь угодно малого числа Е 0 можно указать такое число b=b х0 е 0 что для всех х удовлетворяющих условие 0 xx0 b выполняется неравенство fx e если e 0 b 0 то 0 xx0 b Определение предела функции в...
47147. Ответственность за экологический вред, принесенный источником повышенной опасности 67.18 KB
  Возмещение вреда причиненного источником повышенной опасности для окружающей среды характеризуется существенной спецификой. К объектам повышенной опасности ГК РФ относит средства механизмы электрическую энергию высокого напряжения атомную энергию взрывчатые вещества сильнодействующие яды и т. Обязанность возмещения такого вреда возлагается на юридическое лицо или гражданина которые владеют источником повышенной опасности на праве собственности праве хозяйственного ведения или праве оперативного управления либо на ином...
47148. Способи розпізнавання та класифікації помилок ТСП 67.5 KB
  Самые распространенные из них описываются ключевыми словами wire и reg соответственно. Однако следует помнить что средство синтеза не всегда реализует reg в виде триггера. Отличие wire от reg состоит в том что reg способен сохранять присвоенное значение работает как переменная в языках программирования а к wire требуется прилагать непрерывное воздействие driver. Существуют также wnd wor tri0 tri1 trind trior и trireg это цепь а не регистр для моделирования различных типов цепей wnd wired nd tri0 резистор к 0 trireg ...
47149. Международные системы стандартной нумерации изданий (ISBN, ISSN и пр.): сфера применения, состав, структура, расположение в издании и порядок присвоения. Штриховой код EAN 68 KB
  5301 Международная стандартная нумерация книг регламентирующих правила проставления международного стандартного номера книги Interntionl stndrd book number ISBN на книжные издания введенных в действие в январе 1988 г. ISBN позволяет издателям книготорговцам библиотекарям научным работникам признанным во всем мире способом беспрепятственно осуществлять распространение литературы в соответствии со спросом усовершенствовать поиск и заказ изданий весь цикл создания и доведения книги до потребителя. ISBN является обязательным...
47150. Организация как система 71.73 KB
  Xарактеристика организации как системы Организацией признается юридическое лицо которое имеет в собственности хозяйственном ведении или оперативном управлении обособленное имущество и отвечает по своим обязательствам этим имуществом может от своего имени приобретать и осуществлять имущественные и личные неимущественные права нести обязанности быть истцом и ответчиком в суде. Организации могут быть формальными и неформальными. Неформальные организации также представляют группы людей. Различают простые и сложные организации.