Qu’est-ce que l’ATA série ? Une introduction à SATA
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Qu’est-ce que l’ATA série ?
Serial ATA (Serial Advanced Technology Attachment ou SATA) est un protocole de commande et de transport qui définit la manière dont les données sont transférées entre la carte mère d’un ordinateur et les périphériques de stockage de masse, tels que les disques durs (Disques durs), les lecteurs optiques et les lecteurs à semi-conducteurs (SSD). Comme son nom l’indique, SATA est basé sur la technologie de signalisation série, où les données sont transférées sous la forme d’une séquence de bits individuels.
SATA fait référence au protocole de communication lui-même et aux normes de l’industrie auxquelles adhèrent les OEM qui produisent des câbles, des connecteurs et des disques compatibles SATA.
L’Organisation internationale Serial ATA (SATA-IO) supervise le développement de la spécification technique. SATA spécifie un format de transfert et une disposition de câblage. Il succède à Parallel ATA (PATA) comme interface de communication pour la plupart des nouveaux systèmes informatiques. Ces systèmes prennent également généralement en charge le SCSI connecté en série (SAS) et mémoire non volatile express (NVMe) protocoles de communication.
SATA est une version série de Integrated Drive Electronics (IDE) spécification pour les disques durs PATA qui utilisent le parallèle signalisation. Les câbles SATA sont plus fins, plus flexibles et moins massifs que les câbles plats requis pour les disques durs PATA conventionnels.
Fonctionnalités Serial ATA
Les disques durs et SSD Serial ATA se connectent à la carte mère d’un ordinateur via le matériel du contrôleur SATA, qui gère également le flux de données. Lorsque SATA est en mode IDE, le disque dur peut être reconnu comme un périphérique PATA. Cette configuration améliore la compatibilité avec le matériel plus ancien, mais les performances en pâtissent.
La configuration d’un contrôleur SATA sur Advanced Host Controller Interface (AHCI) offre de meilleures performances que le mode IDE. AHCI prend en charge les interfaces externes et échange à chaud de lecteurs. Le mode RAID prend en charge à la fois les fonctions AHCI et les fonctions de protection des données RAID.
Selon le système informatique, les utilisateurs peuvent avoir besoin d’installer un pilote logiciel spécifique au périphérique pour permettre aux SSD SATA de communiquer avec la carte mère du périphérique. Les disques durs IDE ne nécessitent pas de logiciel pilote.
Normes et révisions SATA
Le consortium industriel SATA-IO à but non lucratif est l’auteur des spécifications techniques régissant les interfaces de périphériques Serial ATA. Le consortium révise les normes SATA pour refléter l’augmentation taux de transfert de données. Ces révisions incluent les changements suivants :
- SATA Révision 1. Ces périphériques étaient largement utilisés dans les ordinateurs de bureau et de bureau personnels, configurés à partir de disques PATA connectés en guirlande dans une configuration primaire/secondaire. Les appareils SATA Révision 1 ont atteint un taux de transfert maximal de 1,5 Gbit/s.
- SATA Révision 2. Ces appareils ont doublé la vitesse de transfert à 3,2 Gbps avec l’inclusion de multiplicateurs de ports, de sélecteurs de ports et d’améliorations profondeur de file d’attente.
- SATA Révision 3. Ces interfaces prenaient en charge des taux de transfert de disque jusqu’à 6 Gbit/s. Les lecteurs de révision 3 sont rétrocompatible avec les périphériques SATA Révision 1 et Révision 2, mais avec des vitesses de transfert inférieures.
- SATA Révision 3.1. Cette révision intermédiaire a ajouté des exigences de conception finales pour le module de stockage universel SATA pour les applications de stockage portable grand public.
- SATA Révision 3.2. Cette mise à jour a ajouté le Spécification SATA Express. Il prend en charge l’utilisation simultanée des ports SATA et PCI Express (PCIe) voies.
- SATA Révision 3.3. Cette révision portait sur l’utilisation de enregistrement magnétique bardeau
- SATA Révision 3.5. Ce changement a favorisé une plus grande intégration et interopérabilité avec le flash PCIe et d’autres protocoles d’E/S.
SATA-IO a déclaré qu’il n’avait aucun plan pour l’interopérabilité SATA 4.0. Cela nécessiterait une ingénierie importante pour prendre en charge une bande passante supérieure au débit maximal actuel de 6 Gbit/s, a déclaré le groupe.
SATA contre PATA
Lorsque comparer SATA et PATA, une connexion série nécessite moins de fils et donne un signal plus clair qu’une connexion parallèle. Cela rend les signaux série adaptés à la transmission de données sur de longues distances.
Un signal parallèle est synchrone et nécessite un bus de données plus large. Plusieurs bits sont envoyés simultanément sur différents fils logés dans le même câble. Un signal d’horloge synchronise la synchronisation entre les différents canaux. En conséquence, la transmission parallèle est mieux adaptée aux distances plus courtes pour éviter les interférences de signal. Les multiples fils dont le parallélisme a besoin le rendent également légèrement plus coûteux que la transmission série.
SATA offre plusieurs avantages par rapport à la norme PATA basée sur IDE développée dans les années 1980. Ces avantages sont les suivants :
- Performances en duplex intégral. Plus particulièrement, PATA est un semi-duplex transmission, ce qui le rend incapable de recevoir et de transmettre simultanément des données. Cela contraste avec les SATA Un duplex plein performance.
Les disques PATA fournissent des bits de données simultanément sur un seul câble plat de 40 broches de large. La norme SATA définit un câble SATA avec deux paires de fils différentiels, trois broches de terre et un connecteur d’alimentation séparé. Une paire de fils transfère des données et une paire reçoit des données. Chaque extrémité des conducteurs SATA est recouverte d’un connecteur de plaquette de 8 millimètres.
- Pas de conflit de ressources. Les disques SATA contiennent un bus hôte informatique indépendant pour éliminer conflit de ressources.
- Débit plus rapide. SATA transfère les données un bit à la fois entre un disque et son hôte, en utilisant une câble de données à sept broches et câble de connecteur d’alimentation du lecteur à 15 broches. Le câble SATA entraîne un taux de signalisation plus élevé, ce qui correspond à un débit de données plus rapide.
- Flexibilité de conception. Les câbles SATA offrent également une conception flexible dans la disposition physique d’un système. Les câbles s’étendent jusqu’à 39 pouces, soit plus de deux fois la longueur des câbles plats de 18 pouces requis pour les disques durs PATA conventionnels. Cela donne aux concepteurs de systèmes plus de latitude sur l’endroit où un lecteur peut être monté dans un châssis. La faible largeur des câbles SATA augmente également le flux d’air dans les ordinateurs.
- Caractéristiques supplémentaires. Les anciens disques SATA sont équipés de cavaliers pour activer des fonctionnalités supplémentaires. Un cavalier est un connecteur rectangulaire en plastique qui crée un circuit lorsqu’il est glissé sur deux broches. Le circuit active et désactive certains paramètres préprogrammés dans un ordinateur BIOS ou alors Interface de micrologiciel extensible unifiée, telles que la régulation de la vitesse du processeur, la tension du signal et le dépannage.
La technologie des cavaliers est un vestige des lecteurs de disque IDE. Ils sont rarement nécessaires avec les ordinateurs fabriqués après 2002. Une exception est l’utilisation de cavaliers pour ralentir les nouveaux disques, leur permettant d’utiliser plus efficacement les versions antérieures de l’interface matérielle SATA. Cependant, il existe un risque, car des paramètres de cavalier incorrects entraveront la détection de l’appareil lors de l’ajout ou de l’échange de disques.
Utiliser moins conducteurs réduit le risque de diaphonie et les interférences électromagnétiques avec SATA. La tension du signal est également beaucoup plus faible : 250 millivolts pour SATA contre 5 volts pour PATA.
SATA contre SAS
SCSI ou SAS et SATA attachés en série sont deux technologies qui utilisent des câbles fins pour transmettre en série les données de la carte mère d’un ordinateur vers et depuis le stockage. Cependant, il existe certaines différences clés entre les deux technologies, notamment les suivantes :
Conception de base. Les connecteurs SATA ont quatre fils dans un seul câble. Les connecteurs SAS ont également quatre fils, mais ils séparent les fils en deux câbles où chaque paire de conducteurs peut envoyer et recevoir des données. En raison de cette différence, SATA ne peut connecter une carte mère qu’à un périphérique de stockage. SAS, d’autre part, peut connecter la carte mère à un lecteur de stockage et à un autre périphérique.
Vitesses de lecture et d’écriture. SATA 3.0 écrit les données sur le stockage à un limite théorique jusqu’à 6 Gbps, mais il lit les données à un rythme plus lent lorsqu’il les retire du stockage pour les applications. SAS lit et écrit des données en continu à peu près au même débit de 6 Gbit/s.
A été utilisé. Parce que SATA lit les données plus lentement qu’il ne les écrit et parce qu’il prend en charge des capacités élevées, les disques SATA sont largement utilisés pour le stockage de fichiers de données qui ne sont pas fréquemment consultées. Les disques SAS sont une bonne option pour les charges de travail de stockage à faible densité. Les entreprises utilisent généralement SAS pour le stockage à grande échelle, en particulier pour prendre en charge le stockage à connexion directe ou les contrôleurs de disque dur pour les entreprises fermes de serveurs.
Temps moyen entre pannes (MTBF). Les disques durs SAS ont un MTBF taux qui les rend plus adaptés que les disques SATA pour le stockage sur serveur. Le MTBF des SSD SAS varie de 1,2 million à 1,6 million d’heures, tandis que les disques durs SATA ont un MTBF allant de 700 000 à 1,2 million d’heures.
Coût. Les disques SAS sont généralement plus chers que les disques SATA.
SSD SATA, mSATA et NVMe
SATA a été initialement développé pour les lecteurs électromécaniques dans lesquels un bras d’actionnement écrit des données et lit des données à partir de secteurs sur un disque à broche rotative. La norme SATA a ensuite été modifiée pour prendre en charge les SSD non mécaniques basés sur le stockage flash.
Le flash est beaucoup plus rapide que le stockage sur disque, mais l’interface SATA plus lente qui a été conçue à l’origine pour les disques durs a continué à limiter les vitesses des SSD. L’interface flash NVMe la plus récente permet à un ordinateur de lire et d’écrire des données sur le stockage SSD à un débit plus rapide que les SSD SATA et SAS.
NVMe permet au logiciel hôte de communiquer directement avec les sous-systèmes de stockage. Cela élimine le besoin d’une interface de bus pour acheminer le trafic de données dans les deux sens. NVMe définit l’interface du contrôleur hôte et le protocole de stockage pour les périphériques flash optimisés pour PCIe, un bus d’extension série qui permet aux ordinateurs de se connecter à des périphériques. Les SSD NVMe basés sur PCIe sont disponibles dans un facteur de forme standard et sous forme de modules de mémoire double en ligne qui sont insérés dans les emplacements de carte mère.
Mince Périphériques mSATA et M.2 SATA ont été développés pour fournir un stockage flash au niveau de la carte. En 2009, SATA-IO a dévoilé la spécification mSATA pour les SSD à petit facteur de forme. Le “m” signifiait à l’origine mini, mais cette désignation n’est plus pertinente et la spécification est appelée mSATA.
Un périphérique mSATA est un lecteur flash basé sur la spécification SATA-IO. Il est utilisé dans les ordinateurs portables et autres appareils informatiques portables. La spécification mSATA mappe les signaux SATA sur une carte PCIe montée en interne sur la carte mère d’un ordinateur, à l’aide d’un connecteur mSATA. Les disques MSATA sont conçus sans coque extérieure pour s’adapter à l’intérieur de petits périphériques hôtes. Leurs performances sont à peu près équivalentes aux SSD SATA traditionnels.
Selon le fabricant, certains systèmes informatiques permettent d’insérer à la fois des SSD mSATA et PCIe dans l’emplacement mémoire. Les pins et slots utilisés par les deux protocoles sont identiques, mais les standards ne sont pas nativement compatibles. Les administrateurs système doivent configurer les disques pour qu’ils s’exécutent en mode mSATA ou PCIe.
le SSD M.2 le facteur de forme a émergé comme stockage pour les appareils informatiques ultrafins; il est généralement considéré comme un éventuel remplacement pour mSATA. Un périphérique mSATA prend en charge n’importe quelle itération de SATA mais n’est pas compatible avec le connecteur M.2. A l’inverse, un SSD M.2 prend en charge SATA, USB 3.0 et PCIe 3.0.
SATA externe (eSATA)
Lors de sa conception initiale, SATA était conçu comme un mécanisme interne pour améliorer les performances de stockage dans les PC grand public. La nécessité d’étendre ces performances à l’extérieur du châssis a conduit au développement de l’attachement de technologie avancée en série externe (eSATA).
SATA-IO a développé eSATA en tant que variante de la spécification SATA, utilisant les mêmes broches et le même protocole pour garantir des performances constantes. Cela a permis aux périphériques de stockage SATA d’être connectés en externe à la carte mère de l’ordinateur. Le processus utilise un connecteur d’alimentation robuste et deux mètres de câbles blindés pour transférer les données entre les périphériques externes et le stockage interne. SATA-IO affirme que eSATA transfère les données jusqu’à six fois plus rapidement que l’interface USB 2.0 ou IEEE 1394.
Un seul port eSATA peut être connecté à un châssis SATA externe pour étendre le stockage et créer une matrice RAID. Le montage vidéo, la production audio et la sauvegarde de données sont des cas d’utilisation courants pour les lecteurs eSATA. Cependant, eSATA a des limites. De nombreux anciens contrôleurs et disques SATA ne prennent pas en charge la capacité de remplacement à chaud dont l’interface externe a besoin.
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