Интерфейсы подключения жестких дисков — IDE, SATA и другие

Здравствуйте! В прошлой статье мы с вами в подробностях рассмотрели устройство жесткого диска, но я специально ничего не сказал про интерфейсы — то есть способы взаимодействия жесткого диска и остальных устройств компьютера, или если еще конкретней, способы взаимодействия (соединения) жесткого диска и материнской платы компьютера.

А почему не сказал? А потому что эта тема — достойна объема никак не меньшего целой статьи. Поэтому сегодня разберем во всех подробностях наиболее популярные на данный момент интерфейсы жесткого диска. Сразу оговорюсь, что статья или пост (кому как удобнее) в этот раз будет иметь внушительные размеры, но куда деваться, без этого к сожалению никак, потому как если написать кратко, получится совсем уж непонятно.

Понятие интерфейса жесткого диска компьютера

Для начала давайте дадим определение понятию «интерфейс». Говоря простым языком (а именно им я и буду по-возможности выражаться, ибо блог то на обычных людей рассчитан, таких как мы с Вами), интерфейс — способ взаимодействия устройств друг с другом и не только устройств. Например, многие из вас наверняка слышали про так называемый «дружественный» интерфейс какой-либо программы. Что это значит? Это значит, что взаимодействие человека и программы более легкое, не требующее со стороны пользователя большИх усилий, по сравнению с интерфейсом «не дружественным». В нашем же случае, интерфейс — это просто способ взаимодействия конкретно жесткого диска и материнской платы компьютера. Он представляет собой набор специальных линий и специального протокола (набора правил передачи данных). То есть чисто физически — это шлейф (кабель, провод), с двух сторон которого находятся входы, а на жестком диске и материнской плате есть специальные порты (места, куда присоединяется кабель). Таким образом, понятие интерфейс — включает в себя соединительный кабель и порты, находящиеся на соединяемых им устройствах.

Ну а теперь самый «сок» сегодняшней статьи, поехали!

Виды взаимодействия жестких дисков и материнской платы компьютера (виды интерфейсов)

Итак, первым на очереди у нас будет самый «древний» (80-е года) из всех, в современных HDD его уже не встретить, это интерфейс IDE (он же ATA, PATA).

IDE — в переводе с английского «Integrated Drive Electronics», что буквально означает — «встроенный контроллер». Это уже потом IDE стали называть интерфейсом для передачи данных, поскольку контроллер (находящийся в устройстве, обычно в жестких дисках и оптических приводах) и материнскую плату нужно было чем-то соединять. Его (IDE) еще называют ATA (Advanced Technology Attachment), получается что то вроде «Усовершенствованная технология подсоединения». Дело в том, что ATA — параллельный интерфейс передачи данных, за что вскоре (буквально сразу после выхода SATA, о котором речь пойдет чуть ниже) он был переименован в PATA (Parallel ATA).

Что тут сказать, IDE хоть и был очень медленный (пропускная способность канала передачи данных составляла от 100 до 133 мегабайта в секунду в разных версиях IDE — и то чисто теоретически, на практике гораздо меньше), однако позволял присоединять одновременно сразу два устройства к материнской плате, используя при этом один шлейф.

Причем в случае подключения сразу двух устройств, пропускная способность линии делилась пополам. Однако, это далеко не единственный недостаток IDE. Сам провод, как видно из рисунка, достаточно широкий и при подключении займет львиную долю свободного пространства в системном блоке, что негативно скажется на охлаждении всей системы в целом. В общем IDE уже устарел морально и физически, по этой причине разъем IDE уже не встретить на многих современных материнских платах, хотя до недавнего времени их еще ставили (в количестве 1 шт.) на бюджетные платы и на некоторые платы среднего ценового сегмента.

Следующим, не менее популярным, чем IDE в свое время, интерфейсом является SATA (Serial ATA), характерной особенностью которого является последовательная передача данных. Стоит отметить, что на момент написания статьи — является самым массовым для применения в ПК.

Существуют 3 основных варианта (ревизии) SATA, отличающиеся друг от друга пропускной способностью: rev. 1 (SATA I) — 150 Мб/с, rev. 2 (SATA II) — 300 Мб/с, rev. 3 (SATA III) — 600 Мб/с. Но это только в теории. На практике же, скорость записи/чтения жестких дисков обычно не превышает 100-150 Мб/с, а оставшаяся скорость пока не востребована и влияет разве что на скорость взаимодействия контроллера и кэш-памяти HDD (повышает скорость доступа к диску).

Из нововведений можно отметить — обратную совместимость всех версий SATA (диск с разъемом SATA rev. 2 можно подключить к мат. плате с разъемом SATA rev. 3 и т.п.), улучшенный внешний вид и удобство подключения/отключения кабеля, увеличенная по сравнению с IDE длина кабеля (1 метр максимально, против 46 см на IDE интерфейсе), поддержка функции NCQ начиная уже с первой ревизии. Спешу обрадовать обладателей старых устройств, не поддерживающих SATA — существуют переходники с PATA на SATA, это реальный выход из ситуации, позволяющий избежать траты денег на покупку новой материнской платы или нового жесткого диска.

Так же, в отличии от PATA, интерфейсом SATA предусмотрена «горячая замена» жестких дисков, это значит, что при включенном питании системного блока компьютера, можно присоединять/отсоединять жесткие диски. Правда для ее реализации необходимо будет немного покопаться в настройках BIOS и включить режим AHCI.

Следующий на очереди — eSATA (External SATA) — был создан в 2004 году, слово «external» говорит о том, что он используется для подключения внешних жестких дисков. Поддерживает «горячую замену» дисков. Длина интерфейсного кабеля увеличена по сравнению с SATA — максимальная длина составляет теперь аж два метра. eSATA физически не совместим с SATA, но обладает той же пропускной способностью.

Но eSATA — далеко не единственный способ подключить внешние устройства к компьютеру. Например FireWire — последовательный высокоскоростной интерфейс для подключения внешних устройств, в том числе HDD.

Поддерживает «горячу замену» винчестеров. По пропускной способности сравним с USB 2.0, а с появлением USB 3.0 — даже проигрывает в скорости. Однако у него все же есть преимущество — FireWire способен обеспечить изохронную передачу данных, что способствует его применению в цифровом видео, так как он позволяет передавать данные в режиме реального времени. Несомненно, FireWire популярен, но не настолько, как например USB или eSATA. Для подключения жестких дисков он используется довольно редко, в большинстве случаев с помощью FireWire подключают различные мультимедийные устройства.

USB (Universal Serial Bus), пожалуй самый распространенный интерфейс, используемый для подключения внешних жестких дисков, флешек и твердотельных накопителей (SSD). Как и в предыдущем случае — есть поддержка «горячей замены», довольно большая максимальная длина соединительного кабеля — до 5 метров в случае использования USB 2.0, и до 3 метров — если используется USB 3.0. Наверное можно сделать и бОльшую длину кабеля, но в этом случае стабильная работа устройств будет под вопросом.

Скорость передачи данных USB 2.0 составляет порядка 40 Мб/с, что в общем-то является низким показателем. Да, конечно, для обыкновенной повседневной работы с файлами пропускной способности канала в 40 Мб/с хватит за глаза, но как только речь пойдет о работе с большими файлами, поневоле начнешь смотреть в сторону чего-то более скоростного. Но оказывается выход есть, и имя ему — USB 3.0, пропускная способность которого, по сравнению с предшественником, возросла в 10 раз и составляет порядка 380 Мб/с, то есть практически как у SATA II, даже чуть больше.

Есть две разновидности контактов кабеля USB, это тип «A» и тип «B», расположенные на противоположных концах кабеля. Тип «A» — контроллер (материнская плата), тип «B» — подключаемое устройство.

USB 3.0 (тип «A») совместим с USB 2.0 (тип «A»). Типы «B» не совместимы между собой, как видно из рисунка.

Thunderbolt (Light Peak). В 2010 году компанией Intel был продемонстрирован первый компьютер с данным интерфейсом, а чуть позже в поддержку Thunderbolt к Intel присоединилась не менее известная компания Apple. Thunderbolt достаточно крут (ну а как иначе то, Apple знает во что стоит вкладывать деньги), стоит ли говорить о поддержке им таких фич, как: пресловутая «горячая замена», одновременное соединение сразу с несколькими устройствами, действительно «огромная» скорость передачи данных (в 20 раз быстрее USB 2.0).

Максимальная длина кабеля составляет только 3 метра (видимо больше и не надо). Тем не менее, несмотря на все перечисленные преимущества, Thunderbolt пока что не является «массовым» и применяется преимущественно в дорогих устройствах.

Идем дальше. На очереди у нас пара из очень похожих друг на друга интерфейсов — это SAS и SCSI. Похожесть их заключается в том, что они оба применяются преимущественно в серверах, где требуется высокая производительность и как можно меньшее время доступа к жесткому диску. Однако, существует и обратная сторона медали — все преимущества данных интерфейсов компенсируются ценой устройств, поддерживающих их. Жесткие диски, поддерживающие SCSI или SAS стоят на порядок дороже.

SCSI (Small Computer System Interface) — параллельный интерфейс для подключения различных внешних устройств (не только жестких дисков).

Был разработан и стандартизирован даже несколько раньше, чем первая версия SATA. В свежих версия SCSI есть поддержка «горячей замены».

SAS (Serial Attached SCSI) пришедший на смену SCSI, должен был решить ряд недостатков последнего. И надо сказать — ему это удалось. Дело в том, что из-за своей «параллельности» SCSI использовал общую шину, поэтому с контроллером одновременно могло работать только лишь одно из устройств, SAS — лишен этого недостатка.

Кроме того, он обратно совместим с SATA, что несомненно является большим плюсом. К сожалению стоимость винчестеров с интерфейсом SAS близка к стоимости SCSI-винчестеров, но от этого никак не избавиться, за скорость приходится платить.

Если вы еще не устали, предлагаю рассмотреть еще один интересный способ подключения HDD — NAS (Network Attached Storage). В настоящее время сетевые системы хранения данных (NAS) имеют большую популярность. По сути, это отдельный компьютер, этакий мини-сервер, отвечающий за хранение данных. Он подключается к другому компьютеру через сетевой кабель и управляется с другого компьютера через обычный браузер. Это все нужно в тех случаях, когда требуется большое дисковое пространство, которым пользуются сразу несколько людей (в семье, на работе). Данные от сетевого хранилища передаются к компьютерам пользователей либо по обычному кабелю (Ethernet), либо при помощи Wi-Fi. На мой взгляд, очень удобная штука.

Думаю, это все на сегодня. Надеюсь вам понравился материал, предлагаю подписаться на обновления блога, чтобы ничего не пропустить (форма в верхнем правом углу) и встретимся с вами уже в следующих статьях блога.

Что такое кабель Serial ATA (SATA)?

SATA (произносится «say-da»), сокращение от Serial ATA (сокращение от Serial Advanced Technology Attachment) — это стандарт IDE, впервые выпущенный в 2001 году для подключения таких устройств, как оптические приводы и жесткие диски, к материнской плате. Термин SATA обычно относится к типам кабелей и соединений, которые соответствуют этому стандарту.

Serial ATA заменяет Parallel ATA в качестве предпочтительного стандарта IDE для подключения устройств хранения внутри компьютера. Устройства хранения SATA могут передавать данные на остальную часть компьютера и с нее намного, намного быстрее, чем аналогичное устройство PATA.

PATA иногда называют просто IDE. Если вы видите, что SATA используется в качестве противоположного термина с IDE, это просто означает, что обсуждаются кабели или соединения Serial и Parallel ATA.

Различия кабелей SATA и PATA

По сравнению с Parallel ATA, Serial ATA также обладает преимуществами более дешевой стоимости кабелей и возможностью горячей замены устройств. Горячая замена означает, что устройства могут быть заменены без отключения всей системы. Для устройств PATA необходимо выключить компьютер перед заменой жесткого диска.

Кабель SATA и PATA

В то время как диски SATA поддерживают горячую замену, устройство, использующее его, также должно, как и операционная система.

Сами кабели SATA намного меньше, чем толстые ленточные кабели PATA. Это означает, что ими легче управлять, потому что они не занимают так много места и могут быть легче связаны, если это необходимо. Более тонкий дизайн также улучшает воздушный поток внутри корпуса компьютера.

Как вы читали выше, скорость передачи данных по SATA намного выше, чем у PATA. 133 МБ/с — это самая высокая скорость передачи данных, возможная для устройств PATA, тогда как SATA поддерживает скорости от 187,5 МБ/с до 1 969 МБ/с (по состоянию на редакции 3.2).

Максимальная длина кабеля PATA составляет всего 18 дюймов (1,5 фута). Кабели SATA могут быть длиной до 1 метра (3,3 фута). Однако, хотя к кабелю данных PATA может быть подключено два устройства одновременно, кабель SATA позволяет использовать только одно.

Некоторые операционные системы Windows не поддерживают устройства SATA, такие как Windows 95 и 98. Однако, поскольку эти версии Windows устарели, это не должно вызывать беспокойства сегодня. Другим недостатком жестких дисков SATA является то, что им иногда требуется специальный драйвер устройства, чтобы компьютер мог начать считывать данные с него и записывать на него данные.

Подробнее о кабелях и разъемах SATA

SATA — это длинные 7-контактные кабели. Оба конца плоские и тонкие, один из которых часто выполнен под углом 90 градусов для лучшей прокладки кабеля. Один конец подключается к порту на материнской плате, обычно с пометкой SATA, а другой (например, к концу) подключается к задней части устройства хранения, например, к жесткому диску SATA.

Моно-кабель SATA

Внешние жесткие диски также можно использовать с подключениями SATA, учитывая, конечно, что сам жесткий диск также имеет подключение SATA. Это называется eSATA. Это работает так, что внешний диск подключается к разъему eSATA на задней панели компьютера рядом с другими отверстиями для таких устройств, как монитор, сетевой кабель и порты USB. Внутри компьютера такое же внутреннее SATA-соединение осуществляется с материнской платой, как если бы жесткий диск был закреплен внутри корпуса.

Диски eSATA поддерживают горячую замену так же, как и внутренние диски SATA.

Большинство компьютеров не поставляются с предварительно установленным соединением eSATA на задней панели корпуса. Тем не менее, вы можете купить кронштейн самостоятельно довольно дешево. Например, стоимость 2-портового внутреннего кронштейна Monoprice от SATA до eSATA составляет менее 640 рублей.

Однако, одна оговорка с внешними жесткими дисками SATA заключается в том, что кабель не передает энергию, а только передает данные. Это означает, что в отличие от некоторых внешних USB-накопителей, дискам eSATA требуется адаптер питания, который подключается к передней стенке системного блока.

Конвертация кабелей SATA

Существуют различные адаптеры, которые можно приобрести, если вам необходимо преобразовать кабель более старого типа в SATA или преобразовать SATA в другой тип подключения.

Переходник CableCreation Molex на SATA

Например, если вы хотите использовать жесткий диск SATA через USB-соединение, например, чтобы стереть диск, просмотреть данные или выполнить резервное копирование файлов, вы можете купить адаптер SATA to USB. Через AliExpress вы можете получить что-то вроде этого SATA/PATA/IDE Drive to USB Adapter Кабель-переходник именно для этой цели.

Есть также конвертеры Molex, которые вы можете использовать, если ваш источник питания не обеспечивает 15-контактное кабельное соединение, необходимое для питания внутреннего жесткого диска SATA. Эти кабельные адаптеры довольно недороги, например, от Micro SATA Cables.