Sata disk device

Содержание

SATA
Contents
Introduction
Detection and Initialization
See Also
- External Links
SATA vs SAS VS PCIe | EXPLAINED
Диалектика SATA-революции
Jak přidat do PC další hard disk?
Delkin Blog

SATA Stands for «Serial AT Attachment», and is the current leading standard for harddrives and optical media, having succeeded the (Parallel) ATA interface. Practically all SATA drives can be used using either AHCI or ATA.

SATA

SATA Stands for «Serial AT Attachment», and is the current leading standard for harddrives and optical media, having succeeded the (Parallel) ATA interface. Practically all SATA drives can be used using either AHCI or ATA.

Introduction

SATA is a bus interface for communicating with mass storage devices (such as disk drives, optical drives, etc). The composition is mostly identical to PATA, where one controller connects to several devices using SATA cables. SATA wiring is also one-on-one instead of allowing more than one device to be connected to a single cable. When SATA was introduced, almost all host controllers were configured to masquerade as an PATA controller, needing no change from the existing disk drivers. The majority of SATA controllers also support AHCI, which offers connecting more devices than PATA allows, and significant other advantages over the legacy protocol.

Computers that are currently shipped often are AHCI only, and backwards compatibility mode, if present, has to be manually enabled from the BIOS — a change that often comes with the cost of making the installed OSes unbootable.

The actual SATA specification is split into three distinct protocol ‘layers’.

Physical Layer — Information relating to the physical connectors, etc. Not especially relevant here.
Link Layer
Transport Layer

At the time of writing, there were three supposedly definitive, conflicting standards for SATA. It may be best to wait for the industry to shake out a little more completely, before trying to write SATA drivers.

If you want to try anyway, then get the ATA7, and ATA8 technical docs from www.t13.org. Then maybe try paying $25 to get the technical specs from www.sata-io.org. Hopefully, the discrepancies between the standards aren’t too bad.

Detection and Initialization

Send a standard IDENTIFY command to the drive (0xEC). The drive should respond with an error in the ERR bit of the Status Register, and a pair of «signature bytes». On the Primary ATA bus, you get the signature bytes by reading IO ports 0x1F4 and 0x1F5, and you should see values of 0x3C and 0xC3.

SATA vs SAS VS PCIe | EXPLAINED

The Serial ATA International Organization
http://www.ata-atapi.com — Public Domain C driver sourcecode, including SATA, Busmatering DMA, ATAPI — not perfect, but good.

Диалектика SATA-революции

Решение принято: начиная с чипсета 9-й серии жесткие диски подключаются впрямую к шине PCI Express, минуя SATA-контроллер. В конечном итоге, производительность дисковой подсистемы возрастает в полтора-два раза с соблюдением всех требований AHCI-стандарта, т.е. без утраты программной сопоставимости:

Такая надводная часть айсберга. Каковы отдаленные последствия, связанные с нововведением? Обратимся к спецификации NVM Express, регламентирующей логику работы твердотельного диска на PCIe-шине.

Jak přidat do PC další hard disk?

Несколько слов о Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification

Место интерфейса NVMe отлично иллюстрирует статья Дейла Ландсмена из SanDisk «AHCI and NVMe as Interfaces for SATA».

Из нее всем интересующимся полезно будет выяснить, что «AHCI was developed at a time when the purpose of the HBA in a system was to connect the CPU/Memory subsystem with the much slower rotating media-based storage subsystem. Such an interface has some inherent inefficiency when applied to SSD devices, which behave much more like DRAM than spinning media».

Другими словами, контроллер AHCI разработан во времена господства электромеханических накопителей с целью оптимизации их взаимодействия с системой. А именно, конфигурации очередности команд передачи данных для минимизации механических перемещений блока магнитных головок, также хорошей синхронизации процессов чтения и записи с вращением диска. Разумеется, для твердотельных накопителей, применяющих другие принципы хранения инфы, и работающих на огромных скоростях, внедрение архитектуры AHCI является временным выходом, продиктованным требованиями сопоставимости. Полное раскрытие высокоскоростного потенциала SSD дисков, также поддержка современных технологий виртуализации станут вероятными только при использовании контроллера, оптимизированного для данного типа накопителей.

Legacy SATA – обычный SATA накопитель;
SATA Express / AHCI – накопитель с физическим интерфейсом SATA Express и встроенным контроллером, совместимым со эталоном AHCI;
SATA Express / NVMe – накопитель с физическим интерфейсом SATA Express и встроенным контроллером с архитектурой NVMe.

SR-IOV как зеркало хардверной революции

Вернемся к спецификации NVMe. При ее разработке вначале учитывалась возможность поддержки Single-Root Input-Output Virtualization:

Тем, кто незнаком с концепцией SR-IOV, в 2-ух словах сообщим, что сие сущность предстоящее развитие идеи виртуализации, пришедшей на периферию. Физический аксессуар при помощи SR-IOV представляется как совокупа виртуальных устройств со всеми вытекающими последствиями: разграничение доступа, увеличение производительности etc. В текущее время употребляется виртуализация центрального микропроцессора VT-x, виртуализация адресного места для bus-master устройств VT-d, но продвижение в сторону виртуализации устройств перифирии пока затруднено. Точнее так: на рынке уже много сетевых адаптеров, которые поддерживают SR-IOV, но очень ~~далеки они от народа~~ дороги они. Массового психоза, связанного с раздвоением и иным клонированием гаджетов не наблюдается. Пока нет виртуализируемых USB-контроллеров (а жалко, кстати!), как следствие – флеш-дисков и других накопителей, в т.ч. SATA. Итак вот – будут.

Есть, правда, одно «но». В силу того, что NVMe-контроллер становится частью жесткого диска, а сам накопитель подключается как PCI Express устройство, поддержка SR-IOV будет зависеть не только лишь от чипсета и платформы, да и от накопителя. Это значит последующую дивергенцию любительского (офисного) и проф (серверного) оборудования. Таковы перспективы грядущего, на наш взор.

Используемая литература

AHCI and NVMe as Interfaces for SATA Express Devices. Dave Landsman, SanDisk
SATA Express PCIe Client Storage. Paul Wassenberg, SATA-IO
PCIe SSD 101: An Overview of Standards, Markets and Performance. Eden Kim, Tom Coughlin, Walt Hubis, Chuck Paridon, Doug Voigt, Paul von Behren, Jack Hollins, Paul Wassenberg, Kristen Hopper, Doug Rollins, Jim Handy, Tony Roug, Marty Czekalski, PCIe SSD Committee
Specification NVM Express, Rev.1.1b

Delkin Blog

Flash disk SATA drives are solid state drives or hard disk drives that use the SATA interface. The SATA interface forms the connection between the data on the drive and the main computer system. SATA replaced PATA—previously known simply as ATA—as an interface, and was favored thanks to its thinner, flexible cables, faster speeds, and higher transfer capacities. Flash disk SATA drives are found in a large number of applications and devices in both the consumer and industrial markets. Get the facts about flash disk SATA drives here.

Hard Disk Drives versus Solid State Drives

SATA interfaces work with both hard disk drives—also known as HDDs—and solid state drives, or SSDs. HDDs were the industry standard for many reasons, including cost and reliability, for a long period of time. Today, SSDs are by far the more common drive format. HDDs have a spinning disk on which data are recorded. This disk has to spin in order for data to be read and written. This mechanical disk makes the drive more prone to failure.

SSDs, on the other хэнд, do not have any moving parts. As a result, they are far more reliable than HDDs. Since SSDs have become much more affordable and have a longer lifespan than HDDs, they have replaced HDDs in most devices. If you are looking for a modern flash drive with a SATA interface, you will almost certainly be shopping for an SSD.

SATA Interface

A SATA flash SSD is simply a storage drive that connects to the computer via a SATA interface. SATA, or Serial ATA, is designed according to specifications set by the SATA-IO, or Serial ATA International Organization. These standards ensure that all SATA drives have comparable designs, so that developers always know what they are getting.

There have been multiple SATA redesigns over the years. The current iteration of SATA is SATA 3.2, which supports flash drive transfer rates of 6 Gbps. SATA 3.2 also includes SATA Express, or SATAe, which supports PCIe connections for even faster data transfer speeds. SATA 3.2 is particularly important for new device designs that require increased transfer speeds.

If you are looking for a flash disk SATA drive, Delkin’s support team can help you explore your options and choose the right fit for your project. Reach out to our customer applications team today for more information and to request an engineering sample.