Základní pojmy - souvislosti
SCSI (Small Computer System Interface) - vysokorychlostní paralerní rozhraní
IDE - Zjednodušením SCSI pro 2 zařízení (potom EIDE EIDE) )
ATA (Advanced Technology Attachment)Attachment)- paralelní typ připojení pomocí 40pinového konektoru a 40 nebo 80 žilového kabelu. Dnes už je téměř nahrazován sériovým SATA a řadiče pomalu mizí ze základních desek PATA - (Paralel ATA) - stejné jako ATA, označení se začalo používat s příchodem SATA SATA (Serial ATA) - sériové připojení, výhoda technologie je použití tenčích kabelů a vyšších rychlostí díky sériovému proudění dat
IDE aneb Paralelní ATA
IDE (Integrated Drive Electronics) • Master & Slave
EIDE (Enhanced IDE) • Prim
MS SL
• Sec
MS SL Pokud je to možné, instalujte každou jednotku zvlášť komunikace na jednom kanálu probíhá "na střídačku"
Srovnání šířky kabelů
SCSI
SATA
EIDE
Rounded EIDE
MS – SL – CS ?
CS – Cable Select – BIOS si na základě kabelu určuje kdo je master a kdo slave, podle toho kde ja zařízení připojeno Musí to umět obě zařízení – pin 24 (Master detect / slave present) – u slave (šedý)nezapojen Černý – master Šedý – slave Modrý – základní deska
Způsoby připojení - EIDE IDE konektor pro propojení se základní deskou (řadičem disků)
konektor pro připojení napájení jumpery – propojení kontaktů, které umožňuje nastavit chování disku vůči druhému disku připojeného ke stejnému IDE kabelu
Rozhraní IDE přenáší data dvěma způsoby:
PIO -
Programmed Input and Output
.
Tento způsob přenosu dat zatěžoval procesor
• PIO • PIO • PIO • PIO • PIO • PIO
0 1 2 3 4 5
-
přenosová přenosová přenosová přenosová přenosová přenosová
rychlost rychlost rychlost rychlost rychlost rychlost
3,3 MB/s 5,2 MB/s 8,3 MB/s 11,1 MB/s 16,6 MB/s 22,2 MB/s
Rozhraní IDE přenáší data dvěma způsoby:
DMA (Direct Memory Acces) • • • • • • • •
Single Word DMA 0 - přenosová DMA 1 - přenosová DMA 2 - přenosová Multi Word DMA 0 - přenosová DMA 1 - přenosová DMA 2 - přenosová
• • • • • •
Ultra DMA UDMA 0 - přenosová UDMA 2 - přenosová UDMA 4 - přenosová UDMA 5 - přenosová UDMA 6 - přenosová
rychlost 2,1 MB/s rychlost 4,2 MB/s rychlost 8,4 MB/s rychlost 4,2 MB/s rychlost 13,3 MB/s rychlost 16,6 MB/s
rychlost rychlost rychlost rychlost rychlost
16,6 MB/s 33,3 MB/s 66,6 MB/s 100 MB/s 133 MB/s
K připojení IDE disku se používá 80žilový IDE kabel (tzv. kšandy), kde 40 vodičů vede signál, dalších 40 má za úkol stínit signál ostatních. Je nutné použít 80 žilový kabel od UDMA 4
Verzí rozhraní ATA bylo několik:
ATA-1 : kapacita 512 MB, módy: PIO 0ATA0-2, SW DMA 00-2, MW DMA 0 ATA--2 (EIDE, Fast ATA, Fast IDE): 8 GB (24bit. ATA LBA), PIO 00-4, MW DMA 00-2 ATA--3 (EIDE): 128 GB (28bit LBA), S.M.A.R.T ATA ATA--4 (ATAPI ATA (ATAPI--4): UDMA 00-2, podpora ATAPI CDCDROM ATA--5 (ATAPI ATA (ATAPI--5): UDMA 00-4, 80žilový kabel ATA--6 (ATAPI ATA (ATAPI--6): 144 PB (144 000 000 GB 48bit LBA) ATA--7 (ATAPI ATA (ATAPI--7, SATA 150): UDMA 00-6, SATA
Přenosová rychlost PATA
Např. ATA 100 • • • •
Datová šířka rozhraní 16b = 2B Frekvence 25 MHz (DDR) 25 x 2 = 50 Mhz (ef) x 2B = 100 MB/s Číslo za označením UltraATA, Ultra DMA udává max. teoretickou přenosovou rychlost (100 = 100 MB/s) MB/s)
Problém paralelních přenosů = vysoké frekvence, délky kabelů a spojů.
ATA DM (ATA Disk Module)
speciálně navržené moduly pamětí flash, které je možné připojit přímo k datové sběrnici ATA. Vyznačují se velice nízkou spotřebou a minimálními rozměry
Serial ATA (SATA)
Díky pokrokům v metodě přenosu dat nazvané diferential signalling bylo možné zvýšit operační frekvenci rozhraní tak, aby dovolilo přenášet dostatečné množství dat sériovým způsobem SATA 1 - s pouze 1bitovou šířku, ale frekvenci 1500 MHz a to je tedy i výsledných 1,5 Gbit/s. Gbit/s. odlišné kódování přenosu • 10bitové, 10bitové, a proto můžeme také zmíněné přenosové rychlosti vyjádřit jako:
150 MB/s (1,5 Gb/s) 300 MB/s (3 Gb/s)
Verze SATA přenosový režim
maximální rychlost
standard
SATA 1 SATA 2 SATA 3
150 MB/s 300 MB/s 600 MB/s
SATA/150 SATA/300 SATA/600
•Další verze Serial ATA, běžně, ale chybně označovaná jako SATA II, dostala název SATA 3Gb/s. •Přišla s ní organizace SATA II - uskupení výrobců, kteří společně zpracovávali nové specifikace (odtud tedy pochází původ mýlky) • Sdružení se ale již raději přejmenovalo na SATA-IO (Serial ATA International Organization)
Konektory Serial ATA
Způsoby připojení - SATA
starší konektor pro připojení napájení
konektor SATA pro propojení se základní deskou
SATA konektor pro připojení napájení (novější způsob připojení napájení)
kabel SATA pro propojení disku a základní desky
Redukce IDE - SATA
eSATA (External SATA)
Rozhraní eSATA má také několik dalších odlišností • Nejdůležitější z nich je, že během probíhajícího přenosu zatěžuje procesor zcela minimálně (daleko méně než např.USB).
Oproti externím diskům s rozhraním USB 2.0 nebo IEEE1394 FireWire dokáže poskytnout plný výkon SATA a také podporu SMART. • Zapotřebí je k tomu v podstatě pouze eSATA kabel, jenž se připojí k eSATA konektoru v počítači, ke kterému již vede normální datový SATA kabel.
Konektory eSATA
•eSATA • Má lépe zpracovaný konektor kvůli častému připojování a odpojování disku (Hot Plug) •konstrukčně až na 500 zasunutí, oproti klasickému SATA (50 zasunutí) •Délka kabelu až 2 m
Technologie NCQ (Native Command Queuing) Přirozené řazení požadavků. Technologie ponechává rozhodování o pořádí čtení dat na logice disku a posloupnost čtení dat si seřadí tak, aby k tomu potřeboval co nejméně otáček a přesunů hlavy.
Další technologie SATA
Hot-Swap - dovoluje připojit a odpojit disk Hotza běhu počítače tak, aby je operační systém rozpoznal Staggered Spin Up - dokáže po startu počítače minimalizovat energetické nároky na zdroj. Dokáže řídit a ovládat postupný náběh všech pevných disků, které se tak nemusí rozběhnout všechny najednou Port Selector - umožňuje připojit dva řadiče k jednomu disku kvůli zamezení výpadku v případě poruchy jednoho z nich
Další technologie SATA
Port Multiplier slouží k tomu, abychom mohli s jedním řadičem obsloužit více pevných disků
SAS (Serial Attached SCSI)
pokračovatel SCSI rozhraní, v sériovém provedení, používá se u nejvýkonnějších serverových disků s rychlostmi otáčení ploten až 15 000 rpm. Konektor podobný SATA
FireWire - IEEE1394
vysokorychlostní sériová sběrnice vyvinutá společností Apple sloužící k připojení externích disků, rychlost dnes až 800 Mb/s (100 MB/s), pracuje se na 1600 Mb/s
SCSI (Small Computer System Interface)
vysokorychlostní paralerní rozhraní, používá se v serverech. Existuje ve více revizích Ultra320 SCSI nebo Ultra640 SCSI, číslo v názvu udává maximální rychlost v MB/s.
Způsoby připojení - SCSI SCSI ... Small Computer System Interface používá se především u serverů
konektor pro připojení k řadiči SCSI
kabel pro propojení disk a SCSI řadiče
Konerktory a kabely SCSI
Rozhraní USB
sériové rozhraní rychlost 1.5, 12, 480 Mb Mb/s, /s, 4.8Gb/s připojení zařízení až na vzdálenost 5 m možnost napájení z konektoru až 127 připojených zařízení podpora plug&play plug&play topologie založená na USB rozbočovačích (HUB), které zároveň prac.. jako opakovače (repeater – zesiluje signál) prac
Architektura
max. 7 hubů, max. 127 zařízení
Konektory
Typ A Typ „mini“
Typ B
Vývody konektoru
Číslo vývodu 1 2 3 4
Význam
Barva
+5 V Data – Data + GND
červená bílá zelená černá
Kabel
stíněný nebo nestíněný (pro Low Speed, max. délka 3 metry) data krouceným párem, napájení rovně stínění je připojeno jen na straně počítače k pinu GND, zařízení ho již nepřipojuje
Verze USB
1.1 • teoretická propustnost max. 12 Mb Mb/s /s
2.0 • teoretická propustnost max. 480 Mb Mb/s /s
Low Speed 1.5 Mb/s Full Speed 12 Mb/s High Speed
480 Mb Mb/s /s (60 MB/s)
3.0
• Super Speed - teoretická propustnost max. 4.8 Gb/s (600 MB/s), 8 vodičů (6 datových + 2 napájecí)
Rychlost je závislá na limitech technologie, množství Hubů na cestě, délce kabelu a konstrukci samotného zařízení. Reálná přenosová rychlost bývá sotva poloviční (2.0 – 30 MB/s, 3.0 – 60 MB/s)
Definice rychlosti zařízení
Zařízení mohou být připojena za chodu, je třeba jejich zařízení rozpoznat a určit rychlost, s jakou jsou schopna komunikovat. Řešení: změna napětí na některém z datových vodičů.
Low Speed
Full Speed
High Speed
Zapojeno stejně jako Full Speed a z počátku také tak komunikuje, zvýšení rychlosti softwarově. Zařízení USB 1.1 nemusí podporovat Full Speed Zařízení USB 2.0 nemusí podporovat High Speed
Přenos dat
není přenášen hodinový signál příjemce se synchronizuje podle dat kódování NRZI bit stuffing datové vodiče přenáší vzájemně negovaný signál (snížení vlivu rušení)
Kódování
0 – změna úrovně 1 – ponechání úrovně Na počátku přenosu syncsync-byte 00000001
Bit Stuffing
příjemce se synchronizuje podle dat nutno zajistit dostatečný počet změn po každých 66-ti jedničkách vložena nula příjemce nuly navíc odstraňuje paket obsahující víc než 6 jedniček za sebou je ignorován
Napájení z USB
hub dodává 4.75 – 5.25 V, max. pokles o 0.35 V zařízení odebírá max. 100 mA zařízení může požádat až o 500 mA mA,, pokud jsou k dispozici, dostane je zařízení může specifikovat, že potřebuje méně hub napájený po sběrnici je schopen dodávat max. 100 mA na port USB 3.0 – max. 900 mA • vylepšená správa napájení • existují 3 úsporné režimy
Organizace sběrnice
one-master, tj. většinou počítač, oneveškerá aktivita vychází od něj zařízení může zahájit přenos jen po vyzvání 1.0 a 2.0 – poloviční duplex 3.0 – plný duplex – lze komunikovat v obou směrech současně
USB – 3.0
Finální specifikace USB 3.0 (SuperSpeed) byla schválena
Mezi hlavní přednosti nového standardu USB 3.0 patří až 10x větší přenosová rychlost a lepší power management. 5GBit/s (oproti 480Mbit/s u USB 2.0) USB 3.0 používá 8 vodičů a tedy nutně i jiný typ konektoru. • 4 pro SuperSpeed, 2 pro ostatní (+ 2 napájení, celkem 8)
Kompatibilita USB 2.0 a 3.0
Pokud bude třeba připojit zařízení USB 2.0 ke konektoru USB 3.0 na PC bude vše v pořádku, opačně však všechny nové konektory do staršího USB 2.0 připojit nepůjdou. Zpětná kompatibilita je zajištěna tak, že konektor USB 3.0 "obsahuje" zachovaný starý konektor USB 2.0, do kterého lze zařízení USB 2.0 i připojit. Obráceně to však již nepůjde u všech typů konektorů.
USB 3.0
Oproti USB 2.0 přibyli dva diferenciální páry - SSTX (+/-) - twistovaný pár pro Super Speed (USB 3.0) ve směru vysílání a SSRX (+/-) twistovaný pár pro Super Speed (USB 3.0) ve směru příjmu. Dva vodiče D(+/-) slouží pro zpětnou kompatibilitu s USB 2.0 (standardní USB 2.0 sběrnice). Zbylé dva vodiče jsou napájecí.
Konektory typu B a micro USB
USB mass storage
Je to standard pro paměťová zařízení připojována k USB definovaný sdružením USB Implementers Forum Reálně je to sada komunikačních protokolů Problematika souvisí také s možností bootovatelnosti USB zařízení Aby mohlo být použito USB zařízení k bootování musí být sandard podporován BIOSem základní desky • (problém USB 3.0, BIOS zatím (u většiny zákl. desek) nepodporuje bootování přes USB 3.0)
http://hw.cz/teorie-a-praxe/art2569http://hw.cz/teoriepraxe/art2569-vyslavyslaspecifikace--usbspecifikace usb-30.html
