Перспективы интерфейса Sеriаl АТА

Перспективы интерфейса Sеriаl АТА 

Интерфейс Sеriаl АТА является хост-центрическим, в нем определяется только взаимодействие хоста с каждым из подключенных устройств, а взаимодействие между ведущим и ведомым устройствами, свойственное традиционному интерфейсу АТА, исключается. Программно хост видит множество устройств, подклю­ченных к контроллеру, как набор каналов АТА, у каждого из которых имеется единственное ведущее устройство. Имеется возможность эмуляции пар устройств (ведущее  -  ведомое) на одном канале, если такая необходимость возникнет. Про­граммное взаимодействие с устройствами Sеriаl АТА практически совпадает с прежним, набор команд соответствует АТА/АТАРI-5.

В то же время аппаратная реализация хост-адаптера Sеriаl АТА сильно отличается от интерфейса АТА. В параллельном интерфейсе АТА хост-адап­тер был простым средством, обеспечивающим программное обращение к регист­рам, расположенным в самих  подключенных устройствах. В Sеriаl АТА ситуация иная: хост-адаптер имеет блоки так называемых «теневых» регистров, совпадающих по назначению с обычными регистрами устройств АТА. Каждому подключенному устройству соответствует свой набор регистров. Обраще­ния к этим теневым регистрам вызывают процессы взаимодействия хост-адапте­ра с подключенными устройствами и исполнение команд.

Каждое устройство, подключенное к адаптеру Serial ATA, представляется тремя блоками регистров, два из которых соответствуют традиционным регистрам ATA и называются «теневыми», третий блок является новым. Привязка адре­сов блоков к адресному пространству хоста стандартом не регламентируется. Для PСI-контроллера блоки задаются регистрами конфигурационного пространства и «теневые» регистры могут располагаться по стандартным адресам ATA.

Новый блок регистров SCR. Новый блок регистров SCR (Serial ATA Status and Control registers) состоит из 16 смежных 32-разрядных регистров SCR0-SCR15, из которых пока определены лишь 3 (остальные пока зарезервированы).

Регистр SStatus (SCR0)  -  регистр текущего состояния интерфейса хост адаптера (только чтение).

Биты [3:0]  -  поле DET, подключение устройств:

0000  -  устройство не обнаружено, физической связи нет;

0001  - устройство обнаружено, но физическая связь не установлена;

0011  - устройство обнаружено, физическая связь установлена;

0100  -  устройство отключено (запретом интерфейса или запуском внутрен­него теста).

Биты [7:4]  -  SPD, скорость:

0000  -  нет согласованной скорости (устройство не подключено или связь не установлена);

0001  -  согласована скорость 1-го поколения.

Биты [11:8]  -  поле IPM, состояние энергопотребления интерфейса:

0000  -  устройство не обнаружено, физической связи нет;

0001  -  интерфейс в активном состоянии;

0010  -  интерфейс в состоянии PARTIAL;

0110  -  интерфейс в состоянии SLUMBER.

Остальные биты и значения полей зарезервированы.

Регистр SError (SCR1)  -  регистр диагностической информации, относящейся к ин­терфейсу. В регистре представлены ошибки, накапливающиеся с момента последней очистки регистра. Регистр очищается операцией сброса, отдельные биты можно сбрасывать операцией записи в регистр (единицы в позициях сбрасываемых бит).

Биты [15:0]  -  поле ERR, ошибки, обрабатываемые обычным программным обеспечением:

бит 9  -  С  -  устойчивая неисправимая ошибка связи или нарушение целост­ности данных (может возникать при неправильном подключении, отказе или отключении устройства);

бит 11  -  Е  -  внутренняя ошибка, обнаруженная хост-адаптером (если ошибка повторяется после сброса, она может быть признаком несовмести­мости адаптера и устройства);

бит 0  -  I  -  исправленное нарушение целостности данных (не требует дей­ствий со стороны программного обеспечения, но может учитываться, например, для принятия ре­шения о снижении скорости);

бит 1  -  М  -  исправленная ошибка связи (может возникать при временном отключении устройства, потере синхронизации, не требует действий со сто­роны программного обеспечения);

бит 10  -  Р  -  протокольная ошибка, требует сброса интерфейса и повтора операции (в случае устойчивости может быть признаком несовместимости устройства и адаптера);

бит 8  -  Т  -  не исправленное нарушение целостности данных, требует по­втора операции.

Биты [31:16]  -  поле DIAG, используемое диагностическим программным обеспечением:

бит 19  -  В  -  ошибка декодирования 10В/8В;

бит 21  -  С  -  ошибка CRC на канальном уровне;

бит 20  -  D  -  ошибка паритета блоков данных (Disparity);

бит 26  -  F - неопознанный тип FIS (ошибка, обнаруженная на транспорт­ном уровне при корректном CRC-коде);

бит 17  -  I  -  внутренняя ошибка физического уровня интерфейса;

бит 16 - N - сигнал готовности физического уровня менял состояние;

бит 22  -  Н  -  ошибка подтверждения кадров (может возникать как следствие ошибок В, С, D);

бит 23 - S  -  ошибка последовательности состояний канального уровня;

бит 24 - Т  -  ошибка на транспортном уровне;

бит 18  -  W  -  обнаружен пробуждающий сигнал Соmm Wake.

Остальные биты зарезервированы.

Регистр SControl (SCR2)  -  регистр управления интерфейсом (запись и чтение).

Биты [3:0]  -  поле DET, управление обнаружением и инициализацией устройств:

0000  -  нет действий;

0001  -  инициализация и установление соединения (эквивалентно аппарат­ному сбросу);

0100  -  запрет интерфейса и перевод физического уровня в режим Offline.

Биты [7:4]  -  поле SPD, задает ограничение на скорость при согласовании со­единений:

0000  -  нет ограничений;

0001  -  скорость не выше 1-го поколения.

Биты [11:8]  -  поле IPM, управление энергорежимом интерфейса:

0000  -  нет ограничений;

0001  -  запрет перехода в состояние PARTIAL,

0010  -  запрет перехода в состояние SLUMBER;

0011  -  запрет перехода в состояние PARTIAL и SLUMBER.

Остальные биты и значения полей зарезервированы.

Технологии интерфейса Serial ATA тeopeтичecки cпocoбны yдoвлeтвopить вce пoтpeбнocти жecткиx диcкoв в cкopocти пepeдaчи нa длительную перспективу, пока не будут предложены архитектуры дисковых подсистем нового типа, программно не совместимые с РАТА,  что возможно увеличит шансы PCI Express в качестве альтернативы SATA.

Современные тенденции таковы, что шина PCI Express должна вскоре прийти на смену интерфейсу SATA 6 Гбит/с повсеместно – это заложено в наиболее свежей версии спецификации SATA 3.2. Дальнейшее развитие SATA предполагает, что SSD для настольных систем сохранят своё привычное исполнение, но будут подключаться по специальному интерфейсу SATA Express, который введёт в обращение новый тип разъёмов и кабелей. При этом SATA Express объединяет два интерфейса SATA 6 Гбит/с (они нужны для обратной совместимости со старыми накопителями) и несколько линий PCI Express. Порты SATA Express первого поколения, которые могут присутствовать в настоящее время на материнских платах на базе набора логики Intel Z97, предполагают использование двух линий PCI Express второго поколения, что означает рост пиковой пропускной способности современной реализации SATA Express до 1 Гбайт/с. Второй, предусмотренный спецификацией вариант подключения накопителей по шине PCI Express – это специализированные слоты M.2 (также известные как NGFF), ориентированные в первую очередь на мобильные применения. Такие слоты, имеющие сравнительно небольшой размер, и потому идеально подходящие для тонких и ультратонких ноутбуков, объединяют один интерфейс SATA 6 Гбит/с и несколько линий PCI Express.