Serial ATA in-depth met de Seagate Barracuda V

Lost Circuits heeft een uitgebreid artikel online geplaatst over Serial ATA. Hoewel het artikel in eerste instantie draait om de nieuwe Seagate Barracude V, waarschijnlijk de eerste Serial ATA drive die op de markt komt, wordt het grootste gedeelte van het artikel in beslag genomen door een bespreking van de nadelen van de huidige parallelle IDE interface en de voordelen en verbeteringen die Serial ATA moet gaan brengen. De IDE interface en bijbehorende (brede) flatkabels is een verzameling van erfenissen en beperkingen uit het verleden. Daarom vond de industrie het tijd om een volledig nieuwe standaard te ontwikkelen om zodoende voorbereid te zijn op de snellere harddisks die in de toekomst zullen verschijnen. De problemen van de huidige parallelle IDE interface is de grote hoeveelheid aders in een kabel die, in combinatie met de hoge datadoorvoersnelheid en bijbehorende hoge kloksnelheid, een broeinest van elektrische stoorsignalen vormen.

Serial ATA verbeteringen

De nieuwe Serial ATA standaard moet daar verandering in gaan brengen. De specificaties zijn dan ook veel belovend voor de eerste incarnatie van deze standaard: 150MB/sec doorvoersnelheid, hot-pluggable, standaard foutcorrectie door middel van CRC en mogelijkheid tot Tagged Command Queuing. Tagged Command Queuing is in de eerste Serial ATA standaard nog niet verplicht. Dit zal pas gebeuren bij de introductie van de Serial ATA II standaard, waarvan de ontwikkeling op dit moment volop plaatsvindt.

Tagged Command Queuing maakt het mogelijk dat een Serial ATA apparaat de volgorde van de ontvangen commando's voor het ophalen en schrijven van data kan herschikken, waardoor deze op een efficiëntere wijze kunnen worden uitgevoerd. CRC (Cyclic Redundancy Checking) is een techniek die fouten in de data kan opsporen en reeds vele jaren wordt gebruikt in diverse toepassingen. De foutcontrole is een van de meest interessante verbeteringen die Serial ATA met zich meebrengt.

Een van de erfenissen uit het verleden van de huidige ATA standaarden is dat het kloksignaal in een aparte ader wordt verzonden. Het nadeel hiervan is dat er timingsproblemen kunnen ontstaan waardoor de klokpuls en de bijbehorende data op verschillende tijdstippen aankomen. Met de introductie van Serial ATA is ook dit veranderd. Serial ATA maakt gebruik van een zogenaamd 'embedded kloksignaal' wat inhoud dat de datasignalen tevens als referentie dienen voor de synchronisatie. Hiervoor zijn diverse protocollen ontwikkeld, omdat het noodzakelijk is dat er zoveel mogelijk een overgang tussen binair '0' en '1' moet plaatsvinden, ook al word er geen data verzonden (en er dus in feite alleen maar een reeks nullen verzonden wordt).

Bekabeling

Uiteraard zijn er ook nog de nodige fysieke verbeteringen. Met de introductie van Serial ATA kan eindelijk afscheid genomen worden van de airflow blokkerende flatcables. Deze worden vervangen door een kabel met slechts vier aders. Dit gaat uiteraard gepaard met de introductie van een nieuwe connector. Zoals eerder vermeld is Serial ATA 'hot-pluggable'. Om dit mogelijk te maken zijn de pinnen in de connector van verschillende lengte. Een probleem bij het hot-swappen van connectoren is dat er een kans bestaat dat door statische elektrischiteit het IDE apparaat in één keer naar de eeuwige jachtvelden wordt gestuurd. Om dit te voorkomen zijn de 'ground' pinnen in een Serial ATA connector het langst, zodat bij het aansluiten deze als eerste contact maken, waardoor eventuele statische elektriciteit veilig afgevoerd kan worden. Daarna zullen pas de data-pinnen verbindinge maken, waarna de drive zichzelf bekend kan maken aan het systeem.

Op één Serial ATA kabel kan slechts één drive worden aangesloten, in tegenstelling tot de huidige parallelle IDE kabels, waar op elke kabel twee drives kunnen worden aangesloten. Dit heeft als voordeel dat twee apparaten niet meer de beschikbare bandbreedte op een IDE controller hoeven te delen. Door de vermindering van het aantal aders in de kabel neemt ook het benodigd aantal printsporen op het moederbord af, wat weer een ruimtebesparing oplevert. Ook is er een nieuwe powerconnector ontworpen voor Serial ATA devices. De maximale lengte van een Serial ATA kabel mag volgens de specificaties maximaal 1 meter zijn. In de praktijk zal het echter geen enkel probleem blijken om langere kabels te gebruiken. Er zijn reeds testopstellingen gebouwd waarbij kabels van 2,5 meter werden gebruikt, waarvan de prestaties op hetzelfde niveau lagen als bij het gebruik van kortere kabels.

Seagate Barracuda SATA V

In het artikel wordt ook nog gekeken naar de Seagate Barracuda SATA V. Dit is een van de eerste Serial ATA drives die verkrijgbaar zal zijn. De prestaties van de drive zijn veelbelovend. In vrijwel alle benchmarks presteert deze drive beter dan de Maxtor D740X-6L waarmee de Seagate is vergeleken. De reviewer merkt hier terecht op dat de maximale doorvoersnelheid van Serial ATA implementaties (150MB/sec per connector) die tot nu toe verkijgbaar zijn theoretisch worden beperkt door de maximale doorvoersnelheid van de PCI bus (133MB/sec). Dit zal pas veranderen zodra er chipsets worden geïntroduceerd die standaard Serial ATA ondersteuning zullen bieden. Dit is op zijn vroegst pas begin volgend jaar zodra Intel met de ICH5 komt (die waarschijnlijk tegelijk met de Granite Bay zal worden geïntroduceerd) en AMD met chipsets voor de Hammer processors komt.

Reacties (56)

[marteltor]

Dat van die nieuwe stroomtoevoer wist ik niet.
Dit betekent dus dat als je volop van serialata gebruik wilt maken dat je een nieuw mobo, hd, en voeding nodig hebt

[loodgieter]

misschien dat er tegen die tijd wel weer een verloop stukje is bedacht voor de normale molex naar de nieuwe SATA-voedingaansluiting (noem het maar ff zo )

[Brainwaste]

Zo te zien kunnen er gewoon verloopstukjes gemaakt worden voor voedingen die nog niet van deze aansluitingen hebben.

Als de voedings connector van S-ATA vergelijkt met die van P-ATA zie je dat ze een rode en een zwarte draad verwisseld hebben. Waar zouden ze dat voor gedaan hebben vraag ik mij af.
Verder lijkt het net zo alsof er allemaal kleine pinnetjes in die connector zitten. Heeft er iemand toevallig een uitvergroting oid van deze connectors ??

[Verwijderd]

Hoezo nieuwe voeding

Hint: verloopstukje

[Soepster]

lees het artikel nog eens:

Zoals eerder vermeld is Serial ATA 'hot-pluggable'. Om dit mogelijk te maken zijn de pinnen in de connector van verschillende lengte. Een probleem bij het hot-swappen van connectoren is dat er een kans bestaat dat door statische elektrischiteit het IDE apparaat in één keer naar de eeuwige jachtvelden wordt gestuurd. Om dit te voorkomen zijn de 'ground' pinnen in een Serial ATA connector het langst, zodat bij het aansluiten deze als eerste contact maken, waardoor eventuele statische elektriciteit veilig afgevoerd kan worden. Daarna zullen pas de data-pinnen verbindinge maken, waarna de drive zichzelf bekend kan maken aan het systeem.

[Kristof]

Hetgeen jij aanhaalt, betreft niet de spanningsconnector, maar de data connector (zie de eerste figuur in het artikel)
Ook bij dataconnecties heb je ground-aansluitingen (dataoverdracht in kabels zijn immers ook electrische signalen). Het zijn deze groundconnectoren die langer zijn om statische electriciteit te vermijden voor hotplugable te zijn.

Als je de tweede figuur goed bekijkt, en de vergelijking tussen de kabels ziet, zie je dat ook de voedingsconnector van sata dezelfde draden bevat als de gewone molex-connector. Dus voor 99% zeker heb je dezelfde spanning etc, dus is het enkel de connector die verschilt, en dus met een verloopstukje op te lossen is.

[gp500]

echt wel nodig.
zoals in het artikel staat.


maar deze stekkers zijn volgens mij ook beter want de huidige willen er nog wel eens niet goed in zitten.

ik spreek uit ervaring!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

[boner]

die bekabeling issue is volgens moi niet zo errug belangrijk. SCSI haalt ook hoge snelheden met een nog net zo platte kabel.

wat ik eigenlijk wel zo jammer vind is dat er niet met1 voor optical is gekozen in plaats van electrisch. Dan hebbie met1 een standaard die echt alle nadelen van koper wegneemt zoals geringe afstanden, afluisteren (security) en ga zo maar door.

Notabene het meest langzaam evolurerende platform, mainframes, hebben al koper uitgebannen en is nu compleet op glas overgegaan. ESCON over glas ipv tag en bud

waarom de PC en mini wereld nou weer eens langzamer evolueren?

/* edit */
over de kosten. Als de (glas)kabeltjes in dezelfde volumina geproduceerd kunnen worden als nu S-ATA kabels komt het prijsnivo vast op gelijke hoogte met S-ATA kabels.

PCI-X is veul snchneller dan PCI van nu, dus de relatieve doorvboerscnhelheidswinst kan enorm zijn...

Met een beetje slimmigheid kun je zelfs alle intelligentie van de disk zoals buffer memory en zo naar de PC-controller verplaatsen waardoor je alleen maar de rauwe data hoeft over te miepen.

dan worden de disks goedkoper en dus alles weer nog beter, schneller en goedkoper.

/* edit */

[Olaf van der Spek]

Omdat optisch (veel) duurder is. En snelheid is niet het enige 'nadeel' van de oude kabels. Ook afstand is geen 'issue' meer met SATA dacht ik.

// edit
Optisch zal duurder blijven omdat er ook weer convertors nodig zijn van/naar elektrische signalen.

Er is vast een hele goede reden waarom dat niet wordt gedaan. En waarom zou het goedkoper zijn als die elektronica verhuist van disk naar controller?

[Beaves]

Afstand is nog steeds een issue, dat staat in de tekst duidelijk vermeld (lengte is maximaal 1 meter, maar 2,5m gaat ook goed).

Verder is het idd zo dat optisch veel duurder zou zijn voor een snelheidstoename van exact 0,0. Zo moeten zowel de HDD als de connector op het moederbord optisch werken, wat veel extra kosten met zich meebrengt.

Daarnaast is de PCI bus totdat er nieuwe chipsets uitkomen de bottleneck (maximaal 133MB/s) en zijn de HDD's toch niet zo snel dat ze gebruik kunnen maken van optische signalen, een HDD in zijn eentje zal voorlopig niet boven de 100MB/s komen (IDE dan, SCSI is een ander verhaal).

Dus optisch is absoluut geen alternatief IMO.

[Olaf van der Spek]

SATA is bedoeld voor internal storage. Is jouw kast 2 m hoog?

[Martin Sturm]

Glas is veel te duur en niet nodig.. naast de bekabeling moet je ook glas-elektrische-signaal converters hebben, die geld kosten. Alle intelligentie op de controller op het moederbord integreren is ongeveer het minst efficiente wat je kunt doen. De fysieke eigenschappen, en dus de aansturing, van elke schijf zijn anders. Wat ze nu doen met Tagged Command Queuing is een stap die de snelheid kan bevorderen, omdat de schijf de data op kan halen in de volgorde die hem het beste uitkomt, wat dus voor een groot deel afhangt van de fysieke bouw van de schijf. De beperkende factor is nu nog de PCI bus, maar dat is in wezen geen issue. Dat het nu nog zo is, komt omdat de Serial ATA controllers die nu verkrijgbaar zijn losse PCI kaarten zijn, of een losse chip die gebruik maakt van de PCI bus. Zodra er echter moederborden met een geïntegreerde SATA controller komen, zullen deze direct op de hogesnelheidsbussen die tussen north- en southbridges lopen (V-link e.d.) hun data kunnen dumpen, en is de PCI bus volledig overbodig.

[Grauw]

Heh, heb je wel eens geprobeerd glasvezel te buigen? Juist, dat kan maar tot een beperkte radius. Kortom, glasvezel is helemaal niet praktisch.


~Grauw

[_BladE2k_]

Misschien is het wel zo dat je protemonee niet zo graag zo snel wil mee evalueren.

Tot op de dag van vandaag is glas nog in verhouding veeel te duur om te gebruiken met standaard onderdelen zoals harde schijven e.d.

Dat lijkt me al een reden op zich om dan niet over te gaan op glas -> het is niet efficient. Daarbij is het ook zo dat glas (op dit moment) nog overkill is. Zelfs S-ATA is nu nog (te snel) zoals al in het artikel staat:

De reviewer merkt hier terecht op dat de maximale doorvoersnelheid van Serial ATA implementaties (150MB/sec per connector) die tot nu toe verkijgbaar zijn theoretisch worden beperkt door de maximale doorvoersnelheid van de PCI bus (133MB/sec).

/edit: tjah.. dan was je net 4 minuten te laat

[TG]

ik gok omdat dergelijke kabeltjes nogal duur zijn
en het is wat lastige op een mobo-tje te implementeren (ergo duurder)

maar het zal de volgende onvermijdelijk stap zijn, over een jaar of 10 denk ik

/edit
damn ik ben VRESELIJK traag... kmoet vortaan de pagina maar eens refreshen na het lezen voordat ik reageer

[BadRespawn]

"waarom de PC en mini wereld nou weer eens langzamer evolueren?"

zouden de kosten er iets mee te maken kunnen hebben?

[Denhomer]

Dit is wel een heel erg grote vooruitgang tegenover de huidige harde schijven waarbij de praktisch gehaalde doorvoersnelheden op +-60meg/s lagen. Ook zal dit een booster zijn om de netwerken naar gigiabit te veranderen, omdat deze bandbreedte nu ook degelijk benut kan worden.

[Maurits van Baerle]

Harddisks worden hier geen bitje sneller van hoor. De bus was al twee tot drie keer zo snel als de harddisk en dat verschil wordt nu alleen maar groter.

Ik vind dat er onterecht teveel op de snelheidstoename bij S-ATA wordt gefocussed. Er zijn zoveel mooiere en belangrijkere verbeteringen zoals hot-swappability, command queueing, langere kabellengtes, kleinere connectoren etc.

Als je echt zulke grote doorvoersnelheden nodig had voor bijvoorbeeld RAID had je toch al voor SCSI gekozen, daar is 320MB/S nu de limiet.

[Martin Sturm]

Door de implementatie van TCQ en het efficientere protocol zal de doorvoersnelheid van Serial ATA schijven wel degelijk iets hoger komen te liggen dan de huidige UDMA hd's. Veel zal het uiteraard niet zijn, maar het zal toch zeker helpen.

[Maurits van Baerle]

Het lezen van data van de platter is toch de echte beperking, zolang IDE schijven maar 7200RPM blijven draaien is er alleen met hogere dichtheden snelheidswinst te halen.

Wat jij aanhaalt kan inderdaad wel het lezen uit de cache versnellen maar daar lag toch al niet de bottleneck. Ik denk dat de snelheidswinst daarvan nauwelijks merkbaar is. Hooguit een ietsje lagere toegangstijd o.i.d.

[Verwijderd]

TCQ is er nou juist voor om het lezen van de platter zo efficient mogelijk te kunnen doen. Dit zou dus een positieve uitwerking moeten hebben op de random read/write performance van een HDD. Voor de sequentiele snelheden maakt het inderdaad niets uit nee, maar die zijn voor veel dingen toch minder interessant dan de random r/w.

[Kristof]

Als je een degelijk gigabit netwerk wil aanleggen, denk ik dat je wel eerder gebruik zal maken van een reeks scsi-schijven, of een goeie raid-opstelling, dan met een 'gewone' sata schijf.

Maar inderdaad zal het wel wat verbeteringen opleveren, ook voor de gewone thuispc, daar tegenwoordig de mobo's ook uitgerust worden met gigabit netwerkverbindingen onboard.

[rjvromans]

Ik koop gelijk 100 van die schijven.

Naar mijn mening is de gemiddelde doorvoersnelheid +- 30 Mb/sec.

[Verwijderd]

leuk artikel, maar dan zit ik met 2 vragen..:

Dit zal pas veranderen zodra er chipsets worden geïntroduceerd die standaard Serial ATA ondersteuning zullen bieden. Dit is op zijn vroegst pas begin volgend jaar zodra Intel met de ICH5 komt (die waarschijnlijk tegelijk met de Granite Bay zal worden geïntroduceerd) en AMD met chipsets voor de Hammer processors komt.

hoezo ? de KT400 heeft 't toch ook ? op de A7V8X zit ook Serial ATA..

Op één Serial ATA kabel kan slechts één drive worden aangesloten

maar je kunt dan toch wel doorlussen hoop ik ?

[bobsnl]

hoezo ? de KT400 heeft 't toch ook ? op de A7V8X zit ook Serial ATA..

Neen, de KT400 heeft geen ondersteuning voor S-ATA. Op de ASUS A7V8X komt de S-ATA via de Promise-controler. Overigens hebben niet alle A7V8X S-ATA ondersteuning (S-ATA is dus optioneel).

maar je kunt dan toch wel doorlussen hoop ik ?

Je kan niet doorlussen, maar elke S-ATA controller heeft gewoon 2 aansluitingen.

[Verwijderd]

Waarom zou IDE niet sneller kunnen terwijl SCSI al op de U320 standaard zit? Ligt het aan de kabels of aan de implementatie van IDE zelf? En dat hot pluggable... SCA connectoren zijn al jaren bekend. Denk zoizo niet dat hot pluggable in de thuisgebruikers scene gebruikt gaat worden.. Niemand gaat z'n kast openschroeven en een hdd vervangen als alles nog onder spanning staat

[Verwijderd]

Lijkt me wel ideaal voor harddisk brackets anders...

[_BladE2k_]

IDE Zou wel sneller gemaakt kunnen worden, echter zal dat niet zomaar lukken met de huidige implementatie van IDE, daarom hebben ze nu ook S-ATA.

SCSI is wel betrouwbaarder/sneller in bepaalde situaties, maar ook veel duurder. Hier komt dus ook het kostenplaatje om de hoek kijken.

[Verwijderd]

Denk zoizo niet dat hot pluggable in de thuisgebruikers scene gebruikt gaat worden.. Niemand gaat z'n kast openschroeven en een hdd vervangen als alles nog onder spanning staat

Wel als je je hdd's in bay's hebt zitten, dan is het alleen maar verrekte handig vooral met bijv. videobewerking waarbij je veel schijfruimte nodig hebt.

[SGIaddict]

Volgens mij is die Tagged Command Queuing afkomstig van SCSI. Ze hadden er beter een hele SCSI implementatie van kunnen maken, zoals FireWire, in plaats van een slap aftreksel. Ik had gehoopt dat je die harde schijven gewoon kon daisychainen, want je bent nu afhankelijk van hoeveel connectoren er op een mobo zitten . Ik schat dat het er zo rond de 4 zijn.

[tweakerbee]

Helaas. Dat is waarschijnlijk toch te duur geweest. Als je geinteresseerd bent in dergelijke opties zul je toch richting SCSI moeten gaan denken.
De kosten liggen (vanzelfsprekend) dan ook wat hoger, maar voor de professionele gebruiker is dat het wel waard.

[Martin Sturm]

Daisychainen brengt ook nadelen met zich mee. In feite is het nu gewoon een Point-to-point protocol waarbij verder geen bandbreedte gedeelt hoeft te worden, en derhalve elk apparaat de maximale bandbreedte tot zijn beschikking heeft. ATA schijven zijn bedoeld voor de desktop en moeten daarom niet te duur zijn

TCQ is inderdaad afkomstig van SCSI.

[Leon T]

Een zeer duidelijk en helder artikel

De reviewer merkt hier terecht op dat de maximale doorvoersnelheid van Serial ATA implementaties (150MB/sec per connector) die tot nu toe verkijgbaar zijn theoretisch worden beperkt door de maximale doorvoersnelheid van de PCI bus (133MB/ sec).

Hoe zit het met de doorvoersnelheid van de HD zelf? Nog niet veel hds gezien die een doorvoersnelheid halen van 133MB/sec.

[Verwijderd]

Ik denk niet dat al die 133MB echte PURE data is, maar ook een boelke instructies en wat andere mikmak, status, etc.

[xAn52]

Plus... de S-ATA zit niet aan de PCI bus alszodanig, maar rechtsreeks aan je southbridge. Ergo de 133MB/s limiet gaat daar niet voor op.

[bobsnl]

Nee hoor, S-ATA zit net zo hard aan de PCI-bus verbonden zoals nu de parallel-ATA controllers. Overigens worden deze controller in de chipsetblokschema's meestal wél rechtsstreeks aan de southbridge getekend (in feite onjuist dus).

[Verwijderd]

Eindelijk een standaard die naar de toekomst kijkt en niet zonodig backwards compatible (x86 architectuur draait ongetwijfeld nog steeds DOS 3.0) moet blijven. Hulde!

[Verwijderd]

het is backwards compatible

[Verwijderd]

Eh... Ik denk niet dat ik een gewone ATA drive op een serial ATA connectie kan prikken? Dus niet backwards compatible (of loop ik nou gigantisch te blaten? nee toch?)

[bobsnl]

Een gewone U-ATA drive kan je dus wel op een S-ATA controller aansluiten mbv een speciaal verloopstukje.

[_BladE2k_]

Het is niet zozeer backwards compatible, maar wat hij bedoelt is dat er mogelijk wel converters voor gemaakt worden.

Dat maakt het dus dan wel een beetje 'backwards' compatible imo.

[Verwijderd]

Maar als ik het goed begrijp, komen er 80 draadjes uit een gewone UltraATA drive en 4 uit een Serial ATA drive. Dan zitten er toch altijd te weinig aansluitingsmogelijkheden op een SerialATA poort?

[Verwijderd]

Er zijn idd convertors, waardoor je U-ATA schijven op S-ATA kan aansluiten. De ABit IT7-MAX2 (met S-ATA) levert er zelfs een convertor bij!

Zie ook:
http://www.tweakers.net/nieuws/23261

[xiphoid]

ALT txt van plaatje:

Ultra ATA en Serial ATA naast elkaar...

maar, vlnr zou je toch zeggen dat het eerst serial is..

[veldmuis]

yups, en die molex die naast de UltraATA kabel ligt is een male, en in een HD stop je voor zover ik weet een female

[Vaudtje]

Dit is voor de orientaalse tweakertjes

[Verwijderd]

Zie hier voor een plaatje van zo'n SATA <- ATA verloopstukje:
http://www.lostcircuits.com/advice/sata150/poweradapter.jpg