Interface de bus informatique interne

le interface de bus informatique interne définit les moyens physiques et logiques par lesquels les lecteurs internes (tels que les disques durs, les lecteurs optiques, ...) se connectent au PC. Un PC moderne utilise une ou les deux interfaces suivantes:

Série ATA ( SATA ) est une technologie plus récente qui remplace ATA. SATA présente plusieurs avantages par rapport à ATA, notamment des câbles et des connecteurs plus petits, une bande passante plus élevée et une plus grande fiabilité. Bien que SATA et ATA soient incompatibles aux niveaux physique et électrique, des adaptateurs sont facilement disponibles qui permettent aux disques SATA d'être connectés aux interfaces ATA et vice versa. SATA est généralement compatible avec ATA au niveau logiciel, ce qui signifie que les pilotes ATA du système d'exploitation fonctionnent avec des interfaces et des disques durs SATA ou ATA. Figure 7-2 montre deux interfaces SATA, au-dessus et en dessous du cristal d'horloge de 32,768 kHz au centre. Notez que chaque connecteur d'interface est doté d'un corps en forme de L, ce qui empêche le câble SATA d'être connecté à l'envers.

Figure 7-2: Interfaces SATA

Interface de petit système informatique (SCSI)

le Petite interface de système informatique ( SCSI ) est généralement prononcé flou , mais parfois sexy . SCSI est utilisé dans les serveurs et les stations de travail haut de gamme, où il offre deux avantages: des performances améliorées par rapport à ATA et SATA dans des environnements multitâches et multi-utilisateurs, et la possibilité de connecter en série plusieurs disques sur une seule interface. Bien que nous ayons précédemment recommandé SCSI pour les systèmes de bureau hautes performances, le coût très élevé des disques SCSI et des contrôleurs hôtes et le rétrécissement de l'écart de performances entre SCSI et SATA nous ont conduit à retirer cette recommandation.

AT Attachement ( elles ou ils ), prononcée sous forme de lettres individuelles, était de loin l'interface de disque dur la plus utilisée sur les PC du début des années 1990 à 2003. ATA est parfois appelé Parallèle ATA ou PATA , pour le différencier du plus récent Série ATA ( SATA ) interface. ATA est toujours utilisé dans les nouveaux systèmes, bien qu'il soit remplacé par SATA. ATA est aussi souvent appelé ICI ( Integrated Drive Electronics ). Figure 7-1 montre deux interfaces ATA standard, situées à leur position habituelle sur le bord avant d'une carte mère. Notez que chaque connecteur d'interface comporte une broche manquante dans la rangée supérieure et une encoche dans le carénage du connecteur en bas.

Figure 7-1: Interfaces ATA standard

ATA VERSUS ATAPI

Techniquement, seuls les disques durs sont des périphériques ATA. Les lecteurs optiques, les lecteurs de bande et les périphériques similaires qui se connectent aux interfaces ATA utilisent une version modifiée des protocoles ATA appelée ATAPI ( Interface de paquet ATA ). En termes pratiques, cela fait peu de différence, car vous pouvez connecter un disque dur ATA, un périphérique ATAPI ou les deux en même temps à n'importe quelle interface ATA.

Tous les câbles ATA de bureau ont trois connecteurs à 40 broches: un qui se connecte à l'interface ATA et deux qui se connectent aux lecteurs ATA / ATAPI. Les câbles ATA sont disponibles en trois variétés:

Un câble ATA standard utilise un câble plat à 40 fils et des connecteurs à 40 broches dans les trois positions. Les 40 conducteurs se connectent aux trois connecteurs. La seule vraie variation, autre que la qualité du câble, est le positionnement des trois connecteurs. Les deux connecteurs de périphérique sur un câble ATA standard sont situés plus près d'une extrémité du câble. L'un ou l'autre des lecteurs peut être connecté à l'un ou l'autre des connecteurs de lecteur. Un câble ATA standard peut être utilisé avec n'importe quel périphérique ATA / ATAPI via UltraATA-33 (UDMA Mode 2). Si un câble ATA standard est utilisé pour connecter un appareil UltraATA-66 (UDMA Mode 4) ou plus rapide, cet appareil fonctionne correctement, mais revient à fonctionner en mode UDMA 2 (33 Mo / s). Un câble ATA standard nécessite la configuration de cavaliers maître / esclave pour les appareils connectés.

Notez que les câbles ATA standard ne sont plus si `` standard '' (puisqu'ils sont maintenant tous prêts assez vieux). La plupart des ordinateurs qui ont encore des interfaces ATA seront probablement de type UltraDMA.

Un câble standard / CSEL ATA est identique à un câble ATA standard sauf que la broche 28 n'est pas connectée entre le connecteur de lecteur central et le connecteur de lecteur d'extrémité. Un câble standard / CSEL ATA prend en charge le cavalier maître / esclave ou le cavalier CSEL pour les appareils connectés. La position du connecteur est significative sur un câble standard / CSEL. Le connecteur d'interface sur un câble CSEL est étiqueté ou est d'une couleur différente de celle des connecteurs de lecteur. Le connecteur central est destiné au périphérique maître et le connecteur d'extrémité opposé au connecteur d'interface est destiné au périphérique esclave.

Un UltraDMA ( UDMA ) utilise un câble plat à 80 fils et des connecteurs à 40 broches dans les trois positions. Les 40 fils supplémentaires sont des fils de terre dédiés, chacun affecté à l'une des 40 broches ATA standard. Un câble UDMA peut être utilisé avec n'importe quel périphérique ATA / ATAPI et devrait être utilisé pour un fonctionnement plus fiable, mais il est requis pour de meilleures performances avec les périphériques UltraATA-66, -100 et -133 (modes UDMA 4, 5 et 6, respectivement). Tous les câbles UDMA sont des câbles CSEL et peuvent être utilisés en mode de sélection de câble ou en mode maître / esclave. Les connecteurs à code couleur n'étaient pas spécifiés pour les câbles ATA antérieurs.

Étant donné qu'un câble UltraDMA est requis pour un fonctionnement UltraATA-66 ou plus rapide, le système doit disposer d'un moyen de détecter si un tel câble est installé. Cela se fait en mettant à la terre la broche 34 dans le connecteur bleu, qui se connecte à l'interface. Les câbles ATA à 40 fils ne mettant pas à la terre la broche 34, le système peut détecter au démarrage si un câble à 40 ou 80 fils est installé.

UN MOUTON EN VÊTEMENT DE LOUP

Gardez les câbles CSEL à 40 fils non étiquetés séparés des câbles standard. Si vous remplacez un câble CSEL par un câble standard, les lecteurs qui sont pontés en tant que maître ou esclave fonctionnent correctement. Si vous remplacez un câble standard par un câble CSEL et que vous connectez un lecteur avec cavalier CSEL à ce câble, il fonctionnera correctement en tant que maître. Mais si vous connectez deux lecteurs CSEL à un câble standard, les deux fonctionnent en tant que maître, ce qui peut entraîner des problèmes subtils ou (plus probablement) le système ne pouvant accéder à aucun lecteur. La meilleure règle est de ne jamais utiliser de câble à 40 fils pour connecter un disque dur.

TOUS LES CÂBLES CSEL NE SONT PAS LES MÊMES

Notez la différence entre l'utilisation d'un câble CSEL à 40 fils et un câble à 80 fils pour le fonctionnement CSEL. Bien que tous les câbles Ultra DMA prennent en charge les lecteurs jumelés en tant que maître / esclave ou CSEL, cela ne signifie pas que vous pouvez remplacer librement un câble 80 fils par un câble 40 fils. Si les lecteurs sont jumelés en tant que maître / esclave, la substitution d'un câble à 80 fils fonctionne très bien. Cependant, si les lecteurs sont jumelés en tant que CSEL, le remplacement d'un câble CSEL à 40 fils par un câble à 80 fils entraîne l'échange des paramètres des lecteurs. Autrement dit, le lecteur qui était maître sur le câble à 40 fils devient esclave sur le câble à 80 fils, et vice versa.

Mode PIO et mode DMA

ATA définit deux classes de mode de transfert, appelées Mode PIO ( Mode E / S programmé ) et Mode DMA ( Mode d'accès direct à la mémoire ). Les transferts en mode PIO sont beaucoup plus lents et nécessitent que le processeur arbitre les transferts entre l'appareil et la mémoire. Les transferts en mode DMA sont beaucoup plus rapides et se produisent sans intervention du processeur. Si l'un des périphériques sur un canal ATA utilise un mode PIO, les deux périphériques doivent le faire. Cela paralyse le débit et impose une lourde charge au processeur, embourbant le système à chaque fois que le lecteur est accédé.

Tous les périphériques ATA et ATAPI modernes prennent en charge le mode DMA, mais pour la compatibilité descendante, la plupart peuvent être configurés pour utiliser le mode PIO. L'utilisation du mode PIO est une erreur. Lorsque vous mettez à niveau un système, si vous trouvez des disques qui ne prennent en charge que le mode PIO, remplacez-les. De toute façon, seuls les très vieux disques durs et lecteurs optiques sont limités au mode PIO, donc leur remplacement est une évidence.

Compatibilité entre les anciens et les nouveaux périphériques IDE

À quelques exceptions près, il n'y a pas de conflit de compatibilité pure et simple entre les nouveaux périphériques ATA et les anciennes interfaces ATA ou vice versa. Les disques plus récents ne peuvent pas offrir leurs meilleures performances lorsqu'ils sont connectés à une ancienne interface ATA, tout comme une nouvelle interface ne peut pas améliorer les performances d'un disque plus ancien. Mais vous pouvez connecter n'importe quel lecteur ATA ou ATAPI à n'importe quelle interface ATA avec l'assurance qu'il fonctionnera, mais peut-être pas de manière optimale.

Cela dit, vous ne devez pas utiliser de périphériques PIO âgés sur la même interface qu'un périphérique DMA. Les deux appareils fonctionneront, mais le débit du périphérique DMA sera paralysé. Si vous mettez à niveau un système sur lequel un périphérique en mode PIO est installé, reconfigurez-le si possible pour DMA. Sinon, remplacez-le par un périphérique compatible DMA.

Notez également qu'une interface ne prend en charge qu'un seul mode DMA ou UltraDMA (UDMA) à la fois. Par exemple, si vous connectez un graveur DVD Plextor PX-716A UDMA Mode 4 (66,6 Mo / s) et un disque dur Maxtor UDMA Mode 6 (133 Mo / s) à la même interface ATA, le disque dur fonctionne en UDMA Mode 4 à 66 Mo / s, ce qui peut entraver le débit du disque dur. De même, si vous installez un graveur de DVD Plextor PX-740A, qui prend en charge le mode UDMA 2 (33 Mo / s) comme mode le plus rapide, le débit du disque dur est paralysé à seulement 33 Mo / s.

Avant que les interfaces et les disques SATA ne deviennent courants, ATA était utilisé presque universellement pour connecter des disques durs. Aujourd'hui encore, des centaines de millions de PC sont équipés de disques durs ATA. Ce nombre diminuera inévitablement à mesure que les systèmes plus anciens seront mis à niveau et remplacés, mais ATA restera avec nous pendant des années.

La spécification ATA d'origine définissait une interface unique prenant en charge un ou deux disques durs ATA. Au début des années 1990, presque tous les systèmes avaient deux interfaces ATA, chacune prenant en charge jusqu'à deux disques durs ATA ou périphériques ATAPI. Ironiquement, nous avons bouclé la boucle. De nombreuses cartes mères actuelles fournissent plusieurs interfaces SATA, mais une seule interface ATA.

Si un système possède deux interfaces ATA, l'une est définie comme interface ATA principale et l'autre comme le interface ATA secondaire . Ces deux interfaces sont fonctionnellement identiques, mais le système attribue une priorité plus élevée à l'interface principale. En conséquence, le disque dur (un périphérique de haute priorité) est généralement connecté à l'interface principale, l'interface secondaire étant utilisée pour les lecteurs optiques et autres périphériques de priorité inférieure.

LES MAÎTRES SONT DES MAÎTRES ET LES ESCLAVES SONT DES ESCLAVES
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Lorsque vous pontez un périphérique maître ou esclave, le périphérique assume ce rôle quelle que soit la position à laquelle il se connecte sur le câble ATA. Par exemple, si vous jumelez un périphérique en tant que maître, il fonctionne comme maître, qu'il soit connecté au connecteur de lecteur à l'extrémité du câble ATA ou au connecteur de lecteur au milieu du câble ATA.

Chaque interface ATA (souvent appelée vaguement un Canal ATA ) peut avoir zéro, un ou deux périphériques ATA et / ou ATAPI connectés. Chaque périphérique ATA et ATAPI possède un contrôleur intégré, mais ATA n'autorise (et ne requiert) qu'un seul contrôleur actif par interface. Par conséquent, si un seul périphérique est connecté à une interface, ce périphérique doit avoir son contrôleur intégré activé. Si deux périphériques sont connectés à une interface ATA, un périphérique doit avoir son contrôleur activé et l'autre doit avoir son contrôleur désactivé.

Dans la terminologie ATA, un appareil dont le contrôleur est activé est appelé Maître celui dont le contrôleur est désactivé est appelé un trimer (ATA est antérieur à la rectitude politique). Dans un PC avec deux interfaces ATA, un appareil peut donc être configuré de l'une des quatre manières suivantes: maître primaire, esclave primaire, maître secondaire , ou esclave secondaire . Les périphériques ATA / ATAPI sont affectés en tant que maître ou esclave en définissant des cavaliers sur le périphérique, comme indiqué dans Figure 7-3 .

Figure 7-3: Configuration du cavalier maître / esclave sur un lecteur ATA

Lorsque vous décidez comment allouer des périphériques entre deux interfaces et choisissez le statut du maître ou de l'esclave pour chacune, suivez les instructions suivantes:

Attribuez toujours le disque dur principal comme maître principal. Ne connectez pas un autre appareil à l'interface ATA principale à moins que les deux positions sur l'interface secondaire ne soient occupées.
ATA interdit les E / S simultanées sur une interface, ce qui signifie qu'un seul appareil peut être actif à la fois. Si un périphérique lit ou écrit, l'autre périphérique ne peut ni lire ni écrire tant que le périphérique actif n'a pas cédé le canal. L'implication de cette règle est que si vous avez deux périphériques qui doivent effectuer des E / S simultanées, par exemple, un graveur de DVD que vous utilisez pour dupliquer des DVD à partir d'un lecteur de DVD-ROM, vous devez placer ces deux périphériques sur des interfaces distinctes.
Si vous connectez un périphérique ATA (un disque dur) et un périphérique ATAPI (par exemple, un lecteur optique) à la même interface, définissez le disque dur comme maître et le périphérique ATAPI comme esclave.
Si vous connectez deux périphériques similaires (ATA ou ATAPI) à une interface, peu importe quel périphérique est maître et quel esclave. Il existe cependant des exceptions à cette directive, en particulier avec les appareils ATAPI, dont certains veulent vraiment être maître (ou esclave) en fonction de l'autre appareil ATAPI connecté au canal.
Si vous connectez un appareil plus ancien et un appareil plus récent à la même interface ATA, il est généralement préférable de configurer l'appareil le plus récent en tant que maître, car il est susceptible d'avoir un contrôleur plus performant que l'ancien appareil.
Évitez de partager une interface entre un appareil compatible DMA et un appareil uniquement PIO. Si les deux périphériques sur une interface sont compatibles DMA, les deux utilisent DMA. Si un seul périphérique est compatible DMA, les deux périphériques sont obligés d'utiliser PIO, ce qui réduit les performances et augmente considérablement l'utilisation du processeur. De même, si les deux appareils sont compatibles DMA, mais à des niveaux différents, l'appareil le plus capable est forcé d'utiliser le mode DMA le plus lent. Remplacez les périphériques uniquement PIO si possible.

Pour être en mesure de déterminer le réglage correct des cavaliers, vous devez vous assurer que vous connectez le lecteur au connecteur approprié.

Pour les câbles ATA standard, voici comment cela fonctionne:

Tous les connecteurs sont noirs. L'un ou l'autre des lecteurs peut être connecté à l'un ou l'autre des connecteurs de lecteur. Généralement, vous placez le périphérique maître au niveau du connecteur central du câble et vous placez l'esclave à l'extrémité du câble. Voir ici

La plupart des lecteurs ATA / ATAPI fournissent un cavalier de sélection de câble (CS ou CSEL) en plus des cavaliers maître / esclave standard. Si vous pontez un lecteur en tant que maître (ou esclave), ce lecteur fonctionne en tant que maître (ou esclave) quel que soit le connecteur auquel il est connecté sur le câble ATA. Si vous pontez un variateur en tant que CSEL, la position du variateur sur le câble détermine si le variateur fonctionne en tant que maître ou esclave.

CSEL a été introduit comme un moyen de simplifier la configuration ATA. L'objectif était que les disques puissent simplement être installés et retirés sans changer de cavalier, sans possibilité de conflit dû à des paramètres de cavalier incorrects. Bien que CSEL existe depuis de nombreuses années, ce n'est qu'au cours des dernières années qu'il est devenu populaire auprès des fabricants de systèmes.

L'utilisation de CSEL nécessite les éléments suivants:

Si un lecteur est installé sur l'interface, ce lecteur doit prendre en charge et être configuré pour utiliser CSEL. Si deux lecteurs sont installés, les deux doivent prendre en charge et être configurés pour utiliser CSEL
L'interface ATA doit prendre en charge CSEL. Les très anciennes interfaces ATA ne prennent pas en charge CSEL et traitent tout lecteur configuré comme CSEL comme un esclave.
Le câble ATA doit être un câble CSEL spécial. Malheureusement, il existe trois types de câbles CSEL:
- Un câble CSEL à 40 fils diffère d'un câble ATA à 40 fils standard en ce que la broche 28 est connectée uniquement entre l'interface ATA et la première position d'entraînement sur le câble (le connecteur du milieu). La broche 28 n'est pas connectée entre l'interface et la deuxième position d'entraînement (le connecteur d'extrémité sur le câble). Avec un tel câble, le lecteur connecté au connecteur central (avec la broche 28 connectée) est maître, le lecteur connecté au connecteur le plus éloigné de l'interface (avec la broche 28 non connectée) est esclave.
- Tous les câbles ATA à 80 fils (Ultra DMA) prennent en charge CSEL, mais avec exactement l'orientation opposée du câble CSEL standard à 40 fils que nous venons de décrire. Avec un tel câble, le lecteur connecté au connecteur central (avec la broche 28 non connectée) est esclave, le lecteur connecté au connecteur le plus éloigné de l'interface (avec la broche 28 connectée) est maître. C'est en fait un meilleur arrangement, bien qu'un peu non intuitif, comment un fil peut-il être connecté au connecteur d'extrémité mais pas à celui du milieu? car le câble CSEL standard à 40 fils place le lecteur maître sur le connecteur du milieu. Si un seul lecteur est installé sur ce câble, cela laisse un long «tronçon» de câble suspendu sans que rien ne soit connecté. Électriquement, c'est une très mauvaise idée, car un câble sans terminaison permet la formation d'ondes stationnaires, augmentant le bruit sur la ligne et altérant l'intégrité des données.
- Un câble en Y CSEL à 40 fils place le connecteur d'interface au milieu avec un connecteur de lecteur à chaque extrémité, un maître étiqueté et un esclave. Bien que ce soit une bonne idée en théorie, en pratique cela fonctionne rarement. Le problème est que les limites de longueur de câble ATA s'appliquent toujours, ce qui signifie que les connecteurs de lecteur n'ont pas assez de câble pour accéder aux lecteurs dans tous les cas sauf les plus petits. Si vous avez une tour, vous pouvez l'oublier. Les câbles CSEL à 40 fils sont censés être clairement étiquetés, mais nous avons constaté que ce n'est souvent pas le cas. Il n'est pas possible d'identifier ces câbles visuellement, bien que vous puissiez vérifier le type à l'aide d'un voltmètre numérique ou d'un testeur de continuité entre les deux connecteurs d'extrémité sur la broche 28. S'il y a continuité, vous disposez d'un câble ATA standard. Sinon, vous disposez d'un câble CSEL.

La spécification du câble Ultra DMA nécessite les couleurs de connecteur suivantes:

Un connecteur d'extrémité est bleu, ce qui indique qu'il se connecte à l'interface ATA de la carte mère.
Le connecteur de l'extrémité opposée est noir et est utilisé pour connecter le lecteur principal (périphérique 0), ou un seul lecteur si un seul est connecté au câble. Si CSEL est utilisé, le connecteur noir configure le variateur en tant que maître. Si un cavalier maître / esclave standard est utilisé, le lecteur maître doit toujours être connecté au connecteur noir, car ATA-66, ATA-100 et ATA-133 ne permettent pas de connecter un seul lecteur au connecteur central, ce qui en ondes stationnaires qui interfèrent avec la communication des données.
Le connecteur du milieu est gris et est utilisé pour connecter le lecteur esclave (périphérique 1), le cas échéant.

Figure 7-4 montre un câble UltraDMA à 80 fils (en haut) et un câble ATA standard à 40 fils à des fins de comparaison.

Figure 7-4: Câble ATA UltraDMA 80 fils (en haut) et câble ATA standard 40 fils

Les périphériques ATA ont tout ou partie des sélections de cavaliers suivantes:

La connexion d'un cavalier en position maître active le contrôleur embarqué. Tous les appareils ATA et ATAPI ont cette option. Sélectionnez cette position de cavalier s'il s'agit du seul appareil connecté à l'interface ou s'il s'agit du premier des deux appareils connectés à l'interface.

La connexion d'un cavalier en position esclave désactive le contrôleur embarqué. (Un de nos réviseurs techniques note qu'il en a profité pour récupérer les données d'un disque dur dont le contrôleur était en panne, une chose très utile à garder à l'esprit.) Tous les appareils ATA et ATAPI peuvent être définis comme esclaves. Sélectionnez cette position de cavalier s'il s'agit du deuxième appareil connecté à une interface sur laquelle un appareil maître est déjà connecté.

La plupart des appareils ATA / ATAPI ont une troisième position de cavalier étiquetée Sélection de câble, CS , ou RUSE . La connexion d'un cavalier en position CSEL indique à l'appareil de se configurer comme maître ou esclave en fonction de sa position sur le câble ATA. Si le cavalier CSEL est connecté, aucun autre cavalier ne peut être connecté. Pour plus d'informations sur CSEL, consultez la section suivante.

Lorsqu'ils fonctionnent en tant que maître, quelques appareils ATA / ATAPI plus anciens ont besoin de savoir s'ils sont le seul appareil sur le canal ou si un appareil esclave est également connecté. Ces dispositifs peuvent avoir une position de cavalier supplémentaire étiquetée Unique ou Seul . Pour un tel appareil, jumelez-le en tant que maître s'il s'agit de l'appareil maître sur l'interface, esclave s'il s'agit de l'appareil esclave sur l'interface, et seul / seulement s'il s'agit du seul appareil connecté à l'interface.

Quelques lecteurs plus anciens ont un cavalier désigné Esclave présent , ou SP . Ce cavalier remplit la fonction inverse du cavalier unique / unique, en notifiant à un appareil jumelé en tant que maître qu'il existe également un appareil esclave sur le canal. Pour un tel appareil, faites le cavalier en tant que maître s'il s'agit du seul appareil de l'interface, ou esclave s'il s'agit du deuxième des deux appareils de l'interface.

Si c'est le maître sur un canal qui a également un esclave installé, connectez à la fois les cavaliers de présence maître et esclave.

Une fois que vous avez connecté vos lecteurs aux bons connecteurs sur les câbles et défini les cavaliers, il est temps de laisser le système détecter les lecteurs. Pour cela, redémarrez le système et exécutez le programme de configuration du BIOS (vous devrez appuyer sur une touche car votre système démarre souvent, la clé est soit F1, F2, Esc ou Del). Dans le menu, recherchez une option nommée Détection automatique ou quelque chose de similaire, si le BIOS n'affiche pas automatiquement vos lecteurs. Utilisez cette option de détection automatique pour forcer la détection du lecteur. Redémarrez et vous devriez pouvoir utiliser vos disques (vous pouvez alors commencer à partitionner et formater votre disque). Si vous ne parvenez pas à faire fonctionner vos disques avec la configuration actuelle, essayez d'autres configurations comme expliqué ici

Notez que la configuration du BIOS vous indiquera également le nombre de vos interfaces SATA, si vous avez SATA. Cela sera utile pour vous permettre de déterminer sur quelle interface vous devez connecter votre lecteur pour en faire le lecteur principal.

Série ATA (aussi connu sous le nom SATA ou S-ATA ) est le successeur des anciennes normes ATA / ATAPI. SATA est principalement conçu comme une interface de disque dur, mais peut également être utilisé pour des lecteurs optiques, des lecteurs de bande et des périphériques similaires.

Les lecteurs et interfaces SATA devaient initialement être livrés en volume à la fin de 2001, mais divers problèmes ont retardé le déploiement de plus d'un an. À la fin de 2002, les cartes mères et les disques SATA étaient en distribution limitée, mais ce n'est qu'à la mi-2003 que les disques et les cartes mères SATA avec support SATA natif sont devenus largement disponibles. Malgré le lent démarrage, SATA a décollé comme des gangbusters. Des disques et interfaces SATA de deuxième génération plus rapides ont commencé à être expédiés au début de 2005.

Il existe actuellement deux versions de SATA:

SATA / 150 (aussi appelé SATA150 ) définit la première génération d'interfaces et de périphériques SATA. SATA / 150 fonctionne à un débit de données brutes de 1,5 Go / s, mais la surcharge réduit le débit de données effectif à 1,2 Go / s ou 150 Mo / s. Bien que ce débit de données ne soit que légèrement supérieur au débit de 133 Mo / s d'UltraATA / 133, la bande passante SATA complète est disponible pour chaque périphérique connecté plutôt que d'être partagée entre deux périphériques, comme c'est le cas pour PATA.

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SATA / 300 ou SATA300 (souvent appelé à tort SATA II ) définit les interfaces et les périphériques SATA de deuxième génération. SATA / 300 fonctionne à un débit de données brutes de 3,0 Go / s, mais la surcharge réduit le débit de données effectif à 2,4 Go / s ou 300 Mo / s. Les cartes mères basées sur le chipset NVIDIA nForce4 ont commencé à être commercialisées début 2005 et ont été les premiers périphériques compatibles SATA / 300 disponibles. Les disques durs SATA / 300 ont commencé à être expédiés à la mi-2005. Les interfaces et les disques SATA / 300 utilisent les mêmes connecteurs physiques que les composants SATA / 150 et sont rétrocompatibles avec les interfaces et les disques SATA / 150 (bien qu'à un débit de données SATA / 150 inférieur).

La limite de 128/137 Go

Les anciennes interfaces ATA utilisent 28 bits Adressage de bloc logique ( LBA ), ce qui limite ces interfaces à l'adressage 2²⁸ou 268 435 456 secteurs sur un disque dur. Étant donné que les disques durs utilisent des secteurs de 512 octets, cela se traduit par une taille de lecteur maximale prise en charge de 137 438 953 472 octets, soit 128 Go. (Les fabricants de disques utilisent des Go décimaux plutôt que des Go binaires, et se réfèrent donc à cette limite comme 137 Go plutôt que les 128 Go signalés par le BIOS et le système d'exploitation.) Il s'agit d'une limite matérielle, imposée par l'interface elle-même. Les interfaces ATA actuelles utilisent LBA 48 bits, ce qui étend la taille de disque maximale prise en charge par un facteur de plus d'un million, à 128 Po ( pétaoctets , où un pétaoctet équivaut à 1 024 téraoctets).

Si vous installez un disque dur de plus de 128 Go sur une ancienne interface ATA, cela fonctionne correctement, mais l'espace disque au-delà de 128 Go est inaccessible. Si vous avez vraiment besoin de prendre en charge des disques plus gros sur ce qui est, après tout, un système âgé, une alternative consiste à installer une carte d'extension qui fournit une ou plusieurs interfaces LBA 48 bits pour les disques durs PATA. Mieux encore, installez une carte adaptateur SATA et utilisez des disques durs SATA. (Toutes les interfaces SATA prennent en charge le LBA 48 bits.) Dans les deux cas, désactivez l'interface ATA de la carte mère principale pour économiser les ressources et exécutez votre lecteur optique et tout autre périphérique ATAPI sur l'interface de la carte mère secondaire.

SATA présente les caractéristiques importantes suivantes:

PATA utilise une tension de signalisation relativement élevée qui, associée à des densités de broches élevées, fait de 133 Mo / s le débit de données réaliste le plus élevé pour PATA. SATA utilise une tension de signalisation beaucoup plus faible, ce qui réduit les interférences et la diaphonie entre les conducteurs.

SATA remplace le câble ruban PATA 40 broches / 80 fils par un câble 7 fils. En plus de réduire les coûts et d'augmenter la fiabilité, le câble SATA plus petit facilite le routage des câbles et améliore la circulation de l'air et le refroidissement. Un câble SATA peut mesurer jusqu'à 1 mètre (39 pouces et plus), par rapport à la limite de 0,45 mètre (18 ') du PATA. Cette longueur accrue contribue à améliorer la facilité d'utilisation et la flexibilité lors de l'installation des disques, en particulier dans les systèmes tour.

En plus de trois fils de masse, le câble SATA à 7 fils utilise une paire de transmission différentielle (TX + et TX) et une paire de réception différentielle (RX + et RX). La signalisation différentielle, longtemps utilisée pour le stockage sur serveur SCSI, augmente l'intégrité du signal, prend en charge des débits de données plus rapides et permet l'utilisation de câbles plus longs.

En plus d'utiliser la signalisation différentielle, SATA intègre une détection et une correction d'erreur supérieures, ce qui garantit l'intégrité de bout en bout des transferts de commandes et de données à des vitesses dépassant largement celles possibles avec PATA.

SATA semble identique à PATA du point de vue du système d'exploitation. Ainsi, les systèmes d'exploitation actuels peuvent reconnaître et utiliser les interfaces et les périphériques SATA à l'aide des pilotes existants. (Cependant, si votre système utilise un chipset ou un BIOS qui ne prend pas en charge SATA natif, ou si vous utilisez un disque de distribution du système d'exploitation antérieur à SATA, vous devrez peut-être insérer une disquette avec des pilotes SATA lors de l'installation des lecteurs SATA pour être reconnu.)

SATA externe

SATA externe ( eSATA ) est destiné à remplacer USB 2.0 et FireWire (IEEE-1394) pour la connexion de disques durs externes. eSATA utilise un connecteur SATA modifié qui est beaucoup plus robuste que le connecteur SATA standard relativement fragile et est évalué pour des milliers d'insertions et de suppressions. eSATA étend la longueur de câble autorisée de 1 mètre à 2 mètres, ce qui permet de placer facilement les disques durs externes et les baies. eSATA est disponible en variantes 150 Mo / s et 300 Mo / s, toutes deux prenant en charge branchement à chaud (connexion ou déconnexion du lecteur pendant que le système fonctionne).

eSATA offre un débit beaucoup plus élevé que l'USB 2.0 ou FireWire, car eSATA n'a pas la surcharge de protocole qui ralentit USB 2.0 et FireWire à une fraction de leur débit nominal. Les performances d'un disque dur eSATA externe sont identiques à celles d'un disque dur SATA similaire fonctionnant en interne.

La plupart des cartes mères actuelles n'ont pas d'interfaces eSATA intégrées, bien que certaines cartes mères introduites après la mi-2005 incluent de telles interfaces. Si votre système ne dispose pas d'une interface eSATA, il est assez facile d'en ajouter une. Les adaptateurs de bus hôte eSATA pour les systèmes de bureau sont facilement disponibles pour s'adapter aux emplacements d'extension PCI ou PCI Express. Vous pouvez ajouter la prise en charge eSATA à un ordinateur portable en installant une carte Cardbus ou ExpressCard eSATA.

Notez que certains boîtiers de disques externes de transition et adaptateurs de bus hôte ont été vendus qui permettent aux disques SATA standard d'être connectés en externe à l'aide de protocoles SATA. Ces périphériques ne sont pas compatibles eSATA. La plupart utilisent des connecteurs SATA standard, bien que certains remplacent les connecteurs et câbles USB 2.0 ou FireWire (même si l'interface est en fait SATA). La plupart ne prennent pas en charge le branchement à chaud.

Francisco Garc a Maceda note: «Je mentionnerais également le combo câble / support que certaines sociétés (HighPoint et autres) vendent afin que vous puissiez transformer l'un de vos ports SATA internes en un externe. Il s'agit d'un câble simple avec un connecteur SATA ordinaire à une extrémité et un connecteur eSATA à l'autre extrémité attaché à un support de boîtier ordinaire sans électronique d'aucune sorte. En outre, il existe des boîtiers de disques externes disponibles qui vous permettent d'installer des disques PATA dans des boîtiers eSATA externes, par exemple le HighPoint RocketMate 1100. Il peut être utilisé avec le simple combo câble / support ou avec n'importe quelle carte eSATA ou carte mère.

Contrairement à PATA, qui permet de connecter deux appareils à une seule interface, SATA dédie une interface à chaque appareil. Cela améliore les performances de trois manières:

Chaque périphérique SATA dispose d'une bande passante complète de 150 Mo / s ou 300 Mo / s. Bien que les disques PATA actuels ne soient pas limités en bande passante lorsqu'ils en fonctionnent un par canal, l'installation de deux disques PATA rapides sur un canal limite le débit des deux.
- PATA permet à un seul périphérique d'utiliser le canal à la fois, ce qui signifie qu'un périphérique peut devoir attendre son tour avant d'écrire ou de lire des données sur un canal PATA. Les périphériques SATA peuvent écrire ou lire à tout moment, sans considération pour les autres périphériques.
- Si deux périphériques sont installés sur un canal PATA, ce canal fonctionne toujours à la vitesse du périphérique le plus lent. Par exemple, l'installation d'un disque dur UDMA-6 et d'un lecteur optique UDMA-2 sur le même canal signifie que le disque dur doit fonctionner en UDMA-2. Les périphériques SATA communiquent toujours au débit de données le plus élevé pris en charge par le périphérique et l'interface.

Conseils de Francisco García Maceda

Je mentionnerais également que la plupart des lecteurs PATA ont un cavalier pour limiter la capacité de la limite BIOS de 32 Go antérieure. Cela peut sauver votre bacon, car il devient de plus en plus difficile d'obtenir des disques de moins de 40 Go et si vous devez récupérer / cloner un disque plus ancien, cela pourrait être votre seul choix.

Les disques PATA répondent aux demandes de lecture et d'écriture dans l'ordre de réception, quel que soit l'emplacement des données sur le disque. Ceci est analogue à un ascenseur qui va à chaque étage dans l'ordre dans lequel les boutons d'appel ont été enfoncés, ignorant les personnes qui attendent aux étages intermédiaires. La plupart des disques SATA (mais pas tous) prennent en charge File d'attente de commande native ( NCQ ), qui permet au lecteur d'accumuler les demandes de lecture et d'écriture, de les trier dans l'ordre le plus efficace, puis de traiter ces demandes sans tenir compte de l'ordre dans lequel elles ont été reçues. Ce processus, également appelé recherche d'ascenseur , permet au lecteur de traiter les demandes de lecture et d'écriture tout en minimisant les mouvements de la tête, ce qui se traduit par de meilleures performances. NCQ est le plus important dans les environnements, tels que les serveurs, où les disques sont constamment accessibles, mais offre certains avantages en termes de performances, même dans les systèmes de bureau.

Par rapport au PATA, SATA utilise des câbles plus minces et des connecteurs plus petits et à clé sans ambiguïté. Le 7 broches Connecteur de signal SATA est utilisé aux deux extrémités d'un câble de données SATA. Les deux connecteurs peuvent s’accoupler de manière interchangeable avec le connecteur de données du lecteur ou l’interface SATA de la carte mère. Le 15 broches Connecteur d'alimentation SATA utilise un connecteur physique similaire, également avec un détrompage sans ambiguïté. Figure 7-5 montre un câble de données SATA à gauche et, à titre de comparaison, un câble UDMA ATA à droite. Même en tenant compte du fait qu'un câble ATA prend en charge deux périphériques, il est clair que l'utilisation de SATA économise de l'espace sur la carte mère et réduit considérablement l'encombrement des câbles à l'intérieur du boîtier.

Figure 7-5: Câble de données SATA (à gauche) et câble de données UltraDMA

La spécification SATA définit la longueur autorisée d'un câble de signal SATA jusqu'à 1 mètre plus de deux fois plus long que le câble PATA le plus long autorisé. Outre des caractéristiques électriques supérieures et une plus grande longueur autorisée, l'un des principaux avantages du câblage SATA est sa taille physique plus petite, ce qui contribue à des câbles plus nets et à une circulation d'air et un refroidissement nettement améliorés.

Il n'y a pas grand-chose à dire sur la configuration d'un disque dur SATA. Contrairement à PATA, vous n'avez pas besoin de définir des cavaliers pour le maître ou l'esclave (bien que SATA prenne en charge l'émulation maître / esclave). Chaque lecteur SATA se connecte à un connecteur de signal dédié, et les câbles de signal et d'alimentation sont entièrement standard. Vous n'avez pas non plus à vous soucier de la configuration du DMA, du choix des appareils qui doivent partager un canal, etc. Il n'y a aucun souci concernant les limites de capacité, car tous les disques durs et interfaces SATA prennent en charge LBA 48 bits. Le chipset, le BIOS, le système d'exploitation et les pilotes des systèmes actuels reconnaissent tous un disque dur SATA comme un simple autre lecteur ATA, donc aucune configuration n'est nécessaire. Connectez simplement le câble de données au lecteur et à l'interface, connectez le câble d'alimentation au lecteur et commencez à utiliser le lecteur. (Sur les systèmes plus anciens, vous devrez peut-être installer les pilotes manuellement et les lecteurs SATA peuvent être reconnus comme des périphériques SCSI plutôt que comme des périphériques ATA, c'est un comportement normal.)

Ce que vous devez savoir cependant, c'est que vous devez connecter un lecteur SATA destiné à être le lecteur SATA principal à l'interface SATA numérotée la plus basse (généralement 0, mais parfois 1). Connectez un lecteur SATA secondaire à l'interface SATA disponible la plus basse. (Sur un système avec un lecteur PATA principal et un lecteur SATA secondaire, utilisez l'interface SATA 0 ou supérieure.) Tout disque dur PATA doit être configuré en tant que périphérique maître dans la mesure du possible. Connectez un lecteur PATA principal en tant que maître principal et un lecteur PATA secondaire en tant que maste secondaire.

RAID ( Réseau redondant de disques / lecteurs bon marché ) est un moyen par lequel les données sont distribuées sur au moins deux disques durs physiques pour améliorer les performances et augmenter la sécurité des données. Un RAID peut survivre à la perte d'un disque sans perdre de données, car la redondance de la matrice permet à ces données d'être récupérées ou reconstruites à partir des disques restants.

Le RAID était autrefois très coûteux à mettre en œuvre et donc utilisé uniquement sur les serveurs et les postes de travail professionnels. Ce n'est plus vrai. De nombreux systèmes et cartes mères récents ont des interfaces ATA et / ou SATA compatibles RAID. Le faible prix des disques ATA et SATA et la prise en charge RAID intégrée signifient qu'il est désormais pratique d'utiliser le RAID sur des PC ordinaires.

Il existe cinq niveaux définis de RAID, numérotés de RAID 1 à RAID 5, bien que seuls deux de ces niveaux soient couramment utilisés dans les environnements PC. Certains ou tous les niveaux RAID suivants et d'autres configurations à plusieurs disques sont pris en charge par de nombreuses cartes mères actuelles:

JBOD ( Juste un tas de disques ), aussi appelé Mode de portée ou Mode Spanning , est un mode de fonctionnement non RAID pris en charge par la plupart des adaptateurs RAID. Avec JBOD, deux disques physiques ou plus peuvent être fusionnés de manière logique pour apparaître au système d'exploitation comme un disque plus grand. Les données sont écrites sur le premier lecteur jusqu'à ce qu'il soit plein, puis sur le second jusqu'à ce qu'il soit plein, et ainsi de suite. Dans le passé, lorsque les capacités des disques étaient plus petites, les baies JBOD étaient utilisées pour créer des volumes uniques suffisamment grands pour stocker d'énormes bases de données. Avec des disques de 300 Go et plus désormais facilement disponibles, il y a rarement une bonne raison d'utiliser JBOD. L'inconvénient de JBOD est que la défaillance d'un lecteur rend l'ensemble de la baie inaccessible. Étant donné que la probabilité d'une panne de disque est proportionnelle au nombre de disques de la matrice, un JBOD est moins fiable qu'un grand disque. Les performances d'un JBOD sont les mêmes que celles des disques qui composent la matrice.

RAID 0 , aussi appelé bande de disque , n'est pas vraiment du tout RAID, car il n'offre aucune redondance. Avec RAID 0, les données sont écrites entrelacées sur deux disques physiques ou plus. Les écritures et les lectures étant réparties sur deux disques ou plus, RAID 0 fournit les lectures et écritures les plus rapides de tous les niveaux de RAID, avec des performances d'écriture et de lecture nettement plus rapides que celles fournies par un seul disque. L'inconvénient de RAID 0 est que la défaillance d'un disque de la matrice entraîne la perte de toutes les données stockées sur tous les disques de la matrice. Cela signifie que les données stockées sur une matrice RAID 0 sont en fait plus à risque que les données stockées sur un seul disque. Bien que certains joueurs dédiés utilisent RAID 0 pour rechercher les performances les plus élevées possibles, nous ne recommandons pas d'utiliser RAID 0 sur un système de bureau classique.

RAID 0 EST SANS SENS POUR LES SYSTÈMES DE BUREAU

RAID 0 offre en fait très peu d'avantages en termes de performances pour un ordinateur de bureau classique. RAID 0 prend tout son sens lorsque le sous-système de disque est très utilisé, comme avec un serveur qui prend en charge de nombreux utilisateurs. Peu de systèmes mono-utilisateur accèdent suffisamment aux disques pour bénéficier du RAID 0.

RAID 1 , aussi appelé mise en miroir de disque , duplique toutes les écritures sur deux ou plusieurs lecteurs de disque physiques. En conséquence, RAID 1 offre le plus haut niveau de redondance des données au détriment de la réduction de moitié de la quantité d'espace disque visible par le système d'exploitation. La surcharge requise pour écrire les mêmes données sur deux disques signifie que les écritures RAID 1 sont généralement un peu plus lentes que les écritures sur un seul disque. À l'inverse, étant donné que les mêmes données peuvent être lues à partir de l'un ou l'autre des disques, un adaptateur RAID 1 intelligent peut améliorer légèrement les performances de lecture par rapport à un seul disque en mettant en file d'attente les demandes de lecture pour chaque disque séparément, ce qui lui permet de lire les données à partir de n'importe quel disque ayant son têtes les plus proches des données demandées. Il est également possible pour une matrice RAID 1 d'utiliser deux adaptateurs d'hôte physiques pour éliminer l'adaptateur de disque en tant que point de défaillance unique. Dans un tel arrangement, appelé duplexage de disque , la baie peut continuer à fonctionner après la panne d'un lecteur, d'un adaptateur hôte ou des deux (s'ils sont sur le même canal).

RAID 5 , aussi appelé agrégation de disques avec parité , nécessite au moins trois unités de disque physiques. Les données sont écrites par blocs sur des lecteurs alternés, avec des blocs de parité entrelacés. Par exemple, dans une matrice RAID 5 qui comprend trois lecteurs physiques, le premier bloc de données de 64 Ko peut être écrit sur le premier lecteur, le deuxième bloc de données sur le second lecteur et un bloc de parité sur le troisième lecteur. Les blocs de données et les blocs de parité suivants sont écrits sur les trois lecteurs de manière à ce que les blocs de données et les blocs de parité soient répartis de manière égale sur les trois lecteurs. Les blocs de parité sont calculés de telle sorte que si l'un de leurs deux blocs de données est perdu, il peut être reconstruit en utilisant le bloc de parité et le bloc de données restant. Une panne d'un disque quelconque de la matrice RAID 5 n'entraîne aucune perte de données, car les blocs de données perdus peuvent être reconstruits à partir des blocs de données et de parité sur les deux disques restants. Un RAID 5 offre des performances de lecture légèrement meilleures qu'un seul disque. Les performances d'écriture RAID 5 sont généralement un peu plus lentes que celles d'un seul disque, en raison de la surcharge impliquée dans la segmentation des données et le calcul des blocs de parité. La plupart des PC et des petits serveurs effectuant plus de lectures que d'écritures, RAID 5 est souvent le meilleur compromis entre performances et redondance des données.

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Un RAID 5 peut comprendre n'importe quel nombre arbitraire de disques, mais en pratique, il est préférable de limiter le RAID 5 à trois ou quatre disques physiques, car les performances d'un RAID 5 dégradé (celui dans lequel un disque est tombé en panne) varient inversement nombre de disques dans la matrice. Un RAID 5 à trois disques avec un disque défectueux, par exemple, est très lent mais est probablement utilisable jusqu'à ce que la matrice puisse être reconstruite. Un RAID 5 dégradé avec six ou huit disques est généralement trop lent pour être utilisable du tout.

RAID NE REMPLACE PAS LES SAUVEGARDES

L'utilisation de RAID 1 ou RAID 5 est un moyen peu coûteux de vous protéger contre la perte de données suite à une panne de disque dur, mais RAID ne remplace pas la sauvegarde. RAID protège seul contre les pannes de disque. Pour vous protéger contre la corruption accidentelle ou la suppression de fichiers ou la perte due à un incendie, une inondation ou un vol, vous devez toujours sauvegarder vos données.

Si votre carte mère ne prend pas en charge RAID ou si vous avez besoin d'un niveau RAID non fourni par la carte mère, vous pouvez installer un adaptateur RAID tiers, tel que ceux fabriqués par 3Ware ( http://www.3ware.com ), Adaptec ( http://www.adaptec.com ), Highpoint Technologies ( http://www.highpoint-tech.com ), Promise Technology ( http://www.promise.com ), et d'autres. Vérifiez la prise en charge du système d'exploitation avant d'acheter une telle carte, en particulier si vous utilisez Linux ou une version antérieure de Windows.

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