Записки ремонтника: жесткие диски, какими вы их не знали

Главная > Популярные Операционные системы > Microsoft Windows > Функции AHCI и как включить его поддержку в Windows 7

Advanced Host Controller Interface

(
AHCI
) — это современный режим работы контроллеров жестких дисков, позволяющий устройствам
SATA использовать ряд расширенных функции. Рассмотрим основные и наиболее актуальные из них.

Что это?

Изучая модели персональных компьютеров, вы неоднократно встречались с этим интерфейсом. Для чего он нужен и чем он важен, знают не все. Даже заумные определения в интернете не всегда дают точное понятие термина. Ведь вряд ли каждый понимает, что такое последовательный интерфейс, и не все даже разбираются в накопителях информации.

Чтобы было проще, стоит сразу сказать, что SATA «вырос» из другого формата — ATA, и своим названием обязан именно ему. Этот интерфейс, или, проще говоря, разъем, имеет систему последовательной передачи информации. Это значит, что данные передаются по 1 биту за определенный промежуток времени. При этом блоки информации идут один за другим по одному каналу.

Кабель SATA работает в паре с накопителем информации. Обычно под ним подразумевают жесткий диск. Вы купили ЖД и хотите его установить в систему. Для этого нужно обзавестись кабелем этого формата и подключить накопитель к материнской плате.

Предшественник

Прежде чем мы дальше будем разбираться с нашим интерфейсом, узнаем, чем же была особенна предыдущая его версия. ATA выполняла ту же функцию, что и SATA, но имела другой способ. В отличие от предыдущего интерфейса, она работала с параллельной передачей информации. В итоге передача и прием данных осуществлялись одновременно.

Но он все так же функционировал в паре с накопителями информации, среди которых были жесткий диск или оптический дисковод. После того как с ATA вырос SATA, первый интерфейс решили переименовать в PATA (Parallel ATA).

Особенности

Кабель SATA для жесткого диска имеет свои особенности. Он представлен 7-контактным разъемом. В отличие от предыдущего, он стал в разы меньше. В ATA использовалось аж 40 отверстий. Преимуществом новинки стала и его небольшая площадь. При подключении он занимает немного места, а поэтому не перекрывает собой потоки воздуха для охлаждений других комплектующих. Разводка проводов стала упрощенной.

Форма нового интерфейса предоставляет возможность многократного подключения кабеля. Крепче стал и питающий шнур. Питание проходит по трем каналам: +3,3 В, +5 В и +12 В. Среди современных устройств, которые поддерживают этот формат, есть такие, что работают непосредственно с разъемом SATA, а есть и такие, что поддерживают Molex.

Еще одним отличием от предыдущего формата стало облегченное подключение. Теперь на один шлейф коннектится одно устройство, а не два, как ранее. Теперь несколько девайсов может работать одновременно без задержек и перебоев. Исчезла и проблема с большим количество шлейфов и проводов.

Типы жестких дисков

HDD делятся на два основных вида:

• SATA.

• IDE.

SATA – гораздо новее. Такие винчестеры работают быстрее, вмещают больше, а главное для нас – подключаются другим, более компактным, проводом.

Контакты

Кабель SATA для устройств должен иметь как 7-контактное подключение, так и 15-контактное для питания. Есть вариант вместо 15-контактного использовать разъем на 4 контакта от Molex. Но стоит помнить, что если подключить оба кабеля к питанию, то, скорее всего, жесткий диск сгорит. Интерфейс работает по двухканальной передаче. Технология низковольтной дифференциальной передачи сигналов позволяет передавать данные на высокой частоте, но использовать дешевые соединения.

Есть и разъем на 13 контактов. Его используют в серверах или на небольших устройствах, где применяются тонкие накопители. Он совмещенный и состоит из двух частей: семиконтактного для шины данных и шестиконтактного для питания.

Подключение к ноутбуку

В случае с ноутбуками сложность установки нового дискового накопителя зависит от производителя и конкретной модели. Жесткие диски могут находиться как рядом с обшивкой, так и в глубине корпуса. Обычно, если винчестер доступен для самостоятельной смены, то снизу на корпусе есть специальный отсек, который легко снимается при помощи обычных отверток. Если же HDD находится глубоко в корпусе, и у вас есть сложность с его установкой, то рекомендуем поискать инструкции на YouTube или обратиться к специалистам.

Первый

С момента появления кабелей SATA появилось много разновидностей и вариаций. Первая ревизия появилась в 2003 году. Функционировала на частоте 1,5 ГГц и пропускной способности в 1,2 Гбит/с. От предыдущего интерфейса ATA новинка почти не отличалась по параметрам пропускной способности. Последовательный обмен хотя и несколько медленнее, чем параллельный, но за счет поднятия высоких частот параметры сравниваются. А за счет помехоустойчивости и ненужности синхронизировать каналы SATA выигрывает.

Третий

Третья ревизия стала самой полной и многообразной. Кабель SATA 3 представлен в 2008 году. Пропускная способность увеличилась снова в два раза. 6 Гбит/с были дополнены и доработанным управлением питания. Разработчики оставили совместимость с предыдущими ревизиями не только относительно подключения разъемов и кабелей, но и при работе с протоколами обмена.

После основной версии были еще обновления. Так, чуть позже появился SATA Revision 3.1. Он ознаменовал внедрение кабелей для компактных устройств. Стали известны mSATA для твердотельных накопителей формата 2,5 дюйма. Среди новшеств были и особые технологии, которые отвечали за энергопотребление, производительность и другие возможности.

Кабель SATA 3 второй версии получил отдельно название Express. Со своим «отцом» он был совместим на программном уровне, но несущим интерфейсом стал PCI Express. Изменилась и конструкция в этой ревизии. Теперь это два порта SATA, размещенных рядом в длину. Скорость увеличилась до 8 Гбит/с, если использовать только первую часть разъема, если задействовать обе, то 16 Гбит/с.

Если не работает

Не работать может по нескольким причинам:

• Соединили неправильно.
• HDD неисправен.
• Контакты адаптера плохо спаяны.
• Шлейфы не рабочие.
• Мощности блока питания не хватает на еще одно устройство.
• Разъем системной платы неисправен.
• Перемычка накопителя не снята или неверно установлена.

Отталкивайтесь от того, работает ли при запуске HDD. Если слышно, что заработал и индикация есть, проверьте джампер, переставляйте его в нужные разъемы, и проверяйте обнаружение в BIOS. На время отключите питание от дисковода и других накопителей, возможно банально не хватает мощности БП. Помните о технике безопасности и выключайте питание каждый раз, когда что-либо отключаете или соединяете в системном блоке.

Горячая замена

Параллельно с SATA был сформирован и eSATA. Он стал известен в 2004 году. Работал с подключением внешних устройств и режимом «горячей замены». Этот режим – возможность отключать или подключать девайс во время работы системы без необходимости выключать питание.

Разъемы стали более проработанные, менее хрупкие и устойчивые к многократному отключению или подключению. С обычным SATA модификация несовместима физически, но синхронизируется сигнально, хотя и с разными уровнями сигналов. Для коннектинга необходима шина данных и кабель питания. Вариант стал длиннее на метр – 2 м. Чтобы при этом уровень сигнала оставался таким же, увеличили уровень передачи.

В каком порядке подключать кабели питания и данных SATA для горячего подключения?

В спецификации SATA это называется hot plugи hot removalони два отдельных события. Хотя электрические и коммуникационные уровни поддерживают как горячее подключение, так и горячее удаление, убедитесь, что ваш контроллер дисковода, операционная система и драйверы поддерживают их.

Обратите внимание, что все перечисленное ниже относится ТОЛЬКО к хосту и устройствам (т. Е. Контроллерам дисков и дискам), которые ОБА заявляют, что они поддерживают горячее подключение.

Если на вашем контроллере привода есть конкретные инструкции, следуйте им. Если нет, то читайте дальше.

Неважно, какой штекер подключить первым. Диски SATA могут подключаться к данным без питания и к питанию без данных. Они спроектированы таким образом, что когда данные подключены без питания, некоторая ограниченная информация о диске все еще может быть получена (это в основном используется в настройках RAID и резервного копирования, где вы хотите оставить некоторые диски в автономном режиме, чтобы уменьшить износ, но все же нужно знать, что установлено ).

Поэтому, если вы сначала подключите питание, накопитель включится, обнаружит, что кабель для передачи данных отсутствует, и ожидает подключения кабеля для передачи данных.

Если вы сначала подключите данные, компьютер распознает вложение диска и тот диск не готов, и ждет, пока диск покажет, что он доступен.

Если вам все же удастся получить один кабель с питанием и данными, вы обнаружите, что контакты данных отстают от остальных. Булавки расположены следующим образом:

• Заземление и предварительный заряд
• Сила
• Данные

Это говорит о том, что, хотя приводы и контроллеры должны поддерживать подключение любого кабеля в любом порядке, когда они контролируют, как кабели подключены, они предпочитают питание перед передачей данных.

Поэтому, если вы хотите быть педантичным и предпочитать один ордер другому, лучше всего следовать тому, что они делают, и подключать кабель для передачи данных последним. Обратите внимание, что при отключении данных сначала отключение данных, а затем электропитание, позволит накопителю обнаружить удаление и, возможно, выполнить несколько операций по уборке за последние миллисекунды до полного отключения питания.

Но, опять же, спецификация разрешает соединение в любом порядке и должна нормально работать в любом порядке.

Из версии SATA 3.0 2 июня 2009 г., Золотая версия

4.1.60 горячая замена

Подключение устройства SATA к хост-системе, которая уже включена. Устройство SATA уже запитано или включено при вставке / подключении. См. Раздел 7.2.5.1 для получения подробной информации о сценариях горячего подключения.

Вы можете подумать, что вышеизложенное предполагает, что мощность должна применяться сначала или одновременно, но это поясняется в 7.2.5.1:

7.2.5.1 Обзор горячей замены

Цель этого раздела — предоставить минимальный набор нормативных требований, необходимых для хоста или устройства Serial ATA, которые должны быть объявлены как «поддерживающие горячее подключение». Поскольку существуют различные события горячей замены, существуют соответствующие электрические и эксплуатационные ограничения для каждого из этих типов событий. События определены ниже, а возможность горячей замены дополнительно классифицируется на:

a) Сюрприз с возможностью горячей замены b) С поддержкой ОС с поддержкой горячей замены

Если хост или устройство объявлены с возможностью горячей замены без какого-либо спецификатора, это должно означать, что интерфейс SATA поддерживает функцию горячей замены Surprise.

Для целей данной спецификации операции «горячего» подключения определяются как операции вставки или удаления между хостами SATA и устройствами, когда на любую сторону интерфейса подается питание.

…

Хозяева / устройства с возможностью горячей замены не должны подвергаться никаким электрическим повреждениям или постоянному ухудшению электрического напряжения и должны возобновлять совместимые операции Tx / Rx после соответствующих операций OOB, после событий горячей замены.

Вот ключевая часть спецификации, которая вас интересует. Все следующие ситуации не должны повредить устройство или хост, и как устройство, так и хост должны возобновить нормальную связь TX / RX после любого из следующих событий. Хотя в них обсуждаются конкретные архитектуры (например, объединительные платы), сам привод и хост электрически, а в остальном одинаковы — это всего лишь методы подключения, и между ними и сценарием вашего отдельного кабеля нет практической разницы:

Питание остается подключенным, пока данные подключены / отключены

• Горячая замена / удаление асинхронного сигнала: сигнальный кабель подключается / отключается в любое время. Питание к хосту / устройству остается включенным, поскольку оно поступает через альтернативный механизм, который не связан с сигнальным кабелем. Это относится к приложениям с внешним однополосным и многолинейным кабелем.

Данные подключены там, где нет питания

• Горячее подключение / извлечение без поддержки ОС: это определяется как вставка / удаление устройства в / из разъема объединительной платы (объединенный сигнал и питание), который имеет отключение питания. Перед удалением хост переводится в состояние покоя (здесь не определено), и питание отключается от разъема объединительной платы на устройстве. После вставки объединительная плата получает питание; Устройство и Хост инициализируются, а затем работают в обычном режиме. Механизм включения / выключения объединительной платы и перевода хоста в / из состояния «покоя» здесь не определен. Во время событий OS-Aware хост включен. Это относится к «Коротким» и «Длинным» приложениям объединительной платы.

Здесь есть две другие ситуации, которые не относятся к этому вопросу. Прочитайте спецификацию для больше.

Тем не менее, они предоставляют следующее предупреждение в спецификации:

ПРИМЕЧАНИЕ. Это не означает прозрачного возобновления работы на системном уровне, поскольку данные могут быть потеряны, возможно, придется заново обнаружить и инициализировать устройство и т. Д. Независимо от приведенных выше определений, удаление устройства, которое все еще вращается, не рекомендуется и должен быть предотвращен разработчиком системы.

Другими словами, за возможность горячего удаления отвечает разработчик системы, и они должны обеспечить остановку диска до того, как произойдет горячее удаление. Вы в данном случае являетесь разработчиком системы. Если в вашей ОС и драйвере нет механизма, позволяющего отключить диск перед его отключением, значит, вы не предоставляете адекватную поддержку горячего удаления и не должны выполнять горячее удаление в системе. Производители решают эту проблему, предоставляя блокирующие или управляемые отсеки для накопителей, где блокировка для их извещения указывает ОС выполнить отключение накопителя или делает короткое нажатие на ручку. Затем пользователю предлагается дождаться уведомления о том, что накопитель можно удалить (обычно это светодиод на самом носителе накопителя).