Disco rigido del server, caratteristiche di scelta
Il disco rigido è il componente più prezioso di qualsiasi computer. Dopotutto, memorizza le informazioni con cui lavorano il computer e l'utente, nel caso in cui si tratti di un personal computer. Una persona, ogni volta che si siede a un computer, conta sul fatto che ora eseguirà la schermata di avvio del sistema operativo e inizierà a lavorare con i suoi dati, che il disco rigido emetterà dalle sue profondità. Se stiamo parlando di un disco rigido, o anche di una serie di essi come parte di un server, allora ci sono decine, centinaia e migliaia di tali utenti che si aspettano di avere accesso a dati personali o di lavoro. E tutto il loro lavoro tranquillo o riposo e intrattenimento dipende da questi dispositivi, che memorizzano costantemente i dati in se stessi. Già da questo confronto è chiaro che le richieste di hard disk di classe domestica e industriale si presentano disuguali - nel primo caso un utente ci lavora, nel secondo - migliaia. Si scopre che il secondo disco rigido dovrebbe essere più affidabile, più veloce e più stabile del primo molte volte, perché molti utenti ci lavorano, sperano in questo. Questo articolo discuterà i tipi di dischi rigidi utilizzati nel settore aziendale e le loro caratteristiche di progettazione per ottenere la massima affidabilità e prestazioni.
Unità SAS e SATA: così simili e così diverse
Fino a poco tempo, gli standard dei dischi rigidi di livello industriale e consumer differivano in modo significativo ed erano incompatibili - SCSI e IDE, ora la situazione è cambiata - la stragrande maggioranza dei dischi rigidi degli standard SATA e SAS (Serial Attached SCSI) è sul mercato. Il connettore SAS è versatile e compatibile con il fattore di forma SATA. Ciò consente di connettersi direttamente al sistema SAS sia ad alta velocità, ma allo stesso tempo di piccola capacità (al momento della stesura di questo documento - fino a 300 GB) unità SAS, nonché unità SATA più lente, ma molte volte più capienti (al momento della stesura di questo articolo, fino a 2 TB ). Pertanto, in un sottosistema di dischi, è possibile combinare applicazioni vitali che richiedono prestazioni elevate e accesso in linea ai dati e applicazioni più convenienti con un costo per gigabyte inferiore.
Questa compatibilità di progettazione avvantaggia sia i produttori di backplane che gli utenti finali riducendo i costi di hardware e progettazione.
Cioè, sia i dispositivi SAS che SATA possono essere collegati ai connettori SAS e solo i dispositivi SATA sono collegati ai connettori SATA.
SAS e SATA: alta velocità e grande capacità. Cosa scegliere?
I dischi SAS, che hanno sostituito i dischi SCSI, hanno ereditato completamente le loro caratteristiche principali di un disco rigido: velocità del mandrino (15000 rpm) e standard di volume (36,74,147 e 300 GB). Tuttavia, la stessa SAS è significativamente diversa da SCSI. Diamo una rapida occhiata alle principali differenze e caratteristiche: L'interfaccia SAS utilizza una connessione punto-punto - ogni dispositivo è collegato al controller da un canale dedicato, al contrario, SCSI funziona su un bus comune.
SAS supporta un gran numero di dispositivi (\u003e 16384), mentre SCSI supporta 8, 16 o 32 dispositivi sul bus.
L'interfaccia SAS supporta velocità di trasferimento dati tra dispositivi a velocità di 1,5; 3; 6 Gb / s, mentre la velocità del bus dell'interfaccia SCSI non è assegnata a ciascun dispositivo, ma è divisa tra di loro.
SAS supporta la connessione di dispositivi SATA più lenti.
La configurazione SAS è molto più facile da montare, installare. Un tale sistema è più facile da scalare. Inoltre, le unità SAS hanno ereditato l'affidabilità dei dischi rigidi SCSI.
Quando si sceglie un sottosistema di dischi - SAS o SATA, è necessario essere guidati da quali funzioni verranno eseguite dal server o dalla workstation. Per fare ciò, devi decidere sulle seguenti domande:
1. Quante richieste diverse e simultanee gestirà il disco? Se di grandi dimensioni, la scelta definitiva: unità SAS. Inoltre, se il tuo sistema servirà un gran numero di utenti, scegli SAS.
2. Quante informazioni verranno archiviate nel sottosistema del disco del server o della workstation? Se è superiore a 1-1,5 TB, prestare attenzione al sistema basato su dischi rigidi SATA.
3. Qual è il budget per l'acquisto di un server o di una workstation? Va ricordato che oltre ai dischi SAS, avrai bisogno di un controller SAS, che deve anche essere preso in considerazione.
4. Pianificate, di conseguenza, la crescita del volume di dati, l'aumento della produttività o il rafforzamento della tolleranza ai guasti del sistema? In caso affermativo, è necessario un sottosistema di dischi basato su SAS, è più facile da scalare e più affidabile.
5. Il tuo server gestirà i dati e le applicazioni critiche: la tua scelta è di unità SAS, progettate per condizioni operative pesanti.
Un sottosistema disco affidabile, non è solo un disco rigido di alta qualità di un rinomato produttore, ma anche un controller del disco esterno. Saranno discussi in uno dei seguenti articoli. Considera i dischi SATA, quali sono i tipi di questi dischi e quali dovrebbero essere utilizzati durante la creazione di sistemi server.
Unità SATA: settore consumer e industriale
I dischi SATA utilizzati ovunque, dall'elettronica di consumo e dai computer domestici alle workstation e ai server ad alte prestazioni, differiscono per sottospecie, ci sono dischi per l'uso negli elettrodomestici, con bassa generazione di calore, consumo energetico e, di conseguenza, basse prestazioni, ci sono dischi della classe media, per i computer di casa e ci sono unità per sistemi ad alte prestazioni. In questo articolo considereremo una classe di dischi rigidi per sistemi e server ad alte prestazioni.
Caratteristiche di performance
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HDD di classe server |
Classe desktop HDD |
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Velocità di rotazione |
7.200 rpm (nominale) |
7.200 rpm (nominale) |
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Dimensione della cache |
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Tempo di ritardo medio |
4.20 ms (nominale) |
6,35 ms (nominale) |
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Velocità in baud |
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Lettura dalla cache dell'unità (Serial ATA) |
massimo 3 Gb / s |
massimo 3 Gb / s |
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caratteristiche fisiche |
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Capacità dopo la formattazione |
1.000.204 MB |
1.000.204 MB |
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Capacità |
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Interfaccia |
SATA 3Gb / s |
SATA 3Gb / s |
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Numero di settori disponibili per l'utente |
1 953 525 168 |
1 953 525 168 |
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Dimensioni |
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Altezza |
25,4 mm |
25,4 mm |
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Lunghezza |
147 mm |
147 mm |
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Larghezza |
101,6 mm |
101,6 mm |
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0,69 kg |
0,69 kg |
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Resistenza all'impatto |
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Resistenza agli urti funzionante |
65G, 2 ms |
30G; 2 ms |
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Resistenza agli urti non in funzione |
250 G, 2 ms |
250 G, 2 ms |
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Temperatura |
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Funzionante |
da -0 ° C a 60 ° C |
da -0 ° C a 50 ° C |
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Fuori servizio |
da -40 ° C a 70 ° C |
da -40 ° C a 70 ° C |
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Umidità |
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Funzionante |
umidità relativa 5-95% |
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Fuori servizio |
umidità relativa 5-95% |
umidità relativa 5-95% |
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Vibrazione |
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Funzionante |
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Lineare |
20-300 Hz, 0,75 g (da 0 a picco) |
22-330 Hz, 0,75 g (da 0 a picco) |
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Arbitrario |
0,004 g / Hz (10-300 Hz) |
0,005 g / Hz (10-300 Hz) |
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Fuori servizio |
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Bassa frequenza |
0,05 g / Hz (10-300 Hz) |
0,05 g / Hz (10-300 Hz) |
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Alta frequenza |
20-500 Hz, 4,0 G (da 0 a picco) |
La tabella mostra le caratteristiche dei dischi rigidi di uno dei principali produttori, una colonna mostra i dati di un disco rigido SATA di classe server, nell'altra un normale disco rigido SATA.
Dalla tabella vediamo che i dischi differiscono non solo per le caratteristiche delle prestazioni, ma anche per le caratteristiche delle prestazioni, che influenzano direttamente la durata e il buon funzionamento del disco rigido. Va notato che esternamente questi dischi rigidi differiscono in modo insignificante. Considera quali tecnologie e funzionalità ti consentono di farlo:
Albero rinforzato (mandrino) del disco rigido, alcuni produttori hanno fissato ad entrambe le estremità, il che riduce l'influenza delle vibrazioni esterne e contribuisce al posizionamento accurato dell'unità principale durante le operazioni di lettura e scrittura.
L'utilizzo di speciali tecnologie intelligenti che tengono conto delle vibrazioni sia lineari che angolari, che riducono i tempi di posizionamento della testa e aumentano le prestazioni dei dischi fino al 60%
La funzione di eliminazione degli errori sul tempo di funzionamento negli array RAID - impedisce ai dischi rigidi di cadere fuori dal RAID, che è una caratteristica dei dischi rigidi convenzionali.
Regolazione dell'altezza di volo delle testine in combinazione con la tecnologia per evitare il contatto con la superficie delle piastre, che porta ad un aumento significativo della vita del disco.
Una vasta gamma di funzioni di autodiagnostica che consentono di prevedere in anticipo il momento in cui un disco rigido si guasterà e di avvisare l'utente di questo, il che consente di avere il tempo di salvare le informazioni su un'unità di backup.
Funzionalità che riducono il tasso di errori di lettura irrecuperabili, aumentando l'affidabilità del disco rigido del server rispetto ai dischi rigidi convenzionali.
Parlando del lato pratico del problema, possiamo affermare con sicurezza che i dischi rigidi specializzati nei server "si comportano" molto meglio. Il servizio tecnico riceve molte volte meno chiamate per array RAID instabili e guasti del disco rigido. Il supporto del produttore per il segmento server dei dischi rigidi è molto più veloce rispetto ai dischi rigidi convenzionali, poiché il settore industriale è l'area di lavoro prioritaria di qualsiasi produttore di sistemi di archiviazione. Dopotutto, è in esso che vengono utilizzate le tecnologie più avanzate, proteggendo le tue informazioni.
Dischi SAS analogici:
Dischi rigidi di Western Digital VelociRaptor. Queste unità da 10K RPM sono dotate di interfaccia SATA da 6 Gb / s e cache da 64 MB. L'MTBF di queste unità è di 1,4 milioni di ore.
Maggiori dettagli sul sito Web del produttore www.wd.com
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Questo articolo si concentrerà su ciò che ti consente di collegare un disco rigido al tuo computer, vale a dire l'interfaccia del disco rigido. Più precisamente, sulle interfacce dei dischi rigidi, perché durante l'intero periodo della loro esistenza è stata inventata una grande varietà di tecnologie per il collegamento di questi dispositivi e l'abbondanza di standard in quest'area può confondere un utente inesperto. Tuttavia, tutto in ordine.
Le interfacce del disco rigido (o, in senso stretto, interfacce di archiviazione esterne, poiché possono essere utilizzate non solo, ma anche altri tipi di unità, ad esempio le unità ottiche) sono progettate per lo scambio di informazioni tra questi dispositivi di memoria esterni e la scheda madre. Le interfacce del disco rigido, così come i parametri fisici delle unità, influenzano molte delle prestazioni e delle prestazioni dell'unità. In particolare, le interfacce delle unità determinano i loro parametri come la velocità di scambio dei dati tra il disco rigido e la scheda madre, il numero di dispositivi che possono essere collegati a un computer, la possibilità di creare array di dischi, la possibilità di hot plug, supporto per le tecnologie NCQ e AHCI, ecc. ... Dipende anche dall'interfaccia del disco rigido quale cavo, cavo o adattatore è necessario collegare alla scheda madre.
SCSI - Small Computer System Interface
SCSI è una delle interfacce più antiche sviluppate per il collegamento di dispositivi di archiviazione nei personal computer. Questo standard è apparso all'inizio degli anni '80. Uno dei suoi sviluppatori era Alan Shugart, noto anche come l'inventore delle unità floppy.
Vista esterna dell'interfaccia SCSI sulla scheda e del cavo per il collegamento ad essa
Lo standard SCSI (tradizionalmente questa abbreviazione è letta nella trascrizione russa come "fiaba") era originariamente inteso per l'uso nei personal computer, come evidenziato dal nome stesso del formato - Small Computer System Interface, o interfaccia di sistema per piccoli computer. Tuttavia, è successo che le unità di questo tipo venissero utilizzate principalmente nei personal computer di alta classe e successivamente nei server. Ciò era dovuto al fatto che, nonostante l'architettura di successo e una vasta gamma di comandi, l'implementazione tecnica dell'interfaccia era piuttosto complicata e non si adattava al costo dei PC di massa.
Tuttavia, questo standard aveva una serie di funzionalità che non sono disponibili per altri tipi di interfacce. Ad esempio, un cavo di interfaccia di sistema per piccoli computer può avere una lunghezza massima di 12 me una velocità di trasferimento dati di 640 MB / s.
Come la successiva interfaccia IDE, l'interfaccia SCSI è parallela. Ciò significa che l'interfaccia utilizza bus che trasportano informazioni su più conduttori. Questa caratteristica era uno dei fattori limitanti per lo sviluppo dello standard e quindi, in sostituzione, è stato sviluppato uno standard SAS seriale più avanzato (da Serial Attached SCSI).
SAS - Serial Attached SCSI
Ecco come appare l'interfaccia SAS di un disco del server
Serial Attached SCSI è stato sviluppato come miglioramento dell'interfaccia di sistema per piccoli computer piuttosto vecchia per il collegamento di dischi rigidi. Nonostante il fatto che Serial Attached SCSI sfrutti i principali vantaggi del suo predecessore, ha comunque molti vantaggi. Tra questi ci sono i seguenti:
- Utilizzo di un bus comune per tutti i dispositivi.
- Il protocollo di comunicazione seriale utilizzato da SAS consente di utilizzare meno linee di segnale.
- Nessuna terminazione bus richiesta.
- Numero quasi illimitato di dispositivi collegati.
- Larghezza di banda maggiore (fino a 12 Gbps). Si prevede che le future implementazioni di SAS supporteranno velocità di trasmissione dati fino a 24 Gbps.
- La possibilità di connettersi alle unità del controller SAS con interfaccia Serial ATA.
In genere, i sistemi Serial Attached SCSI sono costruiti attorno a diversi componenti. I componenti principali includono:
- Dispositivi di destinazione. Questa categoria include le unità effettive o gli array di dischi.
- Gli iniziatori sono microcircuiti progettati per generare richieste ai dispositivi di destinazione.
- Sistema di consegna dei dati: cavi che collegano i dispositivi di destinazione e gli iniziatori
I connettori Serial Attached SCSI sono disponibili in una varietà di forme e dimensioni, a seconda del tipo (esterno o interno) e della versione SAS. Di seguito è riportato il connettore SFF-8482 interno e il connettore SFF-8644 esterno progettato per SAS-3:
Sinistra - connettore SAS SFF-8482 interno; Sulla destra c'è un connettore SAS SFF-8644 esterno con un cavo.
Alcuni esempi dell'aspetto di cavi e adattatori SAS: cavo HD-Mini SAS e cavo adattatore SAS-Serial ATA.
A sinistra: cavo HD Mini SAS; A destra: cavo adattatore da SAS a Serial ATA
Firewire - IEEE 1394
Oggi è abbastanza comune trovare dischi rigidi con un'interfaccia Firewire. Sebbene sia possibile collegare qualsiasi tipo di dispositivo periferico al computer tramite l'interfaccia Firewire, e non può essere definita un'interfaccia specializzata progettata per il collegamento esclusivo di dischi rigidi, tuttavia, Firewire ha una serie di caratteristiche che lo rendono estremamente conveniente per questo scopo.
FireWire - IEEE 1394 - Vista laptop
L'interfaccia Firewire è stata sviluppata a metà degli anni '90. L'inizio dello sviluppo è stato posto dalla nota azienda Apple, che aveva bisogno di un proprio bus, oltre che USB, per il collegamento di apparecchiature periferiche, principalmente multimediali. La specifica che descrive il funzionamento del bus Firewire si chiama IEEE 1394.
Firewire è uno dei formati di bus seriale esterno ad alta velocità più comunemente usati oggi. Le caratteristiche principali dello standard includono:
- Dispositivi hot plug.
- Architettura open bus.
- Topologia flessibile per il collegamento di dispositivi.
- Velocità di trasferimento dati ampiamente variabili: da 100 a 3200 Mbps.
- La capacità di trasferire dati tra dispositivi senza un computer.
- La possibilità di organizzare reti locali utilizzando un bus.
- Trasmissione di potenza tramite bus.
- Un gran numero di dispositivi collegati (fino a 63).
Per collegare dischi rigidi (di solito tramite contenitori di dischi rigidi esterni) tramite il bus Firewire, di norma viene utilizzato uno standard SBP-2 speciale, che utilizza il set di comandi del protocollo dell'interfaccia di sistema per piccoli computer. È possibile collegare dispositivi Firewire a un normale connettore USB, ma ciò richiede un adattatore speciale.
IDE - Elettronica di azionamento integrata
L'abbreviazione IDE è indubbiamente familiare alla maggior parte degli utenti di personal computer. Lo standard di interfaccia per il collegamento dei dischi rigidi IDE è stato sviluppato dal noto produttore di dischi rigidi Western Digital. Il vantaggio di IDE rispetto ad altre interfacce esistenti a quel tempo, in particolare l'interfaccia di sistema per piccoli computer, così come lo standard ST-506, era che non era necessario installare un controller del disco rigido sulla scheda madre. Lo standard IDE prevedeva l'installazione di un controller di unità sul case dell'unità e la scheda madre aveva solo un adattatore di interfaccia host per il collegamento di unità IDE.
Interfaccia IDE sulla scheda madre
Questa innovazione ha migliorato le prestazioni dell'unità IDE grazie al fatto che la distanza tra il controller e l'unità stessa è ridotta. Inoltre, l'installazione di un controller IDE all'interno del case del disco rigido ha permesso di semplificare in qualche modo sia le schede madri che la produzione dei dischi rigidi stessi, poiché la tecnologia ha dato libertà ai produttori in termini di organizzazione ottimale della logica del disco.
La nuova tecnologia era originariamente chiamata Integrated Drive Electronics. Successivamente, è stato sviluppato uno standard che lo descrive, chiamato ATA. Questo nome deriva dall'ultima parte del nome della famiglia di computer PC / AT aggiungendo la parola Allegato.
Un cavo IDE dedicato viene utilizzato per collegare un disco rigido o un altro dispositivo come un'unità ottica Integrated Drive Electronics alla scheda madre. Poiché ATA si riferisce alle interfacce parallele (quindi è anche chiamato Parallel ATA o PATA), cioè interfacce che prevedono il trasferimento simultaneo di dati su più linee, il suo cavo dati ha un numero elevato di conduttori (di solito 40, e nelle ultime versioni del protocollo era possibile utilizzare Cavo a 80 fili). Un tipico cavo dati per questo standard è piatto e largo, ma esistono anche cavi tondi. Il cavo di alimentazione per le unità Parallel ATA ha un connettore a 4 pin ed è collegato all'alimentazione del computer.
Di seguito sono riportati esempi di cavo IDE e cavo dati PATA rotondo:
Vista esterna del cavo di interfaccia: a sinistra - piatto, a destra in treccia tonda - PATA o IDE.
A causa dell'economicità comparativa delle unità Parallel ATA, della facilità di implementazione dell'interfaccia sulla scheda madre, nonché della facilità di installazione e configurazione dei dispositivi PATA per l'utente, le unità Integrated Drive Electronics hanno a lungo estromesso i dispositivi di altri tipi di interfaccia dal mercato dei dischi rigidi per personal computer di livello economico.
Tuttavia, lo standard PATA presenta anche diversi svantaggi. Prima di tutto, questa è una limitazione della lunghezza che può avere un cavo dati Parallel ATA - non più di 0,5 m Inoltre, l'organizzazione parallela dell'interfaccia impone una serie di restrizioni alla velocità massima di trasferimento dati. Non supporta lo standard PATA e molte delle funzionalità avanzate di altri tipi di interfaccia, come i dispositivi hot-plug.
SATA - Serial ATA
Interfaccia SATA sulla scheda madre
L'interfaccia SATA (Serial ATA), come si può intuire dal nome, è un miglioramento di ATA. Questo miglioramento consiste, prima di tutto, nella conversione del tradizionale ATA parallelo (Parallel ATA) in un'interfaccia seriale. Tuttavia, le differenze tra lo standard Serial ATA e quello tradizionale non si limitano a questo. Oltre a modificare il tipo di trasferimento dati da parallelo a seriale, sono cambiati anche i connettori dati e alimentazione.
Di seguito è riportato il cavo dati SATA:
Cavo dati per interfaccia SATA
Ciò ha consentito l'uso di un cavo notevolmente più lungo e maggiori velocità di trasferimento dati. Tuttavia, lo svantaggio era il fatto che i dispositivi PATA, che erano presenti sul mercato in quantità enormi prima dell'avvento di SATA, erano diventati impossibili da collegare direttamente ai nuovi connettori. È vero, la maggior parte delle nuove schede madri ha ancora vecchi connettori e supporta il collegamento di dispositivi meno recenti. Tuttavia, l'operazione inversa: collegare un nuovo tipo di unità a una vecchia scheda madre di solito causa molti più problemi. Per questa operazione, l'utente solitamente necessita di un adattatore da Serial ATA a PATA. L'adattatore del cavo di alimentazione è generalmente relativamente semplice nel design.
Adattatore di alimentazione da Serial ATA a PATA:
A sinistra è una vista generale del cavo; A destra, l'aspetto dei connettori PATA e Serial ATA è ingrandito
Più complesso, tuttavia, è il caso di un dispositivo come un adattatore per collegare un dispositivo seriale a un connettore di interfaccia parallela. Tipicamente, questo tipo di adattatore è realizzato sotto forma di un piccolo microcircuito.
Vista esterna dell'adattatore bidirezionale universale tra interfacce SATA - IDE
Al giorno d'oggi l'interfaccia Serial ATA ha praticamente soppiantato Parallel ATA e le unità PATA possono ora essere trovate principalmente in computer abbastanza vecchi. Un'altra caratteristica del nuovo standard che lo ha reso così popolare è stato il supporto.
Tipo di adattatore da IDE a SATA
Puoi dire qualcosa in più sulla tecnologia NCQ. Il vantaggio principale di NCQ è che consente di utilizzare idee che sono state a lungo implementate nel protocollo SCSI. In particolare, NCQ supporta un sistema per sequenziare le operazioni di lettura / scrittura su più unità installate nel sistema. Pertanto, NCQ può migliorare in modo significativo le prestazioni dei dispositivi di archiviazione, in particolare gli array di dischi rigidi.
Adattatore da SATA a IDE
Per utilizzare NCQ, è necessario il supporto tecnologico dal lato del disco rigido e dall'adattatore host della scheda madre. Quasi tutti gli adattatori che supportano AHCI supportano anche NCQ. Inoltre, alcuni adattatori proprietari meno recenti supportano NCQ. Inoltre, per il funzionamento di NCQ, è richiesto il suo supporto dal sistema operativo.
eSATA - SATA esterno
Separatamente, vale la pena menzionare il formato eSATA (External SATA), che un tempo sembrava promettente, ma non ha ricevuto un'ampia distribuzione. Come puoi intuire dal nome, eSATA è un tipo di Serial ATA progettato per collegare esclusivamente unità esterne. Lo standard eSATA offre ai dispositivi esterni la maggior parte delle capacità dello standard, ad es. Serial ATA interna, in particolare, lo stesso sistema di segnale e comando e la stessa alta velocità.
Connettore ESATA sul laptop
Tuttavia, eSATA presenta alcune differenze rispetto allo standard del bus interno che l'ha originato. In particolare, eSATA supporta cavi dati più lunghi (fino a 2 m) e ha anche requisiti di alimentazione più elevati per le unità. Inoltre, i connettori eSATA sono leggermente diversi dai connettori Serial ATA standard.
Rispetto ad altri bus esterni come USB e Firewire, eSATA, tuttavia, presenta uno dei principali inconvenienti. Mentre questi bus consentono al dispositivo di essere alimentato tramite il cavo bus stesso, l'unità eSATA richiede connettori di alimentazione dedicati. Pertanto, nonostante la velocità di trasferimento dati relativamente elevata, eSATA non è attualmente molto popolare come interfaccia per il collegamento di unità esterne.
Conclusione
Le informazioni memorizzate su un disco rigido non possono diventare utili per l'utente e disponibili per i programmi applicativi fino a quando non vi si accede dal processore centrale del computer. Le interfacce del disco rigido sono i mezzi per la comunicazione tra queste unità e la scheda madre. Oggi esistono molti tipi diversi di interfacce per dischi rigidi, ciascuna con i propri vantaggi, svantaggi e caratteristiche specifiche. Ci auguriamo che le informazioni fornite in questo articolo siano per molti versi utili al lettore, perché la scelta di un moderno hard disk è in gran parte determinata non solo dalle sue caratteristiche interne, come capacità, memoria cache, accesso e velocità di rotazione, ma anche dall'interfaccia per quale è stato progettato.
La seconda interfaccia di memoria esterna - SCSI (Small Computer System Interface - interfaccia di sistema per piccoli computer) è stata sviluppata e adottata da ANSI nel 1986 (in seguito è stata chiamata SCSI-1). La velocità di trasferimento dati utilizzando questa interfaccia parallela a 8 bit era (a una velocità di clock del bus di 5 MHz) 4 MB / s in modalità asincrona e 5 MB / s in modalità sincrona. A differenza dell'interfaccia IDE / ATA, l'interfaccia SCSI può collegare non solo dispositivi interni, ma anche esterni: stampanti, scanner, ecc. Il numero massimo di dispositivi collegati al bus SCSI era 8 e la lunghezza massima del cavo era 6 m.
Gli standard SCSI sono sviluppati e mantenuti dal comitato T10 INCITS, ad es. la stessa organizzazione che sviluppa gli standard IDE (ATA). Nel 1996, la SCSI Trade Association - STA (SCSI Trade Association) è stata creata per promuovere lo standard SCSI. Questa associazione comprende una trentina di produttori di tecnologia informatica.
I seguenti standard SCSI - SCSI-2 (1994) e SCSI-3 (1995) hanno introdotto il Common Command Set (CCS) - 18 comandi di base richiesti per supportare qualsiasi dispositivo SCSI, hanno aggiunto la possibilità di memorizzare in un dispositivo di coda comandi ricevuti dal computer e la loro elaborazione secondo le priorità stabilite. Inoltre, in questi standard, insieme all'8 bit, viene definito anche un bus a 16 bit, la frequenza di clock viene aumentata a 20 MHz e la velocità di trasferimento dati viene aumentata a 20 MB / s.
Un'evoluzione dello standard SCSI-3 è lo standard Ultra3 SCSI (1999) attualmente utilizzato, per il quale è definita una frequenza di bus di 40 MHz e una velocità di trasferimento di 160 MB / s, e Ultra320 SCSI (2002) è una frequenza di bus di 80 MHz e una velocità di trasferimento di 320 MB / s.
Lo scambio di dati secondo questi standard è implementato utilizzando il metodo LDVS (lo stesso del bus PCI Express). Il numero massimo di dispositivi collegabili per Ultra3 SCSI e Ultra320 SCSI è 16 e la lunghezza massima del cavo è 12 m.
Anche lo standard Ultra640 SCSI (2003) è stato sviluppato con una frequenza di bus di 160 MHz e una velocità di 640 MB / s, ma questo standard non si è diffuso, poiché a causa della piccola lunghezza del cavo non possono essere collegati più di due dispositivi ...
La comunicazione tra il dispositivo SCSI e il bus I / O viene effettuata utilizzando uno speciale adattatore SCSI (controller) inserito in uno slot PCI o integrato nella scheda madre. Oltre all'adattatore SCSI (Figura 1.3.8a), chiamato adattatore host, ogni dispositivo ha il proprio adattatore integrato che gli consente di comunicare con il bus SCSI. Se il dispositivo è l'ultimo nella catena di dispositivi bus SCSI, dopo di esso viene collegato un dispositivo speciale, un terminatore per escludere la riflessione dei segnali trasmessi sul bus (Fig. 1.3.8b).
Ultra3 SCSI e Ultra320 SCSI utilizzano due tipi di connettori: a 68 pin (Figura 1.3.8c) e 80 pin (Figura 1.3.8d). Il secondo tipo di connettore, oltre alle linee dati e di comando, contiene anche linee di alimentazione per dispositivi e fornisce la possibilità di collegare "a caldo" il dispositivo a un computer.
Figura: 1.3.8. Dispositivi SCSI: a) Adattatore SCSI: 1 - connettori per il collegamento di dispositivi esterni; 2 - connettore per il collegamento di un dispositivo interno; 3 - controller SCSI;
b) bus SCSI: 1 - connettore adattatore; 2 - connettori per il collegamento di dispositivi; 3 - terminatore; c) connettore SCSI a 68 pin; d) Connettore SCSI a 80 pin
SCSI trasferisce i dati in parallelo, proprio come IDE (ATA). Per gli stessi motivi di IDE (ATA), è stato avviato lo sviluppo di Serial Attached SCSI (SAS). L'interfaccia SAS è conforme a SATA e allo stesso tempo utilizza comandi SCSI, dispositivi esterni collegabili a caldo e la possibilità di collegare, oltre a dischi rigidi e unità ottiche, altre periferiche come una stampante o uno scanner. SAS sta ora sostituendo gradualmente SCSI nei computer e nelle periferiche.
La prima specifica SAS, SAS 1.0, è stata rilasciata dal Comitato T10 nel 2003. Ha definito le velocità di trasferimento dati di 1,5 e 3 Gbit / s per il collegamento di dispositivi all'interno dell'unità di sistema del computer con una lunghezza massima del cavo di 1 me collegamento esterno di dispositivi con una lunghezza massima del cavo di 8 m.
Nel 2005 è stata rilasciata la specifica SAS 1.1, che ha corretto gli errori nella specifica SAS 1.0.
SAS 2.0 (2009) ha aggiunto 6 Gbps e ha aumentato la lunghezza massima del cavo a 10 m.
Lo scambio di dati in SAS, così come in SCSI, è implementato utilizzando il metodo LDVS.
Due coppie di segnali differenziali (ricezione e trasmissione) formano un canale fisico nel SAS. Uno o più collegamenti fisici, a loro volta, formano una porta. Il numero di collegamenti fisici in una porta è indicato da un numero seguito da una "x". Quindi, la designazione 4x significa che la porta contiene 4 canali (8 coppie di segnali). Ogni porta ha un indirizzo univoco a 64 bit assegnato dal produttore dell'hardware SAS. Un dispositivo SAS può avere una o più porte. Una porta con un solo canale è chiamata porta stretta e una porta con due o più canali è chiamata porta larga.
Quindi due porte con una velocità di 3 Gb / s possono essere utilizzate come due canali di comunicazione separati con dispositivi diversi o come un singolo canale di comunicazione con una velocità di 6 Gb / s. Inoltre, la specifica SAS 2.0 aggiunge la possibilità di dividere una porta da 6 Gbps in due collegamenti da 3 Gbps.
SAS utilizza connettori standardizzati dal Comitato Small Form Factor (SFF) quando si collegano i dispositivi. Questo comitato sviluppa e prepara le specifiche per i connettori utilizzati in vari dispositivi. Ogni connettore è identificato dal prefisso "SFF-" seguito da un numero di connettore a quattro cifre che inizia con 8.
I connettori principali utilizzati in SATA sono:
· Connettore SFF-8482 per il collegamento di un dispositivo interno (Fig. 1.3.9а);
· Connettore SFF-8484 - 4x connettori per il collegamento di dispositivi interni (Fig. 1.3.9b);
Connettore SFF-8087 - 4x connettore (miniSAS) per il collegamento di dispositivi interni (Fig. 1.3.9c);
· Connettore SFF-8470 - 4x connettori per il collegamento di dispositivi esterni (Fig. 1.3.9d);
· Connettore SFF-8088 - 4x connettore (miniSAS) per il collegamento di dispositivi esterni (Fig. 1.3.9e).
L'interfaccia SAS supporta un set di comandi compatibile con il set di comandi SATA, quindi è possibile collegare i dispositivi SATA all'espansione SAS (in genere utilizzando il connettore SFF-8482).
Il cavo più comune per il collegamento di dispositivi SAS esterni con connettori SFF-8088 alle estremità del cavo è mostrato in Fig. 1.3.9f. Per collegare dispositivi esterni tramite l'interfaccia eSATA, è possibile utilizzare un cavo con un connettore SFF-8088 su un'estremità e 4 connettori eSATA sull'altra (Fig. 1.3.9g).
Figura: 1.3.9. Connettori SAS: a) connettore maschio SAS a 29 pin per dispositivo interno (SFF-8482) b) connettore SAS 4x a 32 pin maschio per dispositivi interni (SFF-8484); c) Connettore femmina mini-SAS maschio 4x a 26 pin per dispositivi interni (SFF-8087); d) maschio 4x SAS a 26 pin al dispositivo esterno (SFF-8470); e) 4x mini-SAS maschio a 26 pin a dispositivo esterno (SFF-8088); f) cavo SFF-8088 - SFF-8088; g) SFF-8088 - 4 cavi eSATA
Un sistema di interfaccia SAS è costituito dai seguenti componenti:
Iniziatore - genera richieste di servizio per i dispositivi target e riceve la conferma dell'esecuzione delle richieste (implementato come un microcircuito sulla scheda madre o su una scheda collegata al bus della scheda madre);
Dispositivo di destinazione: contiene blocchi logici e porte di destinazione che ricevono le richieste di servizio e le eseguono; una volta completata l'elaborazione della richiesta, viene inviata una conferma dell'esecuzione della richiesta all'iniziatore della richiesta (può essere un disco rigido separato o un intero set di dischi).
· Sottosistema di consegna dei dati (Sottosistema di fornitura del servizio) - esegue il trasferimento dei dati tra iniziatori e dispositivi di destinazione (composto da cavi ed espansori SAS).
· SAS Expander: collega più dispositivi SAS a una porta iniziatore.
Nei computer desktop, un expander SAS è una scheda che si collega al bus PCI Express e contiene un controller SAS che funge da iniziatore, nonché uno o più socket di connettore SAS interni e / o esterni a cui i dispositivi SAS o SATA ( eSATA) (Fig. ????? ae Fig. ????? b).
Le unità SAS (eSATA) possono essere alloggiate in un contenitore (Fig. ????? c). Un tale dispositivo è chiamato array di dischi. Oltre alle unità disco, l'array di dischi contiene una scheda di espansione SAS incorporata (Fig. ????? d), un connettore di alimentazione, nonché una presa per il collegamento a un computer di controllo (presa di ingresso) e 1 o 2 prese per il collegamento a un altro computer (prese di ingresso) ... Questi slot consentono a più computer di condividere i dati sulle unità dell'array di dischi.
Un esempio di collegamento di unità eSATA a un computer utilizzando il cavo mostrato in Fig. 9g e computer all'array di dischi utilizzando il cavo mostrato in Fig. 9f, è mostrato in Fig. Figura. ????? d.
Figura: ??????. Strutture SAS: a) scheda per il collegamento di due dispositivi interni:
1 - Controller SAS (iniziatore); 2 - prese SF-8087; b) una scheda per il collegamento di due dispositivi esterni: 2 - prese SF-8088; 1 - controller SAS (iniziatore); c) un array di dischi per 15 unità SAS (eSATA); d) espansione di array di dischi SAS;
e) un esempio di utilizzo di SAS per collegare unità esterne: 1 - unità eSATA; 2 - array di dischi collegato a due computer
L'implementazione hardware di SAS, come prima SCSI, è più costosa sul computer rispetto all'implementazione di ATA e SATA (eSATA). Ciò è dovuto, in primo luogo, al fatto che il controller ATA e SATA è solitamente integrato nella scheda madre e le schede madri desktop con interfaccia SCSI e SAS integrate non sono praticamente disponibili, quindi è necessario acquistare una scheda controller SCSI o SAS. In secondo luogo, i dispositivi SAS sono più potenti dei dispositivi ATA e SATA (eSATA). Ad esempio, le unità SAS possono essere a doppia porta, ad es. possono essere collegati a due computer oppure possono comunicare con un computer a una velocità doppia rispetto a una singola porta. Tuttavia, questo porta a costi più elevati per le unità SAS.
Pertanto, la principale area di applicazione di SAS, come SCSI, sono i computer potenti (server) con maggiori requisiti di velocità di scambio, affidabilità e sicurezza dei dati.
Attraverso l'uso di estensori, il sottosistema di consegna dei dati SAS offre più funzionalità rispetto al sistema SATA (eSATA). Inoltre, in questo sottosistema è possibile utilizzare dispositivi SATA (eSATA) più economici.
Un singolo sistema di computer, periferiche, espansori SAS e cavi SAS, SATA ed eSATA interconnessi è chiamato dominio. Il numero massimo di extender e dispositivi in \u200b\u200bun dominio è 16256. Un sistema SAS può essere costituito da più domini, con iniziatori individuali e dispositivi appartenenti a due domini adiacenti.
Esistono due tipi di extender che possono essere utilizzati in un dominio: switch extender ed end extender.
L'espansore fanout (Fig. ????? a) instrada i flussi di dati dagli iniziatori ai dispositivi di destinazione nel dominio nel dominio SAS. Ci dovrebbe essere un solo switch di espansione in un dominio.
L'espansore perimetrale (fig. ????? b) è collegato a un interruttore espansore o a un altro espansore perimetrale e viene utilizzato per instradare i flussi di dati dei dispositivi e degli espansori ad esso collegati. Il numero massimo di dispositivi supportati dall'endpoint extender è 128.
I dispositivi possono essere collegati sia a un'espansione switch che a un'espansione finale. Se uno switch di espansione non viene utilizzato nel dominio, il numero di espansori finali non deve essere superiore a 2.
All'accensione, tutti i dispositivi nel sistema SAS scambiano i loro indirizzi tra loro e il sistema entra in uno stato attivo, in cui viene eseguito lo scambio di comandi, pacchetti di dati e messaggi di controllo. L'aggiunta di un nuovo dispositivo al sistema (collegamento a caldo) o la disconnessione di un dispositivo genera un messaggio di controllo, al ricevimento del quale tutti gli espansori ricostruiscono il proprio schema di instradamento e notificano agli iniziatori la modifica della configurazione del sistema.
Un esempio della configurazione dei domini SAS è mostrato in Fig. Figura. ?????nel.
Figura: ?????. Utilizzo di SAS nei server: a) switch di espansione a 12 porte con slot SFF-8470 (viste anteriore e posteriore); b) Estensore finale a 12 porte con slot SFF-8470 (vista anteriore e posteriore); c) esempio di domini SAS:
1 - server iniziatore con schede di espansione SAS; 2 - Espansori terminali SAS;
3 - unità a porta singola con interfaccia SAS; 4 - Switch espansione SAS;
5 - unità floppy con interfaccia eSATA; 6 - unità disco a due porte con interfaccia SAS;
7 - disk array con espansione SAS integrata
Nei moderni sistemi informatici, le interfacce SATA e SAS vengono utilizzate per collegare i dischi rigidi principali. Di norma, la prima opzione è adatta alle postazioni di lavoro domestiche, la seconda a quelle server, quindi le tecnologie non sono in concorrenza tra loro, soddisfacendo requisiti diversi. La differenza significativa in termini di costi e spazio di archiviazione fa sì che gli utenti si chiedano in che modo SAS differisca da SATA e cerchi compromessi. Vediamo se ha senso.
SAS (Serial Attached SCSI) è un'interfaccia di dispositivo di archiviazione seriale progettata attorno a SCSI parallelo per eseguire lo stesso set di istruzioni. Utilizzato principalmente nei sistemi server.
SATA (Serial ATA) è un'interfaccia di scambio dati seriale basata su PATA parallela (IDE). Utilizzato in casa, in ufficio, in PC multimediali e laptop.
Se parliamo di HDD, quindi, nonostante le diverse caratteristiche tecniche e connettori, non ci sono differenze cardinali tra i dispositivi. La compatibilità unilaterale all'indietro consente di collegare i dischi alla scheda server sia uno per uno che tramite la seconda interfaccia.
Vale la pena notare che entrambe le opzioni di connessione sono reali per gli SSD, ma una differenza significativa tra SAS e SATA in questo caso sarà nel costo dell'unità: la prima può essere dieci volte più costosa con un volume comparabile. Pertanto, oggi una tale soluzione, se non insolita, è sufficientemente bilanciata ed è destinata a data center veloci a livello aziendale.
Confronto
Come già sappiamo, SAS viene utilizzato nei server, SATA nei sistemi domestici. In pratica, ciò significa che molti utenti affrontano contemporaneamente il primo e risolvono molti problemi, mentre i secondi vengono affrontati da una persona. Di conseguenza, il carico del server è molto più elevato, quindi i dischi devono essere sufficientemente tolleranti agli errori e veloci. I protocolli SCSI (SSP, SMP, STP) implementati in SAS consentono l'elaborazione simultanea di più I / O.
Direttamente per l'HDD, la velocità di accesso è determinata principalmente dalla velocità di rotazione del mandrino. Per sistemi desktop e laptop, 5400-7200 RPM sono necessari e sufficienti. Di conseguenza, è quasi impossibile trovare un'unità SATA con 10.000 RPM (a meno che non si guardi la serie WD VelociRaptor progettata, ancora una volta, per le workstation) e tutto quanto sopra è assolutamente irraggiungibile. L'HDD SAS gira almeno a 7200 RPM, 10000 RPM può essere considerato uno standard e 15000 RPM è un massimo sufficiente.
Le unità SCSI seriali sono considerate più affidabili e hanno un MTBF più elevato. In pratica, una maggiore stabilità si ottiene tramite la funzione checksum. Le unità SATA, d'altra parte, soffrono di "errori silenziosi" quando i dati sono parzialmente scritti o danneggiati, il che porta alla comparsa di settori danneggiati.
Il vantaggio principale di SAS - due porte duplex, che consentono di collegare un dispositivo tramite due canali - funziona anche per la tolleranza ai guasti del sistema. In questo caso lo scambio di informazioni sarà effettuato simultaneamente in entrambe le direzioni e l'affidabilità è assicurata dalla tecnologia Multipath I / O (due controllori si assicurano a vicenda e condividono il carico). La coda dei comandi contrassegnati ha una profondità massima di 256. La maggior parte delle unità SATA ha una porta half-duplex e la profondità della coda NCQ non è superiore a 32.
L'interfaccia SAS presuppone l'uso di cavi lunghi fino a 10 m È possibile collegare fino a 255 dispositivi a una porta tramite espansori. SATA è limitato a 1 m (2 m per eSATA) e supporta solo una connessione punto a punto.
Prospettive di ulteriore sviluppo: anche la differenza tra SAS e SATA si fa sentire in modo piuttosto netto. L'interfaccia SAS raggiunge un throughput di 12 Gbps e i produttori annunciano il supporto per 24 Gbps. L'ultima revisione di SATA si è fermata a 6 Gb / se non si evolverà in questo senso.
Le unità SATA hanno un prezzo molto interessante in termini di costo di 1 GB. Nei sistemi in cui la velocità di accesso ai dati non è critica e la quantità di informazioni memorizzate è grande, è consigliabile utilizzarli.
tavolo
| SAS | SATA |
| Per sistemi server | Principalmente per sistemi desktop e mobili |
| Utilizza il set di comandi SCSI | Utilizza il set di comandi ATA |
| Velocità minima del mandrino HDD 7200 RPM, massima - 15000 RPM | Minimo 5400 RPM, massimo 7200 RPM |
| Supporta la tecnologia di verifica del checksum durante la scrittura dei dati | Elevata percentuale di errori e settori danneggiati |
| Due porte duplex | Una porta half duplex |
| Multipath I / O supportato | Collegamento punto a punto |
| Coda comandi fino a 256 | Coda comandi fino a 32 |
| È possibile utilizzare cavi fino a 10 m | Lunghezza del cavo non superiore a 1 m |
| Throughput bus fino a 12 Gb / s (in futuro - 24 Gb / s) | Velocità effettiva di 6 Gbps (SATA III) |
| Il costo delle unità è più alto, a volte in modo significativo | Più economico in termini di prezzo per GB |
In questo articolo, diamo uno sguardo al futuro di SCSI e ad alcuni dei vantaggi e degli svantaggi di SCSI, SAS e SATA.
In effetti, la domanda è un po 'più complessa della semplice sostituzione di SCSI con SATA e SAS. Il tradizionale SCSI parallelo è un'interfaccia collaudata che esiste da molto tempo. Attualmente, SCSI offre una velocità di trasferimento molto elevata di 320 Megabyte al secondo (Mbps) utilizzando la moderna interfaccia Ultra320 SCSI. Inoltre, SCSI offre un'ampia gamma di funzionalità, incluso l'accodamento dei tag di comando (un metodo per ottimizzare i comandi di I / O per aumentare le prestazioni). I dischi rigidi SCSI sono affidabili; a breve distanza, è possibile collegare a margherita fino a 15 dispositivi collegati a un collegamento SCSI. Queste caratteristiche rendono SCSI una scelta eccellente per i desktop e le workstation produttive, fino ai server aziendali, oggi.
I dischi rigidi SAS utilizzano il set di comandi SCSI e sono simili in termini di affidabilità e prestazioni alle unità SCSI, ma utilizzano una versione seriale dell'interfaccia SCSI, a 300 MB / s. Sebbene leggermente più lenta di SCSI da 320 MB / s, l'interfaccia SAS è in grado di supportare fino a 128 dispositivi su distanze maggiori rispetto all'Ultra320 e può espandersi fino a 16.000 dispositivi per canale. I dischi rigidi SAS offrono la stessa affidabilità e velocità di rotazione (10.000-15.000) delle unità SCSI.
Le unità SATA sono leggermente diverse. Laddove le unità SCSI e SAS danno la priorità a prestazioni e affidabilità, le unità SATA le sacrificano a favore di significativi aumenti di capacità e risparmi sui costi. Ad esempio, un'unità SATA ha ora raggiunto una capacità di 1 terabyte (TB). SATA viene utilizzato dove è necessaria la massima capacità, come il backup o l'archiviazione dei dati. SATA ora offre connessioni point-to-point a velocità fino a 300 Mb / s e supera facilmente la tradizionale interfaccia parallela ATA a 150 Mb / s.
Allora cosa succede con SCSI? Funziona benissimo. Il problema con SCSI tradizionale è che si sta avvicinando alla fine della sua vita utile. L'interfaccia SCSI parallela, che ha una velocità di 320 Mb / s, non sarà in grado di funzionare molto più velocemente sulle lunghezze dei cavi SCSI esistenti. In confronto, le unità SATA raggiungeranno i 600 MB / sec nel prossimo futuro, SAS ha in programma di raggiungere i 1200 MB / sec. Le unità SATA possono anche funzionare con un'interfaccia SAS, quindi queste unità possono essere utilizzate contemporaneamente in alcuni sistemi di archiviazione. Il potenziale per una maggiore scalabilità e prestazioni di trasferimento dei dati supera di gran lunga quello di SCSI. Ma SCSI non lascerà presto la scena. Vedremo SCSI in server di piccole e medie dimensioni ancora per qualche anno. Man mano che l'hardware viene aggiornato, SCSI verrà sistematicamente sostituito con unità SAS / SATA per connessioni più veloci e più facili.
