В цикли «Муқаддима ба SSD» мо дар бораи таърихи пайдоиши дискҳо сӯҳбат кардем. Қисми дуюм дар бораи интерфейсҳо барои ҳамкорӣ бо дискҳо нақл мекунад.
Алоқа байни протсессор ва дастгоҳҳои периферӣ мувофиқи конвенсияҳои пешакӣ муайяншуда, ки интерфейсҳо номида мешаванд, сурат мегирад. Ин созишномаҳо сатҳи физикӣ ва нармафзори мутақобиларо танзим мекунанд.
Интерфейс - маҷмӯи воситаҳо, усулҳо ва қоидаҳои ҳамкории байни унсурҳои система.
Татбиқи физикии интерфейс ба параметрҳои зерин таъсир мерасонад:
- гузариши канали алоқа;
- шумораи максималии дастгоҳҳои ҳамзамон пайвастшуда;
- шумораи хатогиҳое, ки ба амал меоянд.
Интерфейсҳои диск дар асоси сохта шудаанд Портҳои I/O, ки баръакси хотираи I/O аст ва дар фазои адреси протсессор ҷой намегирад.
Портҳои параллелӣ ва силсилавӣ
Мувофиқи усули мубодилаи маълумот, портҳои воридотӣ ба ду намуд тақсим мешаванд:
- параллел;
- пайваста.
Тавре ки аз ном бармеояд, порти параллелӣ калимаи мошинро дар як вақт мефиристад, ки аз якчанд бит иборат аст. Порти параллелӣ роҳи осонтарини табодули маълумот аст, зеро он ҳалли мураккаби схемаҳоро талаб намекунад. Дар соддатарин ҳолат, ҳар як бит калимаи мошин ба хати сигнали худ фиристода мешавад ва ду хати сигнали хидматӣ барои бозгашт истифода мешаванд: Маълумот тайёр и Маълумот қабул карда шуд.
Портҳои параллелӣ, дар назари аввал, миқёси хуб доранд: хатҳои бештари сигнал - дар як вақт битҳои бештар интиқол дода мешаванд ва аз ин рӯ, қобилияти баландтар. Аммо аз сабаби зиёд шудани хатҳои сигнал байни онҳо интерференсия ба амал омада, боиси таҳрифи паёмҳои интиқолшаванда мегардад.
Портҳои силсилавӣ муқобили параллел мебошанд. Маълумот дар як вақт як бит фиристода мешавад, ки ин шумораи умумии хатҳои сигналро коҳиш медиҳад, аммо контроллери воридотро мушкил мекунад. Контролери интиқолдиҳанда калимаи мошинро дар як вақт қабул мекунад ва бояд дар як вақт як бит интиқол диҳад ва контролери қабулкунанда дар навбати худ битҳоро қабул кунад ва онҳоро бо ҳамон тартиб нигоҳ дорад.
Шумораи ками хатҳои сигнал ба шумо имкон медиҳад, ки басомади интиқоли паёмҳоро бе дахолат зиёд кунед.
SCSI
Интерфейси хурди системаҳои компютерӣ (SCSI) дар соли 1978 пайдо шуда буд ва дар ибтидо барои муттаҳид кардани дастгоҳҳои профилҳои гуногун дар як система тарҳрезӣ шуда буд. Мушаххасоти SCSI-1 барои пайваст кардани то 8 дастгоҳ (якҷоя бо контроллер), ба монанди:
- сканерҳо;
- дискҳои лента (стреймерҳо);
- дискҳои оптикӣ;
- дискҳо ва дигар дастгоҳҳо.
SCSI дар ибтидо Shugart Associates System Interface (SASI) ном дошт, аммо кумитаи стандартҳо номи ширкатро тасдиқ накард ва пас аз як рӯзи ҳамлаи майна номи Small Computer Systems Interface (SCSI) ба вуҷуд омад. "Падар"-и SCSI Ларри Баучер ният дошт, ки ин ихтисорот "секси" талаффуз шавад, аммо хонед "sсuzzy" ("гуед"). Баъдан дар ин меъёр талаффузи «гӯй» сахт ҷой гирифт.
Дар истилоҳоти SCSI дастгоҳҳои пайвастшуда ба ду намуд тақсим мешаванд:
- ташаббускорон;
- дастгоҳҳои мақсаднок.
Ташаббускор ба дастгоҳи мавриди ҳадаф фармон мефиристад, ки баъдан ба ташаббускор посух мефиристад. Ташаббускорон ва ҳадафҳо ба автобуси умумии SCSI пайваст карда шудаанд, ки фарохмаҷрои 1 МБ/с дар стандарти SCSI-5 дорад.
Топологияи "шинаи умумӣ" истифода мешавад, як қатор маҳдудиятҳоро ҷорӣ мекунад:
- дар охири автобус асбобхои махсус — терминаторхо лозиманд;
- маҷрои автобус дар байни ҳамаи дастгоҳҳо тақсим карда мешавад;
- Шумораи ниҳоии дастгоҳҳои ҳамзамон васлшуда маҳдуд аст.
Дастгоҳҳо дар автобус бо рақами ягонаи номбаршуда муайян карда мешаванд SCSI Ҳадаф ID. Ҳар як воҳиди SCSI дар система на камтар аз як дастгоҳи мантиқӣ муаррифӣ мешавад, ки бо рақами ягона дар дохили дастгоҳи физикӣ муроҷиат мекунад. Рақами воҳиди мантиқӣ (ЛУН).
Фармонҳо дар SCSI дар шакл фиристода мешаванд блокҳои тавсифи фармон (Блоки Дескриптори фармон, CDB), ки аз рамзи амалиёт ва параметрҳои фармон иборат аст. Стандарт зиёда аз 200 фармонро тавсиф мекунад, ки ба чор категория тақсим мешаванд:
- ҳатмӣ — дастгох бояд дастгирй карда шавад;
- Ихтиёрӣ - амалӣ карда мешавад;
- Ба фурӯшанда хос - аз ҷониби истеҳсолкунандаи мушаххас истифода мешавад;
- Фарсудашуда - фармонҳои кӯҳнашуда.
Дар байни бисёр фармонҳо, танҳо сетои онҳо барои дастгоҳҳо ҳатмӣ мебошанд:
- ВОДИИ ОЗМОИШ ТАЙЁР — тафтиши тайёрии дастгох;
- ҲИССИРО ДАРКОР — рамзи хатои фармони қаблиро дархост мекунад;
- пурсиш — характеристика-хои асосии дастгохро талаб кунед.
Пас аз қабул ва коркарди фармон, дастгоҳи мақсаднок ба ташаббускор рамзи вазъро мефиристад, ки натиҷаи иҷроро тавсиф мекунад.
Такмилдиҳии минбаъдаи SCSI (SCSI-2 ва Ultra SCSI мушаххасот) рӯйхати фармонҳои истифодашударо васеъ кард ва шумораи дастгоҳҳои пайвастшударо то 16 адад ва мубодилаи маълумот дар автобус то 640 МБ/с зиёд кард. Азбаски SCSI интерфейси параллелист, афзоиши басомади мубодилаи маълумот бо камшавии дарозии максималии кабел алоқаманд буд ва боиси нороҳатии истифода мешуд.
Аз стандарти Ultra-3 SCSI сар карда, дастгирии "plugging hot" пайдо шуд - пайваст кардани дастгоҳҳо ҳангоми фурӯзон будани барқ.
Аввалин маълуми SCSI SSD M-Systems FFD-350 буд, ки соли 1995 бароварда шудааст. Диск қимати баланд дошт ва ба таври васеъ истифода намешуд.
Дар айни замон, SCSI параллелӣ интерфейси маъмули диск нест, аммо маҷмӯи фармонҳо то ҳол дар интерфейсҳои USB ва SAS фаъолона истифода мешавад.
АТА/ПАТА
интерфейси АТА (Замимаи Advanced Technology), инчунин бо номи ПАТА (Parallel ATA) аз ҷониби Western Digital дар соли 1986 таҳия шудааст. Номи маркетинги стандарти IDE (Eng. Integrated Drive Electronics - "electronics дар гардонанда сохташуда") як навоварии муҳимро таъкид кард: контроллери гардон ба диск ворид карда шуд, на дар тахтаи алоҳидаи васеъкунӣ.
Қарори дар дохили диск ҷойгир кардани контроллер якбора якчанд мушкилотро ҳал кард. Аввалан, масофа аз диск то контроллер кам шуд, ки ин ба кори диск таъсири мусбат расонд. Сониян, контролери дарунсохт танхо барои навъи муайяни гардонанда «бурида» шуд ва мувофики он арзонтар буд.
ATA, ба монанди SCSI, усули мувозии I/O-ро истифода мебарад, ки он дар ноқилҳои истифодашуда инъикос меёбад. Пайваст кардани дискҳо бо истифода аз интерфейси IDE ба кабелҳои 40-аслӣ ниёз доранд, ки онҳоро кабелҳои ҳамвор низ меноманд. Мушаххасоти навтарин аз 80 сими ноқил истифода мебаранд, ки беш аз нисфи онҳо ҳалқаҳои заминӣ барои кам кардани дахолат дар басомадҳои баланд мебошанд.
Дар сими ATA аз ду то чор пайвасткунак мавҷуд аст, ки яке аз онҳо ба motherboard ва боқимонда ба дискҳо пайваст аст. Ҳангоми пайваст кардани ду дастгоҳ дар як ҳалқа, яке аз онҳо бояд ҳамчун конфигуратсия карда шавад усто, ва дуюм ҳамчун Ғулом. Дастгоҳи сеюмро танҳо дар ҳолати танҳо барои хондан пайваст кардан мумкин аст.
Мавқеи jumper нақши дастгоҳи мушаххасро муайян мекунад. Истилоҳҳои Master ва Slave дар робита ба дастгоҳҳо комилан дуруст нестанд, зеро дар робита ба контроллер ҳама дастгоҳҳои пайвастшуда ғулом мебошанд.
Навоварии махсус дар ATA-3 намуди зоҳирӣ мебошад Мониторинги худ, Технологияи таҳлил ва ҳисоботдиҳӣ (SMART). Панҷ ширкат (IBM, Seagate, Quantum, Conner ва Western Digital) якҷо шуданд ва технологияи стандартишудаи арзёбии саломатии дискро муттаҳид карданд.
Дастгирии дискҳои сахт аз замони версияи 1998-и стандарт, ки соли 33.3 бароварда шудааст, вуҷуд дорад. Ин версияи стандарт суръати интиқоли маълумотро то XNUMX МБ/с таъмин мекард.
Стандарт барои кабелҳои ATA талаботи қатъиро пеш мебарад:
- луоб бояд ҳамвор бошад;
- дарозии максималии қатора 18 дюйм (45.7 сантиметр).
Поезди кутоху васеъ нокулай буда, ба хунукшавй халал мерасонд. Бо ҳар як версияи минбаъдаи стандарт зиёд кардани басомади интиқол торафт душвортар мешуд ва ATA-7 мушкилотро ба таври куллӣ ҳал кард: интерфейси параллелӣ бо интерфейси силсилавӣ иваз карда шуд. Пас аз он, ATA калимаи Parallel-ро ба даст овард ва бо номи PATA маъруф шуд ва версияи ҳафтуми стандарт номи дигарро гирифт - Serial ATA. Рақамгузории версияи SATA аз як оғоз шуд.
SATA
Стандарти Serial ATA (SATA) 7 январи соли 2003 ҷорӣ карда шуд ва мушкилоти пешгузаштаи худро бо тағйироти зерин ҳал кард:
- порти мувозӣ бо силсилавӣ иваз карда шуд;
- сими васеи 80-симӣ бо 7-сим иваз карда шуд;
- топологияи "шинаи умумӣ" бо пайвасти "нуқта ба нуқта" иваз карда шудааст.
Гарчанде ки SATA 1.0 (SATA/150, 150 МБ/с) нисбат ба ATA-6 (UltraDMA/130, 130 МБ/с) хеле тезтар буд, гузариш ба иртиботи пайдарпай барои суръат "замин гузошт".
1.0 хати сигнал барои интиқоли маълумот дар АТА бо ду ҷуфти печида иваз карда шуд: яке барои интиқол, дуюм барои қабул. Пайвасткунакҳои SATA тарҳрезӣ шудаанд, ки ба пайвастҳои сершумор тобовартар бошанд ва мушаххасоти SATA XNUMX пайвасти гармро имконпазир сохт.
Баъзе пинҳо дар дискҳо нисбат ба ҳамаи дигарон кӯтоҳтаранд. Ин барои дастгирии "хот своп" (Hot Swap) анҷом дода мешавад. Дар рафти ивазкунй аппарат хатхоро бо тартиби пешакй муайяншуда «гум мекунад» ва «меёбад».
Пас аз каме бештар аз як сол, дар моҳи апрели соли 2004, версияи дуюми мушаххасоти SATA бароварда шуд. Илова ба суръатбахшии то 3 Гб / с, SATA 2.0 технологияро ҷорӣ кард Навбати фармондеҳи маҳаллӣ (NCQ). Дастгоҳҳо бо дастгирии NCQ қодиранд мустақилона тартиби иҷрои фармонҳои воридшавандаро барои ноил шудан ба иҷрои ҳадди аксар ташкил кунанд.
Дар се соли оянда, Гурӯҳи кории SATA барои такмил додани мушаххасоти мавҷуда кор кард ва версияи 2.6 пайвасткунакҳои паймонҳои Slimline ва micro SATA (uSATA) -ро ҷорӣ кард. Ин пайвасткунакҳо версияи хурдтари пайвасткунаки аслии SATA мебошанд ва барои дискҳои оптикӣ ва дискҳои хурд дар ноутбукҳо пешбинӣ шудаанд.
Дар ҳоле ки насли дуюми SATA барои HDD-ҳо фарохмаҷрои кофӣ дошт, SSDs бештар талаб мекарданд. Дар моҳи майи соли 2009, версияи сеюми мушаххасоти SATA бо афзоиши маҷрои то 6 Гб/с бароварда шуд.
Диққати махсус ба дискҳои ҳолати сахт дар нашри SATA 3.1 дода шуд. Пайвасткунаки Mini-SATA (mSATA) пайдо шуд, ки барои пайваст кардани дискҳои сахт дар ноутбукҳо пешбинӣ шудааст. Баръакси Slimline ва uSATA, пайвасткунаки нав ба PCIe Mini монанд буд, гарчанде ки он бо PCIe аз ҷиҳати электрикӣ мувофиқ набуд. Илова ба пайвасткунаки нав, SATA 3.1 қобилияти ба навбат гузоштани фармонҳои TRIM бо фармонҳои хондан ва навиштанро дошт.
Фармони TRIM ба SSD дар бораи блокҳои додаҳо, ки бори пурбор надоранд, огоҳ мекунад. Қабл аз SATA 3.1, ин фармон кэшҳоро тоза мекунад ва амалиёти вуруд/чорро бозмедорад, пас фармони TRIM. Ин равиш кори дискро ҳангоми амалиёти тозакунӣ паст кард.
Мушаххасоти SATA ба афзоиши босуръати суръати дастрасӣ ба SSD-ҳо тоб наовард, ки ба созиш дар соли 2013 бо номи SATA Express дар стандарти SATA 3.2 оварда расонд. Ба ҷои дубора дучанд кардани маҷрои SATA, таҳиягарон автобуси васеъ истифодашавандаи PCIe-ро истифода бурданд, ки суръати он аз 6 Гб / с зиёд аст. Дискҳо бо дастгирии SATA Express омили шакли худро бо номи M.2 гирифтаанд.
SAS
Стандарти SCSI, ки бо ATA "рақобат мекунад" низ дар ҷои худ намеистод ва танҳо як сол пас аз пайдоиши Serial ATA, дар соли 2004, он ба интерфейси силсилавӣ дубора тавлид шуд. Номи интерфейси нав аст Силсилаи замимашудаи SCSI (САС).
Гарчанде ки SAS маҷмӯи фармонҳои SCSI-ро мерос гирифтааст, тағиротҳо назаррас буданд:
- интерфейси силсилавӣ;
- кабели 29-сим бо таъминоти барқ;
- пайвасти нуқта ба нуқта
Истилоҳоти SCSI низ мерос гирифта шудааст. Контроллер ҳоло ҳам ташаббускор ва дастгоҳҳои пайвастшуда ҳадаф номида мешаванд. Ҳама дастгоҳҳои мақсаднок ва ташаббускор домени SAS-ро ташкил медиҳанд. Дар SAS, маҷрои пайвастшавӣ аз шумораи дастгоҳҳои домен вобаста нест, зеро ҳар як дастгоҳ канали махсуси худро истифода мебарад.
Шумораи максималии дастгоҳҳои ҳамзамон пайвастшуда дар домени SAS, мувофиқи мушаххасот, аз 16 ҳазор зиёд аст ва ба ҷои ID SCSI, идентификатор барои суроға истифода мешавад. Номи умумиҷаҳонӣ (WWN).
WWN як идентификатори нодири 16 байт аст, ки ба суроғаи MAC барои дастгоҳҳои SAS монанд аст.
Бо вуҷуди шабоҳатҳои байни пайвасткунакҳои SAS ва SATA, ин стандартҳо комилан мувофиқ нестанд. Бо вуҷуди ин, як диски SATA метавонад ба пайвасткунаки SAS пайваст шавад, аммо на баръакс. Мутобиқати байни дискҳои SATA ва домени SAS бо истифода аз Protocol SATA Tunneling Protocol (STP) таъмин карда мешавад.
Аввалин версияи стандарти SAS-1 дорои фарохмаҷрои 3 Гб/с буда, муосиртарин SAS-4 ин нишондодро 7 маротиба беҳтар кардааст: 22,5 Гб/с.
PCIe
Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) интерфейси силсилавӣ барои интиқоли маълумот мебошад, ки соли 2002 пайдо шудааст. Таҳияро Intel оғоз кард ва баъдан ба як созмони махсус - гурӯҳи махсуси манфиатҳои PCI интиқол дода шуд.
Интерфейси силсилавии PCIe истисно набуд ва идомаи мантиқии PCI параллелӣ гардид, ки барои пайваст кардани кортҳои васеъ пешбинӣ шудааст.
PCI Express аз SATA ва SAS ба таври назаррас фарқ мекунад. Интерфейси PCIe дорои шумораи тағирёбандаи хатҳо мебошад. Шумораи сатрҳо ба қудрати ду баробар аст ва аз 1 то 16 аст.
Истилоҳи "хаттӣ" дар PCIe на ба хатти мушаххаси сигнал, балки ба як пайванди алоҳидаи муоширати дуплексии иборат аз хатҳои сигнали зерин ишора мекунад:
- қабул+ ва қабул-;
- интиқол+ ва интиқол-;
- чор сими замин.
Шумораи хатҳои PCIe мустақиман ба ҳадди маҷрои пайваст таъсир мерасонад. Стандарти кунунии PCI Express 4.0 ба шумо имкон медиҳад, ки дар як хати ягона 1.9 ГБ/с ва ҳангоми истифодаи 31.5 хат 16 ГБ/с ба даст оред.
"Иштиҳо" -и дискҳои сахт хеле зуд меафзояд. Ҳам SATA ва ҳам SAS натавонистаанд паҳнои маҷрои худро афзоиш диҳанд, то бо SSD-ҳо ҳамқадам бошанд, ки ин боиси ҷорӣ шудани SSD-ҳои ба PCIe пайвастшуда гардид.
Гарчанде ки кортҳои иловагии PCIe ба кор андохта шудаанд, PCIe ивазшаванда аст. Таҷҳизоти кӯтоҳи PRSNT (англисӣ ҳозир - ҳозир) боварӣ ҳосил кунед, ки корт дар слот пурра насб шудааст.
Дискҳои ҳолати сахти тавассути PCIe пайвастшуда бо стандарти алоҳида танзим карда мешаванд Мушаххасоти интерфейси нозири хотираи ғайридавлатӣ ва дар омилҳои гуногуни шакл таҷассум шудаанд, аммо мо дар бораи онҳо дар қисми оянда сӯҳбат хоҳем кард.
Дискҳои дурдаст
Ҳангоми сохтани анборҳои бузурги додаҳо, зарурати протоколҳое вуҷуд дошт, ки ба шумо имкон медиҳанд, ки дискҳои берун аз сервер ҷойгиранд. Аввалин ҳалли ин соҳа буд Интернет SCSI (iSCSI), ки аз ҷониби IBM ва Cisco дар соли 1998 таҳия шудааст.
Идеяи паси протоколи iSCSI оддӣ аст: фармонҳои SCSI ба бастаҳои TCP/IP "печонида мешаванд" ва ба шабака фиристода мешаванд. Сарфи назар аз пайвасти дурдаст, он ба мизоҷон тасаввуроте медиҳад, ки диск ба таври маҳаллӣ пайваст аст. Шабакаи Майдони нигаҳдорӣ (SAN), ки ба iSCSI асос ёфтааст, метавонад дар инфрасохтори мавҷудаи шабакавӣ сохта шавад. Истифодаи iSCSI хароҷоти ташкили SAN-ро ба таври назаррас коҳиш медиҳад.
iSCSI дорои имконоти "мукофот" - Протоколи канали нахи (FCP). SAN бо истифода аз FCP дар хатҳои махсуси алоқаи нахи оптикӣ сохта шудааст. Ин равиш таҷҳизоти иловагии шабакаи оптикиро талаб мекунад, аммо устувор ва гузариши баланд аст.
Протоколҳои зиёде барои фиристодани фармонҳои SCSI тавассути шабакаҳои компютерӣ мавҷуданд. Аммо, танҳо як стандарт вуҷуд дорад, ки мушкилоти муқобилро ҳал мекунад ва ба шумо имкон медиҳад, ки пакетҳои IP-ро тавассути автобуси SCSI фиристед - .
Аксар протоколҳои SAN маҷмӯи фармони SCSI-ро барои идоракунии дискҳо истифода мебаранд, аммо истисноҳо вуҷуд доранд, ба монанди оддӣ. ATA тавассути Ethernet (AOE). Протоколи AoE фармонҳои ATA-ро дар бастаҳои Ethernet мефиристад, аммо дискҳо дар система ҳамчун SCSI пайдо мешаванд.
Бо пайдоиши дискҳои NVM Express, протоколҳои iSCSI ва FCP дигар ба талаботи босуръат афзояндаи SSD-ҳо ҷавобгӯ нестанд. Ду роҳи ҳал пайдо шуд:
- хориҷ кардани автобуси PCI Express берун аз сервер;
- эҷоди протоколи NVMe over Fabrics.
Хориҷ кардани автобуси PCIe таҷҳизоти мураккаби коммутатсионӣ эҷод мекунад, аммо протоколро тағир намедиҳад.
Протоколи NVMe over Fabrics як алтернативаи хуб ба iSCSI ва FCP гардид. NVMe-oF пайванди нахи оптикӣ ва маҷмӯи фармони NVM Express-ро истифода мебарад.
ДДР-Т
Стандартҳои iSCSI ва NVMe-oF мушкилоти пайваст кардани дискҳои дурдастро ҳамчун дискҳои маҳаллӣ ҳал мекунанд, дар ҳоле ки Intel роҳи дигарро пеш гирифт ва диски маҳаллиро то ҳадди имкон ба протсессор наздик кард. Интихоб ба слотҳои DIMM афтод, ки ба он RAM пайваст карда шудааст. Маҷрои ҳадди DDR4 25 ГБ/с аст, ки нисбат ба автобуси PCIe хеле тезтар аст. Ҳамин тавр Intel® Optane™ DC SSD хотираи доимӣ таваллуд шудааст.
Протокол барои пайваст кардани диск ба слотҳои DIMM ихтироъ карда шуд ДДР-Т, аз ҷиҳати ҷисмонӣ ва электрикӣ бо DDR4 мувофиқ аст, аммо контролери махсусро талаб мекунад, ки фарқияти байни лавҳаи хотира ва дискро мебинад. Суръати дастрасӣ ба гардонанда камтар аз RAM аст, вале бештар аз NVMe.
DDR-T танҳо бо протсессори насли Intel® Cascade Lake ё дертар дастрас аст.
хулоса
Қариб ҳамаи интерфейсҳо аз интиқоли силсилавӣ ба параллелӣ роҳи дурро тай кардаанд. Суръати SSD босуръат меафзояд, дирӯз SSDs кунҷковӣ буданд ва имрӯз NVMe дигар ҳайратовар нест.
Дар лабораторияи мо шумо метавонед дискҳои SSD ва NVMe-ро худатон санҷед.
Танҳо корбарони сабтиномшуда метавонанд дар пурсиш иштирок кунанд. , Лутфан.
Оё дискҳои NVMe дар ояндаи наздик SSD-ҳои классикиро иваз мекунанд?
-
55.5%Ҳа 100
-
44.4%№80
180 корбар овоз доданд. 28 корбар худдорӣ карданд.
Манбаъ: will.com