Pc-Xp.net

V tuto chvíli se můžeme začít zabývat podrobnostmi. Pokud je plotna kulatá a všechny stopy stejně široké, je jasné, že se jednotlivé stopy liší svou délkou. To s sebou samozřejmě nese několik problémů.

V prvním případě, kdy je na všech stopách stejný počet sektorů dochází k vzájemnému magnetickému ovlivňování sektorů. Sektory totiž mají zákonitě různou velikost a ve stopách blízko středu se mohou navzájem ovlivňovat. Když jsou data uložena, je vše v pořádku, problémy nastávají při čtení a při zápisu. Disk musí mít v BIOSu nastavenou tzv. prekopmpezaci . Do BIOSu se zadává hodnota do kolonky CPZ, což v tomto případě není cela předběžného zadržení. BIOS chce znát číslo stopy/cylindru, od které má elektronika disku prekompenzovat. Dochází k zapisování dat na geometricky špatné místo. Vlivem okolních sektorů se data nakonec umístí do správné polohy. Druhou variantou byla změna velikosti zápisového proudu. Takové výpočty jsou náročné na elektroniku disku.

Představíme-li si, že počet sektorů na nejvzdálenější stopě je stejný jako na stopě nejbližší, jsme po předchozím teoretickém drillu schopni dojít k závěru, že dochází k plýtvání s kapacitou. Pro miniatruní soubory se na konci plotny vyhrazují obrovské sektory, jejichž velké části jsou nevyužité. Tudy tedy cesta nevede (alespoň dnes).

Logicky docházíme k tomu, že je potřeba, aby všechny sektory byly stejně velké, tudíž jich bude v každé stopě jiný počet. Tomuto způsobu zápisu se říká Zoned Bit Recording. Plotna disku je rozdělena na několik sekcí (často pět), které jsou určovány délkou stopy. Každá zóna má určený vlastní počet sektorů. Je ještě náročnější na výpočty elektroniky disku, ale vzhledem k potřebám vysokých kapacit se používá.

Jen tak mimochodem, kromě prekompenzace, bylo dříve nutné v BIOSu nastavovat také polohu pro parkování hlaviček. Dnes si toto disk naštěstí řídí sám.

Kódování zápisu

Již víme, jakým způsobem probíhá zápis a čtení dat probíhá. Ještě jsme se však nevěnovali jednomu detailu – jak řadič disku pozná, že data, která proudí od hlavičky ve formě proudu jsou z rozdílných dipólů záznamové vrstvy. Následují-li za sebou minimálně dva stejně nabité dipóly (v zápisu 11001100 jich je více než dost), je proud přitékající od hlaviček stále stejně orientovaný a řadič nemá šanci poznat, jak má výsledná informace vypadat. Možností by byla pevně stanovená doba pro čtení jednoho sektoru nebo vkládání „prázdných“ sektorů mezi „plné“. Takové řešení však je velice náročné na rychlost nebo kapacitu. Data se tedy kódují, některé způsoby mohou využívat pevně stanovené doby pro signál.

• Frequency Modulation - ukládaly se kompletní informace a tudíž docházelo k plýtvání kapacitou.
• Označení pro další způsob ukládání dat je MFM (Modifie Freqency Modulation). Zde již dochází k vylepšenému kódování, které dokáže vynechat některé znaky.
• RLL (Run Lenght Limited) - není nic jednoduššího (zřejmě), než data šifrovat tak, aby jejich ukládaný kód střídal orientaci dipólů (tedy 01010101). RLL umí uložit stejná data zhruba na jednu třetinu kapacity oproti MFM. Toto kódování má také varianty ARLL a ERLL.
• PRML neboli Partial Response Maximum Likehood - již z překladu (tedy něco jako částečná odpověď a maximální podobnost) si dokážeme odvodit princip tohohto způsobu zápisu dat. Řadič disku je vybaven speciálním DSP čipem, který si dokáže „předpočítat“ sled signálů a je tedy schopen také korekce nečitelných dat. PRML umí rozeznat více dipólů na stejné ploše.

Nyní již víme, že v pevném disku je jakási záznamová vrstva. Ta je stejně jako v disketách kulatá. Celkem logické je, že čím větší bude hustota stop na záznamové vrstvě (tedy čím menší budou stopy samotné) a čím menší budou záznamové a čtecí hlavy, tím víc dat lze na záznamovou vrstvu uložit. Výrobci se tedy snaží dosáhnout vyšší hustoty zápisu na jednu plotnu.

Když je něco kulaté, jsme zvyklí na to, že se to hýbe. Stejně jako se pohybují pásky v kazetách, i plotny se záznamovou vrstvou v pevných discích se musí pohybovat, aby se čtecí hlava mohla dostat do všech částí záznamové vrstvy.

Pohyb ploten zajišťuje motorek , který se také skládá z několika magnetů. Exemplář, který jsem držel v ruce byl složen z osmi cívek. Ty jsou uspořádány šikmo tak, aby stále mohly působit na protější magnety. Do cívek je dle potřeby vháněn proud a dochází k jejich magnetické indukci. Na protikusu je stejný počet permanentních magnetů. Nakloněné cívky se od magnetů odpuzují a dochází k pohybu. Motorek disku však nalezneme ve středu samotného zařízení. Důležité tedy je, aby jeho pouzdro bylo vyrobeno z nemagnetické látky, která zajistí magnetické stínění motoru. Abych toto ověřil, vytvořil jsem si pilinový model siločar motorku, a světe, div se, mimo motorek opravdu neuniká magnetické pole.

Celkem logicky tedy můžeme dojít k tomu, že čím rychleji se motorek (potažmo záznamová vrstva) točí, tím rychleji disk zpracovává data. Postupně se tak navyšují otáčky pevných disků , ty serverové dnes pracují s 15 000 otáčkami. Při rychlém otáčení ale dochází ke zvýšení hlučnosti. Při rychlejším otačení také dochází k většímu tření mezi vzduchem a plotnami, proto se disk více zahřívá a je nutné jej lépe chladit.

Důležité také je, aby se systémová vrsva nepoškodila. Proto musí magnetické hlavy udržovat konstantní vzdálenost od povrchu této vrstvy (cca 10 nm). Aby měla hlava správný směr, výšku a nacházela se na správném místě v ten pravý čas, je umístěna na rameni. Elektronika disku pak synchronizuje motorek disku, ramena, a hlavičky tak, abychom dostali informaci, kterou potřebujeme.

Docházíme k tomu, že potřebujem určit polohu dané informace. Je to podobné jako když někomu píšeme dopis – ve městě je ulice, v ulicí obydlí a ono obydlí má číslo popisné. Již víme, že záznamová vrstva (město) se dělí na stopy (ulice). Stopy jsou tudíž rozděleny na nejmenší části záznamové vrstvy – sektory. A aby elektronika disku věděla, který sektor uchovává požadovanou informaci, má každý sektor své označení. Velikost sektoru je v převážné většině případů 512 bytů (tedy dva na devátou, dva protože se používá dvojková soustava). Pokud ukládate soubor velikosti 768 bytů, na disku se pro něj vyhradí dva sektory – jeden je málo a méně jak dva sektory nemohou uložit takové množství dat. Na disku tak dochází k tomu, že části sektorů zůstávají nevyužité. Další problém nastává ve chvíli, kdy data není možné uložit do jednoho clusteru (seskupení sektorů se stejnou informací). První část souboru je pak zapsána na jeden konec záznamové vrstvy a drhá část do nejbližšího volného sektoru. Tomuto se říká fragmentace souborů, její následky pak dlouhé minuty (až hodiny) zmírňují různé defragmentační nástroje, které přesouvají fragmentované kusy souborů do sousedních sektorů.

Dalším pojmem je cylindr , což je označení pro stejné stopy na všech plotnách (tedy např. 13. stopy na obou plotnách dohromady tvoří cylindr).

Dnešní programy vám umožní měnit velikost clusterů. Tím se dá zabránit fragmentaci (ve chvíli, kdy má cluster velikost větší než sektor, tudíž je pro data vyhrazeno více místa). Jiné programy pak svým uživatelům doporučují zmenšit velikost clusteru za účelem zvýšit kapacitu disku. Dále existuje starý software, který umí měnit velikost sektorů. Dochází k fyzickému formátování disku, kdy jsou zmenšeny sektory a clustery. Podstatné je, že procedury v tomto odstavci jsou mnohdy nejlepším způsobem k rychlému zničení pevného disku (minimálně dat).

Aby byla kapacita pevných disků co nejvyšší, obsahuje jeden pevný disk více záznamových vrstev – dvě na každé plotně (zvrchu a zespoda). Do pevného disku se pak vejde několik ploten najednou. Mě známe maximum počtu záznamových vrstev u „běžného“ disku je 16 (tento limit byl stanoven BIOSem). Tento rekord vznikl v době, kdy hustota záznamu na jednu plotnu nebyla tak vysoká, a tak bylo nutné zvyšovat kapacitu pevných disků tímto způsobem. Točící se plotna ale vytváří aerodynamický hluk, což je jedním z důvodů, proč se dnes upouští od vysokého počtu ploten v disku. Čím méně je ploten, tím tedy lépe. Výrobci sází na vyšší hustotu záznamu na jednu plotnu.

Mechanika pevných disků

Nyní se podívejme na to, jakým způsobem probíhá samotný pohyb hlaviček nad povrchem pevného disku. Z obrázků již víme, že všechny hlavičky jsou připevněny na ramenech. Ještě jsme si ale neřekli, že všechny hlavičky mají ramena spojená, a tudíž se ve stejnou chvíli nacházejí nad svojí záznamovou vrstvou ve stejném místě.

Aby se hlavička disku dostala nad správnou stopu, používal se v minulosti k jejímu posunu tzv. krokový motorek. Jeden jeho pohyb vychýlil hlavu o pevně stanovený úhel. Při větší hustotě záznamu (tedy větším počtu stop) pak může lehce dojít k nepřesnostem, které jsou samozřejmě zcela nežádoucí. Proto se od krokového motorku upustilo.

V dnešních pevných discích se využívá tzv. vychylovací cívky. Cívkou projde proud a s pomocí v dnešním článku velmi oblíbené magnetické indukce dojde k vychýlení hlavičky. Výhoda je zjevná – velikost proudu se dá plynule regulovat, a tudíž lze cívku vychýlit o zcela libovolný úhel (samozřejmě jsou tu krajní meze). Hlavičky, které se vznáší nad ostatními plotnami pak mohou sloužit jako pomůcka při určování polohy – ohlásí řadiči nad jakým sektorem a nad jakou stopou se nacházejí a disk pak ví, jaký proud má vyslat do vychylovací cívky druhé hlavičky. Výhodou vychylovací cívky je, že při výpadku proudu pružinka vrátí hlavičku do „parkovací“ polohy. U krokového motorku byly potřeba záložní obvody s nabitými kondenzátory, aby mohl motorek dokrokovat zpět.

Tak jednoduché to však není. Při vší té práci dochází k zahřívání pevného disku. Komponenty tak mají nepatrnou vnitřní energii a mění se permeabilita prostředí. Pevný disk tedy na základě teploty musí upravit některá svá nastavení, aby nedocházelo k nepřesnostem (hlavička příliš vysoko nad povrchem nebo na rozhraní stop). Starší disky při této kalibraci (TCAL) přerušovaly svou činnost. Takový jev pak může za neúspěšné vypalovaní CD/DVD disku, nebo prostě jen pomalý přísun dat ke komponentám, která na tyto data musí čekat.

Dále je pro nás zajímavým ukazatelem ppřístupová doba , tedy velikost rychlosti, s jakou disk vyhledá požadovaná data. U pevných disků se tato hodnota pohybuje v rozmezí 3,5 – 20 ms (0,0035 – 0,02 sekundy). Ve srovnání s operační pamětí (3,5 ns, tedy 0,0000000035 sekundy) vidíme, že pevný disk je o mnoho pomalejší. A to jej ještě nesrovnáváme s grafickými GDDR3 pamětmi s acces time slabě nad jednu nanosekundu.

U pevných disků se doba přístupu skládá ze dvou dílčích dob, tedy z doby vystavení (seek) a doby čekání (rotary latenci period). První čas charakterizuje dobu, kterou trvá přesun hlavičky z aktuální stopy na tu požadovanou. Druhý čas pak charakterizuje dobu, kterou trvá dotočení příslušného sektoru pod čtecí hlavičku. Je tak důležité dávat váhu náhodným přístupovým dobám (RAT, Random Acces Time) a nikoli minimálním přístupovým dobám – ty vznikají tak, že hlavička přejde pouze o jednu stopu jinam a v tu chvíli se ocitne nad požadovaným sektorem, není třeba nic otáčet (nebo se naopak pouze mění sektor, nikoli stopa).

Jednotlivé pevné disky se liší počtem otáček. Čím rychleji se plotny pevného disku točí, tím větší má pevný disk spotřebu, ale také je jeho práce rychlejší. Zatímco v serverech se používají disky s 15 000 otáčkami, v notebbocích se kvůli úspoře energie používají disky s 5400RPM (někdy samozřejmě i 7200RPM). Ty se dříve běžně používaly v desktopových počítačích, nyní jsou běžné disky se 7200 RPM. Pevné disky Raptor od Western Digital pak rotují rychlostí 10 000 RPM, nejnovější modely 15 000 RPM. Takové disky ale musí být velmi kvalitně vyrobeny, aby produkovaly co nejméně tepla a hluku.

Prvním způsobem jak zrychlit práci disku je tedy zvýšit jeho otáčky. Existují však hranice (kvůli magnetické indukci magnetů v motorku, produkovanému teplu, produkovanému hluku, spotřebě energie), které nám zabraňují zvedat výkon pevného disku tímto směrem. Je tedy třeba hledat nějaké alternativy a obcházet zaběhlé mechanismy.

Dříve musel disk musel čtekat na dotočení správného sektoru i ve chvíli, kdy odeslal požadovaná data přes BIOS operačnímu systému. Ten poslal zpět požadavek, většinou na informace z následujícího sektoru. Mezi tím se ale plotna disku otočila, a tak bylo nutné čekat, až se pod hlavičku následující sektor opět dotočí. Proto bylo při zápisu zavedeno tzv. prokládání (interleaving) . Na nultý fyzický sektor se zapíší data nultého logického sektoru. Než ale přišel další požadavek, nacházela se hlavička nad sektorem tři. Proto se do fyzického sektoru tři zapsala data logického sektoru jedna – nebylo třeba na nic čekat, stačilo číst data.Příklad prokládání 1:3 vidíte v následující tabulce: Vše bylo tedy koncipováno tak, aby byly logické sektory i nadále čteny ve správném pořadí (0-16), ale co nejrychleji, v závislosti na rychlosti BIOSu a operačního systému. Při první otáčce byla sebrána data z červených sektorů, při druhé ze zelených a při třetí z černých. Ze 17 sektorů tedy bylo možné sebrat data během tří otáček, při klasickém uspořádání se za jednu otáčku sebrala data z jednoho sektoru.

Šipka zde charakterizuje dobu potřebnou na vyřízení komunikace mezi diskem, BIOSem a operačním systémem. Maximální poměr prokládání byl 1:6, se zrychlováním ostatních komponent se poměr zmenšoval a dnes se od prokládání opět upouští (poměr 1:1, fyzický sektor = logický sektor).

Disky jsou taktéž vybaveny vyrovnávací pamětí (cache) , aby měl disk data kam odložit pro případ, že si je komponenta, která o ně zažádala nemůže okamžitě převzít. Kdyby pevný disk cache neměl, docházelo by k tomu, že by s daty čekal na jejich vyzvednutí. Pak by však dlouho trvalo, než by se znovu dal do práce a dodal další požadovaná data. Proto je lepší, když data odkládá do cache a pracuje dále. Dnešní disky mají cache s velikostí až 16MB.

Nyní, když známe všechny aspekty určující rychlost pevného disku, můžeme s klidem konstatovat, že pevný disk svou konstrukcí přestává stačit potřebám dnešních počítačů. Také proto se dnes mnohé firmy zaměřují na designování flash disků s vysokou kapacitou (dnes až 64GB) či produktů jako je GigaByte iRAM. Magnetický zápis v počítačích již nemá příliš růžovou budoucnost.

Řadič je zařízení, které rozhoduje o činnosti disku. Během existence disků jsme se setkali s několika typy řadičů.

ST506

První rozhraní pro pevné disky, které bylo třeba ručně nastavovat. Disk se připojoval dvacetivodičovým kabelem, který byl náchylný na šum. Tímto vodičem proudila data. Dále zde byl 34vodičový kabel sloužící pro vedení řdících signálů. Rozhraní bylo samozřejmě velmi pomalé. Lidí, kteří takové rozhraní viděli na vlastní oči je v dnešní době opravdu málo. Rozhraní bylo schopné přeskakovat pouze o jedinou stopu během jednoho příkazu.

ESDI

V osmdesátých letech bylo vyvinuto rozhraní ESDI (Enhanced Small Device Interface), které řadiči dokázalo zprostředkovat informace o geometrii disku (počet ploten, hlav (až 256), cylyndrů). Došlo ke zrychlení datového přenosu. Kabeláž zůstala zachována.

EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics)

EIDE vzniklo inovací původního IDE (které vzniklo roku 1986 jako náhražka ST506), které dokázalo adresovat pouhých 512 MB diskového prostoru. Bohužel, čeho se EIDE nezbavilo, je 16bitová sběrnice, která tak stále omezovala maximální adresovatelný prostor. Jistě si pamatujete, že když jste chtěli použít velký pevný disk, bylo třeba upgradovat starý BIOS, jinak nebyla akceptována jeho plná kapacita. Tyto problémy vznikaly kvůli různým koncepcím adresování:

CHS (Cylinder Head Sector) – první forma adresování fungovala na nejlogičtějším principu – řadič odeslal elektronice číslo hlavy, sektoru a cylindru, na kterém se nachází potřebná data. Maximálně šlo však adresovat 16 hlav, 64 sektorů a 1024 cylindrů To tedy znamená maximální adresovatelnou kapacitu 512 MB ((16*64*1024*512)/(1024*1024)).

Jenže 512 MB přestalo brzy stačit. Musel se tedy vymyslet nový způsob adresování. Vycházelo se z CHS a na světě bylo eXtended CHS (XCHS) . Jedinou změnou v adresování bylo, že BIOS začal podporovat 16x více, tedy 256 hlav. Kapacita se tudíž 16x zvedla na 8GB. Oněch 256 hlav bylo samozřejmě diskem předstíráno.

Tento způsob (LBA, Logical Block Adressing) byl převzat od SCSI disků a vychází z XCHS – každý sektor měl svou 28bitovou adresu, tudíž bylo možné adresovat 2 28 sektorů. To jest 268 435 456, tedy 128 GB. Nyní se přešlo na 48bitové adresy tudíž je maximální adresovatelná kapacita 144 000 000 GB. Starší OS (Win 3.x, DOS) ale neuměly LBA použít, a tak na pozadí běžel rezidentní program, který přepočítával adresy z (X)CHS na LBA. Disk za tímto účelem opět předstíral přítomnost 256 hlav. Další omezení bylo zakopáno v BIOSech, které uměly adresovat maximálně 8GB z dob XCHS. Postupně byly BIOSy upraveny, aby bylo dosaženo odpovídajících možností.
Rozhraní IDE přenáší data dvěma způsoby:

PIO – Programmed Input and Output . Tento způsob přenosu dat zatěžuje procesor, u starších kousků až na 99%. Nejen, že takové disky zdržovaly rychlostí své interní práce, ale také vytížením procesoru. Verzí samotného PIO bylo několik, lišily se především rychlostí přenosu dat. Všechny pevné disky PIO umí, ale dnes se tento režim většinou nepoužívá.

* PIO 0 – přenosová rychlost 3,3 MB/s
* PIO 1 – přenosová rychlost 5,2 MB/s
* PIO 2 – přenosová rychlost 8,3 MB/s
* PIO 3 – přenosová rychlost 11,1 MB/s
* PIO 4 – přenosová rychlost 16,6 MB/s
* PIO 5 – přenosová rychlost 22,2 MB/s (neoficiální)

DMA (Direct Memory Acces) – když přestaly výše uvedené přenosové rychlosti stačit, dostaly pevné disky jednu úžasnou výsadu – mohou samostatně přistupovat do operační paměti a číst si data, která potřebují. Procesor pak nepřijde s daty do styku a je tak mnohem méně vytížen (běžně 3 %). Procesor práci neřídí, využívá se busmasteringu – práci řídí sběrnice. Další výhodou jsou opravné mechanismy na bázi CRC.
- Single Word

* DMA 0 – přenosová rychlost 2,1 MB/s
* DMA 1 – přenosová rychlost 4,2 MB/s
* DMA 2 – přenosová rychlost 8,4 MB/s

- Multi Word

* DMA 0 – přenosová rychlost 4,2 MB/s
* DMA 1 – přenosová rychlost 13,3 MB/s
* DMA 2 – přenosová rychlost 16,6 MB/s

- Ultra DMA

* UDMA 0 – přenosová rychlost 16,6 MB/s
* UDMA 2 – přenosová rychlost 33,3 MB/s
* UDMA 4 – přenosová rychlost 66,6 MB/s
* UDMA 5 – přenosová rychlost 100 MB/s
* UDMA 6 – přenosová rychlost 133 MB/s

Verzí rozhraní ATA bylo několik:

* ATA-1 : kapacita 512 MB, módy: PIO 0-2, SW DMA 0-2, MW DMA 0
* ATA-2 (EIDE, Fast ATA, Fast IDE): 8 GB (24bit. LBA), PIO 0-4, MW DMA 0-2
* ATA-3 (EIDE): 128 GB (28bit LBA), S.M.A.R.T
* ATA-4 (ATAPI-4): UDMA 0-2, podpora ATAPI CD-ROM
* ATA-5 (ATAPI-5): UDMA 0-4, 80žilový kabel
* ATA-6 (ATAPI-6): 144 PB (144 000 000 GB – 48bit LBA)
* ATA-7 (ATAPI-7, SATA 150): UDMA 0-6, SATA
* ATA-8 : ve vývoji

K připojení IDE disku se používá 80žilový IDE kabel (tzv. kšandy), kde 40 vodičů vede signál, dalších 40 má za úkol stínit signál ostatních. Na jeden (E)IDE kabel lze připojit dvě jednotky. Musíme pak nastavit, která jednotka bude primární a která sekundární (MASTER a SLAVE – mistr a otrok). Pokud toto neprovedeme, řadič si se dvěma jednotkami nebude vědět rady. Další možností je nastavení hodnot Cable Select, kdy o MASTER a SLAVE rozhodne BIOS na základě polohy jednotky na kabelu.

Specifikace jednotlivých pinů ATA:
Pin Funkce Pin Funkce
1 Reset 2 Ground
3 Data 7 4 Data 8
5 Data 6 6 Data 9
7 Data 5 8 Data 10
9 Data 4 10 Data 11
11 Data 3 12 Data 12
13 Data 2 14 Data 13
15 Data 1 16 Data 14
17 Data 0 18 Data 15
19 Ground 20 Key
21 DDRQ 22 Ground
23 I/O Write 24 Ground
25 I/O Read 26 Ground
27 IOC HRDY 28 Cable Select
29 DDACK 30 Ground
31 IRQ 32 No Connect
33 Addr 1 34 GPIO_DMA66_Detect
35 Addr 0 36 Addr 2
37 Chip Select 1P 38 Chip Select 3P
39 Activity 40 Ground

Pokud je to možné, instalujte každou jednotku zvlášť – komunikace na jednom kanálu probíhá „na střídačku“, tudíž pokud připojíte na jeden kanál disk a CD/DVD-RW mechaniku, bude přísun dat při vypalování nedostatečný a vypalování může selhat. Nikdy nekombinujte na jednom kanálu zařízení s PIO a DMA – může se stát, že váš starý PIO4 disk vnutí svůj mód novému ULTRA DMA 6 disku.

Nástupcem (E)IDE (Parallel ATA) je v desktopové oblasti rozhraní SATA (Serial Advanced Technology Attachment) . Na jeden kanál tohoto rozhraní se připojuje pouze jedno zařízení. To tedy znamená, že dané zařízení může stále komunikovat, nic ho v jeho práci neruší. Tím pádem není nic třeba nastavovat. Zatímco PATA potřebovala ke svému chodu 40 pinů, u SATA je to nesrovnatelně méně, tedy 7 pinů. Méně někdy opravdu znamená více. SATA totiž umožňuje snadnější, rychlejší a bezkolizní komunikaci řadiče s jednotkou. SATA kabely navíc nejsou tak nepříjemné jako PATA a umožňují snadnější montáž.
Pin Funkce Pin Funkce
1 GND 2 TXP
3 TXN 4 GND
5 RXN 6 RXP
7 GND

SATA má již svou druhou verzi, tedy SATA-II. Ta přináší nativní podporu HotSwap a tolik diskutovaného NCQ. Zvýšena byla také maximálnímožná (to neznamená, že ji výrobce použije) přenosová rychlost – z původních 1,5Gbps na 3 Gbps.

HotSwap – možnost připojit pevný disk za chodu počítače. Tohoto se využívá především u řadičů, které mají vývod SATA konektoru ven z case. Kromě vyvedeného datového kabelu je třeba ještě napájecí SATA kabel. Zařízení, která mají obojí a dokážou vyvést SATA z case stojí cca. 500 korun. IDE podporuje HotSwap neoficiálně a lze na něj spoléhat jen u některých modelů.

NCQ (Native Command Queuing) – přirozené řazení příkazů. Technologie, která musí být podporována jak řadičem, tak i pevným diskem. NCQ dokáže sekvenčně snižovat latence při vstupu a výstupu dat, které běžně vznikají opakovanými mechanickými úkony (seek, rotary latency period). NCQ tak jednak může zrychlit (ale i zpomalit) práci disku, ale také snižuje dlouhodobé mechanické opotřebení jeho součástí. NCQ používá tři mechanismy:

Race-Free Satus Return Mechanism – dovoluje rozhodovat jednotce o pořadí příkazů bez komunikace se řadičem.

Interrupt Aggregation – při komunikaci bez NCQ kontaktuje po každém dokončení příkazu disk řadič, čímž přeruší (=> zpomalí) jeho práci. Disk s NCQ většinou kontaktuje řadič po provedení více jak jednoho příkazu.

First Party DMA (FPDMA) – klasické disky posílají DMA požadavky na řadič. Ty jsou následně zpracovány ovladači daného disku a řadiče. Díky NCQ je možné, aby disk vyslal DMA požadavek sám. Řadič mu pak zprostředkuje PRD tabulku, tak aby nebylo třeba použít software.

NCQ jako takové probíhá ve třech fázích:

• Sestavení fronty příkazů v disku
• Přenos dat pro jednotlivé příkazy
• Vrácení stavu dokončených příkazů

Otázka NCQ je velmi ožehavá, postupně docházíme k tomu, že tato technologie je užitečná především v serverech (při databázových programech, malé PHP/ASP soubory, atd.).

Aby bylo možné vymoženosti standardu SATA používat, je nutné v BIOSu nastavit řadič jako AHCI, tedy Advanced Host Controller Interface . Disk se pak identifikuje jako IDE, ale má rozšířené moýžnosti. Na cestě již je specifikace SATA 2.5.

SCSI

Nakonec si ještě řekneme něco málo o převážně serverovém rozhraní SCSI (Small Computer System Interface) . Hlavním rozdílem mezi SCSI a EIDE je ten, že na SCSI může najednou pracovat několik zařízení. Zatímco disk nastavuje hlavičky, mohou po datovém kabelu proudit data od jiného zařízení. Tím se zkracují určité prodlevy. V praxi je toto zrychlení minimální. Rozhraní bylo vyvinuto ve stejném časovém období jako ESDI.

Na základní desce je hostitelský adaptér, od kterého vede SCSI datový kabel. Na ten lze připojit až 15 zařízení (dle verze rozhraní). Důležité je, že na konci každého kabelu musí být terminátor – odpor, který ukončuje sběrnici. Ten se zpravidla integruje do všech SCSI zařízení, zapíná se pouze u posledního.

SCSI je univerzální sběrnice, která umožňuje připojení mnoha typů komponent. Dnes však tuto úlohu přebírá sběrnice USB. Výhodou SCSI je, že zařízení nejsou nijak omezována – neexistují např. limity v kapacitě pevných disků. Samotný přenos dat je pak zprostředkován hostitelským adaptérem, procesor není pro interní komunikaci po SCSI potřeba. Každé zařízení SCSI má svoje vlastní ID, aby spolu všechna zařízení mohla navzájem komunikovat. Hostitelský adaptér má většinou ID7, dále se čísluje od nuly. Aby se sběrnice SCSI mohla domluvit s vnějším světem, je třeba, aby bylo hostitelskému adaptéru přiřazeno IRQ (přerušení) a kanál DMA.

Rozeznáváme několik standardů SCSI (počet připojených zařízení je včetně hostitelského adaptéru):

• SCSI 1 – originální verze rozhraní z roku 1986. Jedná se o paralelní sběrnici se šířkou 8 bitů. Přenosová rychlost 3,5 nebo 5 MB/s. Maximální délka kabelu byla 6 metrů, což je oproti maximu ATA (45 cm) opravdu mnoho. Varianta HVD (High-Voltage Differential) dovolovala kabel délky 25 metrů. Maximálně jsme mohli připojit 8 zařízení. Frekvence sběrnice byla 5 MHz.
• SCSI 2 , varianty Fast SCSI a Wide SCSI. Fast SCSI bylo stále 8bitovou sběrnicí, jejíž frekvence byla zvýšena na 10MHz. Tím pádem došlo k nárůstu datové propustnosti na 10 MB/s. Maximální délka kabelu se zkrátila na 3 metry. Wide SCSI bylo dvoukabelovou variantou Fast SCSI. Datová šířka se tedy zvedla na 16 bitů, čímž se zdvojnásobila datová propustnost. Na WideSCSI bylo možné připojit 16 zařízení.
• SCSI 3 – první opravdové paralelní SCSI. Datová šířka 8 bitů, datová propustnost 20 MB/s, Frekvence 20 MHz, na kabel délky 1,5 metru bylo možné připojit 8 zařízení. Další varianty SCSI 3 střídaly šířku sběrnice 8 a 16 bitů, frekvence postupně narostla na 40 MHz. Datová propustnost dosáhla 160 MB/s, na dvanáctimetrový kabel můžeme připojit 16 zařízení. Názvy standardů se poté začaly kombinovat se slovem ultra. Vznikly tak standardy Ultra 2, Ultra 3, Ultra 160, Ultra 320 a Ultra 640. Čísla u posledních tří standardů značí maximální přenosovvou rychlost.
• iSCSI – standard umožňující komunikaci SCSI diskových polí prostřednictvím sítě LAN.
• Serial SCSI – návrat k sériové verzi SCSI. Přínosem je vysoká přenosová rychlost a oficiální podpora HotSwap. Jednobitová varianta FC-AL podporuje přenosovou rychlost 400 MB/s. Na 3Gbps SAS můžeme připojit 16 256 zařízení (128 na jeden hostitelský adaptér).

Existují různé druhy kabelů SCSI s různým početm pinů. Původní verze měla 50 pinů, pevné disky jich mají 68 a 80. Před nákupem SCSI zařízení si tedy zkontrolujte jeho kompatibilitu.