Таблицы кодов совместных авиационных систем и компонентов (JASC) были модифицированной версией кода спецификации 100 Американской ассоциации воздушного транспорта (ATA). Он был разработан FAA, Отделом нормативной поддержки (AFS-600). Эта кодовая таблица была построена с использованием нового четырехзначного формата кода JASC вместе с сокращенным названием кода. В некоторых случаях сокращенные названия были изменены, чтобы прояснить предполагаемое использование сопроводительного кода. Окончательная версия кода JASC / ATA 100 была выпущена FAA в 1999 году.
СОДЕРЖАНИЕ
Генерал самолетов
Авиационные системы
Состав
Пропеллер / ротор
Электростанция
Иногда обозначается как ATA 72T.
Иногда упоминается как ATA72R
| Номер ATA | Название главы ATA |
|---|---|
| ATA 91 | ДИАГРАММЫ |
| ATA 97 | ПРОВОДКА ОТЧЕТОВ |
| ATA 115 | СИСТЕМЫ СИМУЛЯТОРОВ ПОЛЕТА |
| ATA 116 | СИСТЕМА ПОМОЩИ НА СИМУЛЯТОРЕ ПОЛЕТА |
ОСОБЫЕ ВОЕННЫЕ ГЛАВЫ
| Номер ATA | Название главы ATA |
|---|---|
| ATA 92 | МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ |
| ATA 93 | НАБЛЮДЕНИЕ |
| ATA 94 | СИСТЕМА ОРУЖИЯ |
| ATA 95 | БЕЗОПАСНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКИПАЖА |
| ATA 96 | РАКЕТЫ, ДРОНЫ И ТЕЛЕМЕТРИЯ |
| ATA 98 | МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ И АТМОСФЕРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ |
| ATA 99 | ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ВОЙНЫ |
Расширенный список ATA (устарел)
Спецификация ATA 2200
Расширенный список ATA разбит на параграфы (вторые два числа, например, 5-00) и подпункты (третьи два числа, например, 5-10-00) для каждой главы ATA.
Номер и пара ATA
02 ОРГАНИЗАЦИЯ И РАБОТА С РУКОВОДСТВОМ
03 ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ САМОЛЕТА
04 ОГРАНИЧЕНИЯ ЛЕТНОЙ ГОДНОСТИ
05 ОГРАНИЧЕНИЯ ПО ВРЕМЕНИ / ПРОВЕРКИ ОБСЛУЖИВАНИЯ
06 РАЗМЕРЫ И ПЛОЩАДКИ
07 ПОДЪЕМ И ПОДЪЕМ
08 ВЫРАВНИВАНИЕ И ВЗВЕШИВАНИЕ
09 БУКСИРОВКА И ТАКСИ
10 ПАРКОВКА, Швартовка, ХРАНЕНИЕ И ВОЗВРАТ В ОБСЛУЖИВАНИЕ
11 ТАБЛИЧКИ И МАРКИРОВКА
13 Отказ от обслуживания
18 АНАЛИЗ ВИБРАЦИИ И ШУМА (ТОЛЬКО ДЛЯ ВЕРТОЛЕТА)
21 КОНДИЦИОНЕР ВОЗДУХА
25 ОБОРУДОВАНИЕ / МЕБЕЛЬ
26 ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА
27 УПРАВЛЕНИЕ ПОЛЕТАМИ
29 ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИЛА
30 ЗАЩИТА ОТ ЛЬДА И ДОЖДЯ
31 СИСТЕМЫ ИНДИКАЦИИ / ЗАПИСИ
42 Интегрированная модульная авионика ( IMA )
45 ЦЕНТРАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОБСЛУЖИВАНИЯ (CMS)
46 ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
47 СИСТЕМА ВЫРАБОТКИ АЗОТА
49 ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ
50 ГРУЗОВЫХ И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОТСЕКОВ
51 СТАНДАРТНАЯ ПРАКТИКА, ОБЩАЯ
59 * Зарезервировано для использования авиакомпанией
61 ВИНТЫ / ДВИГАТЕЛЬ
63 РОТОРНЫЙ ПРИВОД (И)
64 ХВОСТОВОЙ РОТОР
65 ПРИВОД ХВОСТОВОГО РОТОРА
66 СКЛАДЫВАЮЩИЕСЯ ЛЕЗВИЯ / ПИЛОН
67 КОНТРОЛЬ ПОЛЕТА РОТОРОВ
72 ДВИГАТЕЛЬ ТУРБИНА / ВЕНТИЛЯТОР С ТУРБИНОВОЙ ПОДВЕСКОЙ
73 ДВИГАТЕЛЬ ТОПЛИВО И УПРАВЛЕНИЕ
76 ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ
77 ИНДИКАТОР ДВИГАТЕЛЯ
83 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ
84 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ТЯГА
85 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВИГАТЕЛЯ
95 * Зарезервировано для использования авиакомпанией
96 * Зарезервировано для использования авиакомпанией
97 ЭЛЕКТРОПРОВОДКА ОТЧЕТОВ
98 * Зарезервировано для использования авиакомпанией
100 * Не использовать
101 * Не использовать
102 * Не использовать
103 * Не использовать
104 * Не использовать
105 * Не использовать
106 * Не использовать
107 * Не использовать
108 * Не использовать
109 * Не использовать
110 * Не использовать
111 * Не использовать
112 * Не использовать
113 * Не использовать
114 * Не использовать
115 СИСТЕМЫ СИМУЛЯТОРОВ ПОЛЕТА / МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ
toddheffley.com
An Exhaustive list can be found here:
Chapter 05
Chapter 06
Chapter 07
Chapter 08
Chapter 09
Chapter 10
Chapter 11
Chapter 12
Airframe Systems
Chapter 20
Chapter 21
Chapter 22
Chapter 23
Chapter 24
Chapter 25
Chapter 26
Chapter 27
Chapter 28
Chapter 29
Chapter 30
Chapter 31
Chapter 32
Chapter 33
Chapter 34
Chapter 35
Chapter 36
Chapter 37
Chapter 38
Chapter 39
Chapter 41
Chapter 42
Chapter 44
Chapter 45
Chapter 46
Chapter 47
Chapter 49
Structures
Chapter 50
Chapter 51
Chapter 52
Chapter 53
Chapter 54
Chapter 55
Chapter 56
Chapter 57
Propeller / Rotor
Chapter 60
Chapter 61
Chapter 62
Chapter 63
Chapter 64
Chapter 65
Chapter 66
Chapter 67
Power Plant
Chapter 70
Chapter 71
Chapter 72
Chapter 73
Chapter 74
Chapter 75
Chapter 76
Chapter 77
Chapter 78
Chapter 79
Chapter 80
Chapter 81
Chapter 82
Chapter 83
Chapter 84
Chapter 91
Avionics related ATA’s
Modern Avionics related ATA’s
ATA Chapters
12-00-00 Servicing Routine Maintenance
12-20-00 Scheduled Servicing
Airframe Systems
Chapter 20
Chapter 21
21-00-00 Air Conditioning
21-30-00 Pressurization Control
21-60-00 Temperature Control
Chapter 22
22-00-00 Auto flight
22-20-00 Speed-Attitude Correction
22-30-00 Auto Throttle
22-40-00 System Monitor
Chapter 23
23-10-00 Speech Communication
23-20-00 Data Transmission & Automatic Calling
23-30-00 Passenger Address, Entertainment & Comfort
23-50-00 Audio Integrating
23-60-00 Static Discharging
23-70-00 Audio & Video Monitoring
Chapter 24
24-00-00 Electrical Power
24-10-00 Generator Drive
24-20-00 AC Generation
24-30-00 DC Generation
24-40-00 External Power
24-50-00 AC Electrical Load Distribution
24-60-00 DC Electrical Load Distribution
Chapter 25
25-00-00 Equipment & Furnishings
25-10-00 Flight Compartment
25-20-00 Passenger Compartment
25-30-00 Buffet / Galley
25-50-00 Cargo Compartments
25-70-00 Accessory Compartments
Chapter 27
27-00-00 Flight Controls r 30
30-00-00 Ice & Rain Protection
Chapter 31
31-00-00 Indicating & Recording Systems
31-10-00 Instrument & Control Panels
31-20-00 Independent Instruments
31-40-00 Central Computers
31-50-00 Central Warning Systems
31-60-00 Central Display Systems
Chapter 33
33-10-00 General Compartment
33-20-00 Passenger Compartments
33-30-00 Cargo and Service Compartments
Chapter 34
34-10-00 Flight Environment Data
34-20-00 Attitude & Direction
34-30-00 Landing & Taxiing Aids
34-40-00 Independent Position Determining
34-50-00 Dependent Position Determining
Chapter 36
Chapter 39
39-00-00 Electrical – Electronic Panels & Multipurpose Components
39-10-00 Instrument & Control Panels
39-20-00 Electrical & Electronic Equipment Racks
39-30-00 Electrical & Electronic Junction Boxes
39-40-00 Multipurpose Electronic Components
39-50-00 Integrated Circuits
Chapter 44
44-00-00 Cabin System
44-10-00 Cabin Core System
44-20-00 In-flight Entertainment System
44-30-00 External Communication System
44-40-00 Cabin Mass Memory System
44-50-00 Cabin Monitoring System
История развития IDE вплоть до ATA100
Цель данной статьи — пройти по истории развития IDE, от начала появления этого интерфейса, до сегодняшнего дня. И, попутно в очередной раз, быть может, прояснить несколько моментов, связанных с этим набором стандартов.
IDE (Самая распространенная расшифровка — Integrated Drive Electronics), он же ATA (Advanced Technology Attachment) — один из старейших стандартов в PC, применяемых в сегодняшних PC, был разработан в 1989 году тремя компаниями: Imprimus — подразделением Control Data Corporation, Western Digital и Compaq. Compaq было нужно недорогое решение для подключения винчестеров к их PC, Imprimus был крупным производителем винчестеров, а Western Digital еще с 1984 года занимался выпуском чипов — контроллеров винчестеров (для IBM).
Правда, Imprimus не производил 3.5″ винчестеры, необходимые Compaq, поэтому компания использовала в качестве их поставщика Conner Peripherals. Именно начало розничной продажи Conner своих винчестеров и можно считать датой начала зарождения популярности ATA. В том же 1989 году Imprimus был куплен у CDC компанией Seagate, а еще шестью годами позже Seagate приобрел и Conner Peripheral. Примерно в то же время стал крупным производителем винчестеров и Western Digital. Параллельно, к производству недорогих ATA винчестеров подключались и другие производители.
(Небольшое отступление по вопросам терминологии. ATA, и его дальнейшие варианты, вроде ATA-2, ATA-3, и т. д. — официальные названия стандарта. IDE, EIDE, UltraATA, и т. д. — маркетинговые термины, используемые производителями винчестеров, и прочими причастными компаниями, но об этом подробнее ниже).
Первый стандарт того, что мы знаем под названием IDE, был утвержден в 1994 году, национальным комитетом по стандартам информационных технологий (NCITS), а точнее, его техническим комитетом T13, созданным специально под ATA. Стандарт ATA-1 определял AT Attachment Interface — интегрированный 16-бит шинный интерфейс для обмена информацией между винчестерами и контроллерами на системной шине. В 1999 году, по рекомендации все того же T13, был убран из списка стандартов ANSI.
Но свою роль ATA-1 сыграл — он позволил привести существовавшие к тому времени на рынке IDE винчестеры к единому знаменателю. Те, кто имел с ними дело еще в начале 90-х, могут помнить ситуации, когда, например, комбинация из двух IDE винчестеров разных производителей могла работать только, когда один из них находился в режиме master, а другой — slave, и при попытке поменять их ролями, связка отказывалась работать. Появление единого официального стандарта позволило снять проблемы с несовместимостью различных моделей с повестки дня.
Двумя годами позже, в 1996 году, стандарт ATA-1 был доработан, были предусмотрены более скоростные режимы передачи данных, и получился AT Attachment Interface with Extensions, или ATA-2. Основными расширениями стали такие вещи, как блочная передача данных (когда серия запросов на чтение или запись генерируют одно прерывание), логическая адресация блоков (LBA), улучшенная поддержка идентификации параметров винчестера системой. Стандарт определил такие режимы, как PIO Mode 3 и 4 и multiword DMA Mode 1 и 2. В результате список режимов интерфейса ATA стал выглядеть так:
| Режим | Пропускная способность Мбайт/с |
|---|---|
| PIO 0 | 3.3 |
| PIO 1 | 5.2 |
| PIO 2 | 8.3 |
| PIO 3 | 11.1 |
| PIO 4 | 16.6 |
| DMA Single Word 0 | 2.1 |
| DMA Single Word 1 | 4.2 |
| DMA Single Word 2 | 8.3 |
| DMA Multiword 0 | 4.2 |
| DMA Multiword 1 | 13.3 |
| DMA Multiword 2 | 16.6 |
И вот здесь началось кое-что интересное. Существовавшее в то время программное обеспечение PC было рассчитано на поддержку винчестеров с максимальным объемом 528 Мбайт. Western Digital в то время выступил со спецификацией Enchanced BIOS, позволяющей преодолеть этот барьер (а также добавить еще ряд возможностей в систему, вроде поддержки двух портов ATA), и назвал сочетание поддержки у винчестеров Enchanced BIOS и ATA-2 — Enchanced IDE, или просто EIDE. Таким образом, строго говоря, EIDE бывают только винчестеры Western Digital. Термин использовался для раскрутки выводимых на рынок в 1993-1994 году (да, ATA-2 был ратифицирован в качестве стандарта лишь в 1996, но годная к употреблению спецификация существовала куда раньше) новых винчестеров.
Отделы маркетинга Seagate и Quantum отреагировали на действия конкурента соответственно, так появились FASTATA и FASTATA-2 (причем, что самое интересное, оба этих понятия подразумевают под собой ATA-2 винчестеры, хотя в FASTATA несколько урезана поддержка режимов передачи данных — поддерживаются максимум PIO mode 3 и multiword DMA mode 1).
И если последние две компании к концу 90-х отказались от попыток запутать пользователя, то Western Digital до сих пор продолжает использовать обозначение EIDE, с каждым годом творчески перерабатывая его (скажем, первоначально там не было поддержки PIO mode4, а сегодня она там есть). Уже давно преодолен барьер и в 8.4 Гбайт, уже на дворе появился UltraATA/100, но винчестеры WD по-прежнему гордо несут знамя EIDE — что WD сегодня понимает под этим обозначением, уже, наверное, трудно сказать.
Но вернемся к теме. В 1997 году была принята новая версия стандарта — ATA-3. Хотя правильнее, наверное, было бы назвать его ATA-2.5. Спецификация создавалась с учетом максимальной совместимости с ATA-2 и фактически, основное новшество, внесенное в ATA-3, было всего лишь одно — это S.M.A.R.T. И, плюс, вообще несколько повысившаяся надежность. В результате, на рынке практически нет оборудования, соответствующего этому стандарту — был осуществлен скачок с ATA-2 сразу на принятый в 1998 году ATA/ATAPI-4.
ATAPI (ATA Packet Interface) — стандарт, созданный с тем, чтобы позволить таким устройствам, как дисководы CD-ROM или стримеры, подключаться напрямую к ATA портам — дешево, и без необходимости специальных контроллеров, как это было ранее. Спецификация была разработана максимально заинтересованными лицами — группой производителей дисководов CD-ROM, с большой помощью от Western Digital и Oak Technology. В результате появления ATAPI устройств, появилась возможность подключать дисководы CD-ROM и стримеры непосредственно к тому же шлейфу, к которому подключен и винчестер — пакетный протокол ATAPI позволяет всей цепочке устройств работать в режиме, слегка напоминающем SCSI.
Что же касается ATA части в ATA/ATAPI-4, то и здесь произошло достаточно много серьезных изменений. Во-первых, как уже говорилось, появились протоколы ATAPI. Во вторых, произошла серьезная чистка ATA от старых и уже не нужных команд и возможностей, а взамен появились много других, небольших, но существенных. И в третьих, появился новый протокол передачи данных, multiword DMA mode 3, названный UltraDMA — позволяющий добиться куда более высокой пропускной способности ATA (до 33 Мбайт/с), а также позволить обеспечить целостность передаваемых на такой скорости через стандартный 40-жильный кабель данных (путем использования CRC).
При появлении ATA/ATAPI-4, в чем-то повторилась история с ATA-2. Опять вмешались отделы маркетинга, и винчестеры, удовлетворяющие этому стандарту, вышли на рынок под флагом UltraATA/33. Можно только радоваться тому факту, что на этот раз компании хотя бы смогли договориться о единой маркетинговой политике.
Сейчас T13 готовит к ратификации стандарт ATA/ATAPI-5, подобно ATA-3 являющийся промежуточным — между ATA/ATAPI-4 и ATA/ATAPI-6. Никаких серьезных изменений, удалены некоторые устаревшие команды и возможности, добавлены некоторые новые. Появилось еще два новых режима передачи данных — UltraDMA с пропускной способностью 44 Мбайт/с и UltraDMA с пропускной способностью 66 Мбайт/с.
Такое увеличение скорости передачи данных превысило возможности старого доброго 40-жильного кабеля, создававшегося в свое время под скорости порядка 5 Мбайт/с, и разработчики были вынуждены армировать шлейф еще 40 жилами, не имеющими, впрочем, никакой информационной нагрузки — все они заземлены и исполняют роль экрана между все теми же 40 несущими жилами.
Мы все знаем, как отреагировали на выпуск ATA/ATAPI-5 винчестеров рекламные отделы производителей — появилась формулировка «UltraATA/66». Предполагается, что этот стандарт должен быть окончательно утвержден в этом году.
Параллельно с завершением работы над ATA/ATAPI-5, с конца 1999 года T13 официально ведет работу по созданию ATA/ATAPI-6. В эту спецификацию должны войти многие предложения, не включенные в предыдущий стандарт. Это, в частности, увеличение LBA с 28 до 64 битов, введение новых, более быстрых режимов UltraDMA, с пропускной способностью до 100 Мбайт/с, введение в ATA новых команд, рассчитанных на передачу аудио/видео потоков, предложенных Quantum, Western Digital и Philips, методы снижения уровня шума винчестеров.
Как мы уже знаем, всю жизнь ATA, производители забегали вперед комитета T13, не дожидаясь окончательного утверждения им новых спецификаций. Не изменили они себе и на этот раз, представив винчестеры, во многом соответствующие ATA/ATAPI-6 уже в начале июня 2000 года, еще до официального утверждения ATA/ATAPI-5. Фактически, их объявление было приурочено к объявлению 5 июня первого чипсета, поддерживающего UltraATA/100 — i820E.
Можно с большой уверенностью предположить, что теперь, после появления в 2000 году UltraATA/100 винчестеров и поддерживающих этот интерфейс контроллеров на борту материнских плат и соответствующих PCI карт, у пользователей будет более чем достаточно времени для перехода на UltraATA/100. Дело в том, что на сегодняшний день не ожидается дальнейшего развития ATA в том виде, в каком он развивался все эти годы — UltraATA/100 должна стать последним этапом в его жизни.
В прошлом году началась работа над созданием новой спецификации — SerialATA, которая должна позволить совершить значительный рывок в увеличении пропускной способности интерфейсов передачи данных, однако ее появление на рынке ожидается не ранее, чем через 3-5 лет.
ATA 100
From Wikipedia, the free encyclopedia
ATA 100 contains the reference to the ATA numbering system which is a common referencing standard for commercial aircraft documentation. This commonality permits greater ease of learning and understanding for pilots, aircraft maintenance technicians, and engineers alike. The standard numbering system was published by the Air Transport Association on June 1, 1956. While the ATA 100 numbering system has been superseded, it continued to be widely used until it went out of date back in 2015, especially in documentation for general aviation aircraft, on aircraft Fault Messages (for Post Flight Troubleshooting and Repair) and the electronic and printed manuals.
In 2000 the ATA Technical Information and Communications Committee (TICC) developed a new consolidated specification for the commercial aviation industry, ATA iSpec 2200. It includes an industry-wide approach for aircraft system numbering, as well as formatting and data content standards for documentation output. The main objectives of the new specification are to minimize cost and effort expended by operators and manufacturers, improve information quality and timeliness, and facilitate manufacturers’ delivery of data that meet airline operational needs. [2] More recently, the international aviation community developed the S1000D standard, an XML specification for preparing, managing, and using equipment maintenance and operations information.
The unique aspect of the chapter numbers is its relevance for all aircraft. Thus a chapter reference number for a Boeing 747 will be the same for other Boeing aircraft, a BAe 125 and Airbus Aircraft. Examples of this include Oxygen (Chapter 35), Electrical Power (Chapter 24) and Doors (Chapter 52). Civil aviation authorities will also organize their information by ATA chapter like the Master Minimum Equipment List (MMEL) Guidebook from Transport Canada.
The ATA chapter format is always CC-SS where CC is the chapter and SS the section, see ATA extended list section below for details. Some website, like aircraft parts resellers, will sometimes refer to ATA 72R or 72T for reciprocating and turbine engines (jet or turboprop), this nomenclature is not part per say of the ATA numbering definition. The ATA 72 subchapter are different for reciprocating engines and turbine engines. Under JASC/ATA 100 the reciprocating engine are now under ATA 85.
Введение в SSD. Часть 2. Интерфейсная
В прошлой части цикла «Введение в SSD» мы рассказали про историю появления дисков. Вторая часть расскажет про интерфейсы взаимодействия с накопителями.
Общение между процессором и периферийными устройствами происходит в соответствии с заранее определенными соглашениями, называемыми интерфейсами. Эти соглашения регламентируют физический и программный уровень взаимодействия.
Интерфейс — совокупность средств, методов и правил взаимодействия между элементами системы.
Физическая реализация интерфейса влияет на следующие параметры:
Параллельные и последовательные порты
По способу обмена данными порты ввода-вывода делятся на два типа:
Параллельные порты, на первый взгляд, отлично масштабируются: больше сигнальных линий — больше бит передается за раз и, следовательно, выше пропускная способность. Тем не менее, из-за увеличения количества сигнальных линий между ними возникает интерференционное взаимодействие, приводящее к искажению передаваемых сообщений.
Последовательные порты — противоположность параллельным. Отправка данных происходит по одному биту за раз, что сокращает общее количество сигнальных линий, но усложняет контроллер ввода-вывода. Контроллер передатчика получает машинное слово за раз и должен передавать по одному биту, а контроллер приемника в свою очередь должен получать биты и сохранять в том же порядке.
Малое количество сигнальных линий позволяет без помех увеличивать частоту передачи сообщения.
Small Computer Systems Interface (SCSI) появился в далеком 1978 году и был изначально разработан, чтобы объединять устройства различного профиля в единую систему. Спецификация SCSI-1 предусматривала подключение до 8 устройств (вместе с контроллером), таких как:
Изначально SCSI имел название Shugart Associates System Interface (SASI), но стандартизирующий комитет не одобрил бы название в честь компании и после дня мозгового штурма появилось название Small Computer Systems Interface (SCSI). «Отец» SCSI, Ларри Баучер (Larry Boucher) подразумевал, что аббревиатура будет произноситься как «sexy», но Дал Аллан (Dal Allan) прочитал «sсuzzy» («скази»). Впоследствии произношение «скази» прочно закрепилось за этим стандартом.
В терминологии SCSI подключаемые устройства делятся на два типа:
Используемая топология «общая шина» накладывает ряд ограничений:
Устройства на шине идентифицируются по уникальному номеру, называемому SCSI Target ID. Каждый SCSI-юнит в системе представлен минимум одним логическим устройством, адресация которого происходит по уникальному в пределах физического устройства номеру Logical Unit Number (LUN).
Команды в SCSI отправляются в виде блоков описания команды (Command Descriptor Block, CDB), состоящих из кода операции и параметров команды. В стандарте описано более 200 команд, разделенных в четыре категории:
Дальнейшее усовершенствование SCSI (спецификации SCSI-2 и Ultra SCSI) расширило список используемых команд и увеличило количество подключаемых устройств до 16-ти, а скорость обмена данными по шине до 640 МБ/c. Так как SCSI — параллельный интерфейс, повышение частоты обмена данными было сопряжено с уменьшением максимальной длины кабеля и приводило к неудобству в использовании.
Начиная со стандарта Ultra-3 SCSI появилась поддержка «горячего подключения» — подключение устройств при включенном питании.
Первым известным SSD диском с интерфейсом SCSI можно считать M-Systems FFD-350, выпущенный в 1995 году. Диск имел высокую стоимость и не имел широкой распространенности.
В настоящее время параллельный SCSI не является популярным интерфейсом подключения дисков, но набор команд до сих пор активно используется в интерфейсах USB и SAS.
ATA / PATA
Интерфейс ATA (Advanced Technology Attachment), так же известный как PATA (Parallel ATA) был разработан компанией Western Digital в 1986 году. Маркетинговое название стандарта IDE (англ. Integrated Drive Electronics — «электроника, встроенная в привод») подчеркивало важное нововведение: контроллер привода был встроен в привод, а не на отдельной плате расширения.
Решение разместить контроллер внутри привода решило сразу несколько проблем. Во-первых, уменьшилось расстояние от накопителя до контроллера, что положительным образом повлияло на характеристики накопителя. Во-вторых, встроенный контроллер был «заточен» только под определенный тип привода и, соответственно, был дешевле.
ATA, как и SCSI, использует параллельный способ ввода-вывода, что отражается на используемых кабелях. Для подключения дисков с использованием интерфейса IDE необходимы 40-жильные кабели, также именуемые шлейфами. В более поздних спецификациях используются 80-жильные шлейфы: более половины из которых — заземления для уменьшения интерференции на высоких частотах.
На шлейфе ATA присутствует от двух до четырех разъемов, один из которых подключается в материнскую плату, а остальные — в накопители. При подключении двух устройств одним шлейфом, одно из них должно быть сконфигурировано как Master, а второе — как Slave. Третье устройство может быть подключено исключительно в режиме «только чтение».
Положение перемычки задает роль конкретного устройства. Термины Master и Slave по отношению к устройствам не совсем корректны, так как относительно контроллера все подключенные устройства — Slaves.
Особенным нововведением в ATA-3 считается появление Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (S.M.A.R.T.). Пять компаний (IBM, Seagate, Quantum, Conner и Western Digital) объединили усилия и стандартизировали технологию оценки состояния накопителей.
Поддержка твердотельных накопителей появилась с четвертой версии стандарта, выпущенной в 1998 году. Эта версия стандарта обеспечивала скорость обмена данными до 33.3 МБ/с.
Стандарт выдвигает жесткие требования к шлейфам ATA:
Стандарт Serial ATA (SATA) был представлен 7 января 2003 года и решал проблемы своего предшественника следующими изменениями:
Шестнадцать сигнальных линий для передачи данных в ATA были заменены на две витые пары: одна для передачи, вторая для приема. Коннекторы SATA спроектированы для большей устойчивости к множественным переподключениям, а спецификация SATA 1.0 сделала возможным «горячее подключение» (Hot Plug).
Некоторые пины на дисках короче, чем все остальные. Это сделано для поддержки «горячей замены» (Hot Swap). В процессе замены устройство «теряет» и «находит» линии в заранее определенном порядке.
Чуть более, чем через год, в апреле 2004-го, вышла вторая версия спецификации SATA. Помимо ускорения до 3 Гбит/с в SATA 2.0 ввели технологию Native Command Queuing (NCQ). Устройства с поддержкой NCQ способны самостоятельно организовывать порядок выполнения поступивших команд для достижения максимальной производительности.
Последующие три года SATA Working Group работала над улучшением существующей спецификации и в версии 2.6 появились компактные коннекторы Slimline и micro SATA (uSATA). Эти коннекторы являются уменьшенной копией оригинального коннектора SATA и разработаны для оптических приводов и маленьких дисков в ноутбуках.
Несмотря на то, что пропускной способности второго поколения SATA хватало для жестких дисков, твердотельные накопители требовали большего. В мае 2009 года вышла третья версия спецификации SATA с увеличенной до 6 Гбит/с пропускной способностью.
Особое внимание твердотельным накопителям уделили в редакции SATA 3.1. Появился коннектор Mini-SATA (mSATA), предназначенный для подключения твердотельных накопителей в ноутбуках. В отличие от Slimline и uSATA новый коннектор был похож на PCIe Mini, хотя и не был электрически совместим с PCIe. Помимо нового коннектора SATA 3.1 мог похвастаться возможностью ставить команды TRIM в очередь с командами чтения и записи.
Команда TRIM уведомляет твердотельный накопитель о блоках данных, которые не несут полезной нагрузки. До SATA 3.1 выполнение этой команды приводило к сбросу кэшей и приостановке операций ввода-вывода с последующим выполнением команды TRIM. Такой подход ухудшал производительность диска при операциях удаления.
Спецификация SATA не успевала за бурным ростом скорости доступа к твердотельным накопителям, что привело к появлению в 2013 году компромисса под названием SATA Express в стандарте SATA 3.2. Вместо того, чтобы снова удвоить пропускную способность SATA, разработчики задействовали широко распространенную шину PCIe, чья скорость превышает 6 Гбит/с. Диски с поддержкой SATA Express приобрели собственный форм-фактор под названием M.2.
«Конкурирующий» с ATA стандарт SCSI тоже не стоял на месте и всего через год после появления Serial ATA, в 2004, переродился в последовательный интерфейс. Имя новому интерфейсу — Serial Attached SCSI (SAS).
Несмотря на то, что SAS унаследовал набор команд SCSI, изменения были значительные:
Максимальное количество одновременно подключенных устройств в SAS-домене по спецификации превышает 16 тысяч, а вместо SCSI ID для адресации используется идентификатор World-Wide Name (WWN).
WWN — уникальный идентификатор длиной 16 байт, аналог MAC-адреса для SAS-устройств.
Несмотря на схожесть разъемов SAS и SATA, эти стандарты не являются полностью совместимыми. Тем не менее, SATA-диск может быть подключен в SAS-коннектор, но не наоборот. Совместимость между SATA-дисками и SAS-доменом обеспечивается при помощи протокола SATA Tunneling Protocol (STP).
Первая версия стандарта SAS-1 имеет пропускную способность 3 Гбит/с, а самая современная, SAS-4, улучшила этот показатель в 7 раз: 22,5 Гбит/с.
Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) — последовательный интерфейс для передачи данных, появившийся в 2002 году. Разработка была начата компанией Intel, а впоследствии передана специальной организации — PCI Special Interest Group.
Последовательный интерфейс PCIe не был исключением и стал логическим продолжением параллельного PCI, который предназначен для подключения карт расширения.
PCI Express значительно отличается от SATA и SAS. Интерфейс PCIe имеет переменное количество линий. Количество линий равно степеням двойки и колеблется в диапазоне от 1 до 16.
Термин «линия» в PCIe обозначает не конкретную сигнальную линию, а отдельный полнодуплексный канал связи, состоящий из следующих сигнальных линий:
«Аппетиты» твердотельных накопителей растут очень быстро. И SATA, и SAS не успевают увеличивать свою пропускную способность, чтобы «угнаться» за SSD, что привело к появлению SSD-дисков с подключением по PCIe.
Хотя PCIe Add-In карты прикручиваются винтом, PCIe поддерживает «горячую замену». Короткие пины PRSNT (англ. present — присутствовать) позволяют удостовериться, что карта полностью установлена в слот.
Твердотельные накопители, подключаемые по PCIe регламентируются отдельным стандартом Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification и воплощены в множестве форм-факторов, но о них мы расскажем в следующей части.
Удаленные накопители
При создании больших хранилищ данных появилась потребность в протоколах, позволяющих подключить накопители, расположенные вне сервера. Первым решением в этой области был Internet SCSI (iSCSI), разработанный компаниями IBM и Cisco в 1998 году.
Идея протокола iSCSI проста: команды SCSI «оборачиваются» в пакеты TCP/IP и передаются в сеть. Несмотря на удаленное подключение, для клиентов создается иллюзия, что накопитель подключен локально. Сеть хранения данных (Storage Area Network, SAN), основанная на iSCSI, может быть построена на существующей сетевой инфраструктуре. Использование iSCSI значительно снижает затраты на организацию SAN.
У iSCSI существует «премиальный» вариант — Fibre Channel Protocol (FCP). SAN с использованием FCP строится на выделенных волоконно-оптических линиях связи. Такой подход требует дополнительного оптического сетевого оборудования, но отличается стабильностью и высокой пропускной способностью.
Существует множество протоколов для отправки команд SCSI по компьютерным сетям. Тем не менее, есть только один стандарт, решающий противоположную задачу и позволяющий отправлять IP-пакеты по шине SCSI — IP-over-SCSI.
Большинство протоколов для организации SAN используют набор команд SCSI для управления накопителями, но есть и исключения, например, простой ATA over Ethernet (AoE). Протокол AoE отправляет ATA-команды в Ethernet-пакетах, но в системе накопители отображаются как SCSI.
С появлением накопителей NVM Express протоколы iSCSI и FCP перестали удовлетворять быстро растущим требованиям твердотельных накопителей. Появилось два решения:
Протокол NVMe over Fabrics стал хорошей альтернативой iSCSI и FCP. В NVMe-oF используются волоконно-оптическая линии связи и набор команд NVM Express.
Стандарты iSCSI и NVMe-oF решают задачу подключения удаленных дисков как локальные, а компания Intel пошла другой дорогой и максимально приблизила локальный диск к процессору. Выбор пал на DIMM-слоты, в которые подключается оперативная память. Максимальная пропускная способность канала DDR4 составляет 25 ГБ/с, что значительно превышает скорость шины PCIe. Так появился твердотельный накопитель Intel® Optane™ DC Persistent Memory.
Для подключения накопителя в DIMM слоты был изобретен протокол DDR-T, физически и электрически совместимый с DDR4, но требующий специального контроллера, который видит разницу между планкой памяти и накопителем. Скорость доступа к накопителю меньше, чем к оперативной памяти, но больше, чем к NVMe.
Протокол DDR-T доступен только с процессорами Intel® поколения Cascade Lake или новее.
Заключение
Почти все интерфейсы прошли долгий путь развития от последовательного до параллельного способа передачи данных. Скорости твердотельных накопителей стремительно растут, еще вчера твердотельные накопители были в диковинку, а сегодня NVMe уже не вызывает особого удивления.
В нашей лаборатории Selectel Lab вы можете самостоятельно протестировать SSD и NVMe диски.
