Реферат на тему: «Serial ATA» по дисциплине «Периферийные устройства» (стр. 2 )

– Дребезг – следствие изменения импеданса в пути сигнала в системах, в которых время повышения сигнала близко к задержке распространения сигнала на линии. Когда это условие сохраняется, путь сигнала должен быть замечен как распределенная система, подразумевая, что все точки на пути сигнала не могут быть в том же самом напряжении в то же самое время. Поскольку сигнал размножает путь, величина напряжения связана с "эффективным" импедансом до точки в прохождении сигнала. Если этот импеданс внезапно изменяется, то напряжение временно увеличивается, чтобы поддержать текущий поток. Это напряжение "размышляет" назад по линии передачи к источнику, где, если не полностью заглушенный может размышлять снова на получатель, и может повториться пока фактически не будет заглушено. Это вызывает колебания в напряжении, или дребезге, на линии передачи.

– Расфазировка тактовых сигналов следует из несоответствий в задержках пути передачи между синхроимпульсом и сигналами данных, или деградацией сигнала и сигнала синхронизации. Если след синхронизации короче чем линии данных, например, сигнал синхронизации может достигнуть получателя прежде, чем строб данных стабилизировали, таким образом регистрируя неправильные данные. Альтернативно, дребезг или шум на линии синхронизации может задержать переход синхроимпульса относительно коммутации сообщений с возможным нарушением времени задержки данных.

3.2 Электрические рассмотрения дизайна

Из-за увеличения скорости Ultra ATA, сдвиг в стратегии дизайна требуется. Serial ATA адресует эту потребность, делая переход к высокоскоростной последовательной магистрали. Чтобы смягчить многие из проблем дизайна, связанных с высокоскоростными асимметричными и/или параллельными шинами, Serial ATA использует низкую передачу сигналов дифференциала напряжения. С этим подходом, каждые данные сигнала фактически переданы более чем в две линии, которые несут равные и противоположные версии сигнала. Получатель тогда декодирует сигнал, основанный на дифференциальном напряжении между этими строками. Напряжение "общего режима", или напряжение использование строк как справочник СИСТЕМЫ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ плюс шум, введенный одинаково в обе строки, отклонены в получателе. Это напряжение общего режима может измениться через какое-то время, хотя изменения выше некоторой частоты могут быть введены в получатель как шум. Эти превосходные электрические свойства обеспечивают многие из ключевых преимуществ дизайна, которые дают возможность Serial ATA расширить скорости далеко за пределы Ultra ATA.

3.3 Синхронизация

Из-за высоких скоростей передачи данных и относительно длинной шины и кабельных задержек распространения, Ultra ATA использования несцеплял синхронизацию, также известную как исходно-синхронная синхронизация. В типичных синхронных дизайнах синхронизации, данные переданы из источника и синхронизированы в получателе, используя местный сигнал синхронизатора. С несцепленной синхронизацией, синхронизатор или сигнал строба данных сгенерированы в источнике и посланы с данными. Принимая идентичный след или кабельные длины и характеристики, оба данных и строб достигают получателя в то же самое время.

Эта методика позволяет больше гибкости в полной задержке распространения по шине, но вводит дополнительные сложности. Поскольку строб посылают с данными, это похоже к дребезг и отражения. Если этот шум является достаточно большим, данные могут быть “двойственно синхронизированы”, если сигнал строба пересекает порог переключения. Данные, улаживающие время являются часто более критическими, поскольку переход строба типично более настойчиво выравнивается с переходом данных.

Расфазировка тактовых сигналов становится более сложной, поскольку оба данных и времена распространения синхроимпульса могут измениться от предсказанной задержки. Чтобы уменьшать проблемы, связанные, чтобы уклониться, 100MHz передачи (прямой доступ в память Ultra, режим 5) должен использовать 3.3V сигнализирующий (против 5V с предыдущими ATA спецификациями) так, чтобы переходы сигнала были более симметричны о 1.5V переключение порога. Импедансы завершения также более сильно сдерживаются уменьшить дребезг в сигналах, которые могли вызвать плато или удары на крае сигнала, приводя к отсроченным пороговым пересечениям.

В отличие от параллельной ATA шины, Serial ATA не выделяли отдельный сигнал как строб или CLOCK. Вместо этого синхроимпульс "внедрен" в поток данных непосредственно. Когда никакие данные не посылают поперек шины, “101010…” образец передан так, чтобы оба устройства могли синхронизировать их внутренние получатели со входящей разрядной синхронизацией перехода. Эта синхронизация поддержана в течение передач данных. 8b10b кодирование предписывает переходы на несколько битов в 10 битов даже в течение передачи данных; дрейф часов свернут, непрерывно прослеживая эти переходы. Внедренная синхронизация обеспечивает выгоды синхронизации от исходно-синхронной синхронизации, не вводя проблемы, связанные с расфазировкой тактовых сигналов.

3.4 Линии передачи

Ultra ATA - ленточный кабель с 80 проводами.

До ATA/ATAPI-3, или Ultra ATA 33, интерфейс ATA использовал кабель с 40 проводами, чтобы передать данные, из которых только 7 сигналов были наземные. Поскольку перекрестные помехи пропорциональны размеру взаимных текущих циклов между строками сигнала, большое разделение между каждым сигналом, и его соответствующая строка земли возвращения приводит к существенным перекрестным помехам по этому кабелю. Для скоростей передачи больше чем 33MHz (прямой доступ в память Ultra Режим 3), первоначальный кабель с 40 проводами был заменен версией с 80 проводами с чередующейся землей и строками сигнала. Это очень свертывает перекрестные помехи среди сигналов и помогает балансировать эффективный импеданс каждой строки в высоких частотах. Однако, кабель разработан так, чтобы был не более 18” в длину, чтобы свернуть проблемы целостности сигнала.

Рисунок 3.4.1 – Сравнение кабелей PATA и SATA

Serial ATA - кабель с 4 проводами с поддержкой дополнительного экрана.

Serial ATA использует минимальный кабель с 4 проводами, который включает дифференциальные пары для того, чтобы передать и получать данные. Чтобы свернуть импеданс и перекрестные помехи, много кабелей включают дополнительные строки утечки (земли) для экранирования, которые функционируют подобно к 40 вкрапленным наземным строкам в кабель Ultra ATA с 80 штырьками. Serial ATA соединитель поддерживает 3 независимых линии GND возвращения. Serial ATA кабели разработаны, так чтобы максимальная длина была 1 метр.

3.5 Соединители

Ultra ATA - двойной шлейф с 40 линиями.

Хотя кабель был модифицирован для использования в высокоскоростных передачах данных, ATA соединитель остался стандартным двойным с 40 штырьками, для поддержки совместимости. 40 дополнительных наземных проводов в кабеле привязаны к 7 штырькам GND в соединителе. Поскольку дополнительные наземные строки не добавились, индуктивная связь в соединителе вводит существенное количество перекрестных помех в течение переключения. Эффект перекрестных помех является наиболее большим на сигнале, который остается постоянным в то время как весь соседний переход сигналов в том же самом направлении, до 1V самый плохой случай. Этот сгенерированный шум наиболее проблематичен при передаче на устройство в середине кабеля, или при получении от этого устройства. Поскольку перекрестные помехи пропорциональны изменению в потоке через какое-то время, это может быть уменьшено, ограничивая повышение и времена падения, или скорость просмотра файла изображения, шинных драйверов. Однако, эти силы стратегии более низкие тактовые частоты и таким образом не являются способствующими шинным увеличениям скорости.

Serial ATA - заказной соединитель с 7 линиями.

0.5” широких кабельных соединителя непосредственно подключают 4 провода сигнала и 3 линии GND на терминал получения в отдельной линии. Поскольку соединитель включает штырьки земли экранирования, получаются очень небольшие перекрестные помехи. Обратите внимание, что терминал получения использует расширенные соединители для 3 наземных сигналов так, чтобы наземная ссылка между устройством и главным компьютером могла быть разделена до сигналов, применяемых при вводе. Подобная последовательность совмещения предписана с новым 7/8” широкий отдельный соединитель мощности линии с 15 штырьками. Эта особенность необходима для возможности горячего подключения.

Рисунок 3.5.1 – Кабель питания SATA винчестеров

Рисунок 3.5.2 – DATA-кабель SATA винчестеров

Рисунок 3.5.3 – Контакты Serial ATA кабелей: питание и данные

3.6 Окончания линий передачи, терминаторы

В Ultra ATA конфигурации - источник, заглушен, чтобы свернуть дребезг. Используя эту схему заглушки, добавочный резистор помещен в устройство на выходном канале передачи. Величина этого сопротивления выбрана так, чтобы сопротивление плюс импеданс вывода передатчика соответствовало управляемому следу и/или кабельному импедансу. Это производит делитель напряжения при выводе устройства, что фактически половина мощности испускаемого сигнала. Когда этот сигнал достигает получателя, сигнал размышляет в несоответствии импеданса, сформированном между управляемой строкой передачи импеданса или кабелем и очень высоким входным сопротивлением получателя. Это отражение удваивает мощность сигнала в получателе, и таким образом возвращения сигнала к первоначальной амплитуде. Когда отраженный сигнал возвращается назад к источнику, это видит импеданс и таким образом полностью заглушает его. Если резистор-терминатор плохо выбран, часть этого отраженного сигнала будет снова отражена и вызовет дребезг в сигнале.

Эта схема терминирования очень эффективна при использовании единственного устройства и получателя в противоположных концах соединяющегося кабеля. Стандарт ATA кабель, однако, позволяет второму устройству быть приложенным в середине пути сигнала. В этой точке в кабеле, сигнал испытывает "плато", поскольку переданный сигнал достигнет половины мощности, и отраженный сигнал должен отразиться назад от получателя прежде, чем полное колебание напряжения будет достигнуто. Если перерегулирование начального сигнала является достаточно большим, сигнал полуамплитуды может пересечь порог переключения на много раз прежде, чем отраженный сигнал прибудет. Это перерегулирование может также управляться, ограничивая скорость просмотра файла изображения вывода, но как упомянуто выше этого решения будет проблематичен, если необходима большая шинная скорость.