Serial ATA

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Page d'aide sur les redirections « SATA » redirige ici. Pour les autres significations, voir SATA (homonymie).
Port SATA

La norme Serial ATA ou SATA (Serial Advanced Technology Attachment), permet de connecter à une carte mère tout périphérique compatible avec cette norme (mémoire de masse, lecteur de DVDetc.). Elle spécifie notamment un format de transfert de données et un format de câble.

Cette norme succède à la norme Parallel ATA.

Présentation[modifier | modifier le code]

Le Serial ATA a de multiples avantages par rapport à son prédécesseur, les trois principaux étant son débit, la gestion des câbles et le branchement à chaud (Hot-Plug). L'ancienne norme ATA est communément désignée sous le nom « Parallel ATA » (P-ATA) afin que les deux ne soient pas confondues.

Les premiers modèles de Serial ATA, apparus en 2003 permettent un débit théorique de 1,5 Gbit/s, mais ont été conçus pour aller bien plus vite. Le Serial ATA II double son débit à 3 Gbit/s puis le SATA III à 6 Gbit/s est apparu en 2009.

Le débit théorique de 1,5 Gbit/s correspond à 187,5 Mo/s ; en pratique, on ne dépasse pas les 150 Mo/s, ce qui n'est que 17 Mo/s de plus que le plus rapide des Parallel ATA : l'ATA/133. Néanmoins cela n'est pas le principal avantage du SATA par rapport au PATA, en effet:

  • Le PATA est susceptible de partager la même nappe des données avec un autre périphérique (le fameux maître-esclave), ce qui réduit potentiellement la bande passante de chacun de 50 % ;
  • La « nappe interface » du SATA est beaucoup plus facile à utiliser, et à placer, que celle du PATA du fait de ses dimensions réduites.
  • Les bus parallèles ont maintenant des difficultés pour augmenter leurs débits à cause d'un problème de synchronisation des lignes de données. Le Serial ATA utilise le nouveau LVDS pour la signalisation.

Avec les disques durs à plateaux tournants, l'augmentation du débit de l'interface est sans grand intérêt lorsqu'un seul disque est utilisé, puisque ceux-ci ne permettent pas en 2010 un débit crête supérieur à 150 Mo/s[1], d'autant plus que, contrairement au P-ATA où tous les disques branchés sur un seul câble doivent partager la bande passante, en SATA chaque disque dispose du maximum autorisé par sa norme et celle du contrôleur. La norme SATA II permet l'utilisation de multiplicateurs de ports, qui permettent d'utiliser plusieurs disques à partir d'un seul connecteur du contrôleur.

Les normes SATA II (débit crête pratique ~300 Mo/s) et SATA III (débit crête pratique ~600 Mo/s) deviennent utiles pour des utilisations entre plusieurs SSD, dont les débits commencent à dépasser les 400-500 Mo/s pour les modèles haut de gamme début 2012[2],[3]

Revision # Débit théorique Gbit/s Débit théorique Mo/s Débit pratique Mo/s
SATA I ou SATA 150 1,5 192 150
SATA II ou SATA 300 3 384 300
SATA III ou SATA 600 6 768 600

Câbles et connecteurs[modifier | modifier le code]

Données[modifier | modifier le code]

Photo du connecteur de données coudé Serial ATA
N° de broche Fonction
1 Masse
2 A+ (transmission)
3 A− (transmission)
4 Masse
5 B− (réception)
6 B+ (réception)
7 Masse

Le plus grand changement par rapport au Parallel ATA se trouve dans l'aspect physique des câbles utilisés. Les données sont transmises par 2 paires différentielles (une paire pour la transmission et une pour la réception), protégées par 3 fils de masses. Ces sept conducteurs étant regroupés sur une nappe plate, peu flexible, avec des connecteurs de 8 mm à chaque extrémité. Elle peut atteindre une longueur allant jusqu'à 1 mètre. Comparé au court (45 cm) câble de 40 ou 80 fils du Parallel ATA, le flux d'air, et donc le refroidissement des équipements, est amélioré grâce à cette plus faible largeur de câble. Le concept de rapport maître/esclave entre les dispositifs a été abandonné. Le Serial ATA n'a qu'un périphérique par câble (connexion point à point). Les connecteurs ont des détrompeurs, il n'est donc pas possible de mettre des connecteurs de câble à l'envers. Certains câbles sont dotés de « clips » de verrouillage, d'autres non. L'absence de clip peut provoquer un débranchement inopiné en cas de manipulation, ce qui est de toute manière fortement déconseillé. Les mêmes connecteurs physiques sont utilisés pour les disques durs de 3,5 et 2,5 pouces ainsi que les lecteurs et graveurs de CD/DVD.

Le Serial ATA utilise le codage 8b/10b pour effectuer des transferts, permettant de travailler sur de meilleures fréquences.

Alimentation[modifier | modifier le code]

Un connecteur d’alimentation électrique SATA. Il est semblable à un connecteur de données, mais il est plus large (il possède 15 broches au lieu de 7). Noter qu’il manque ici le fil 3,3 V (orange).
N° de broche Fonction
1 3,3 V
2
3
4 Masse
5
6
7 5 V
8
9
10 Masse
11 Activité
12 Masse
13 12 V
14
15

Les disques durs natifs en Serial ATA exigent également un connecteur électrique d’alimentation différent, faisant partie de la norme. Le connecteur standard d’alimentation ressemble à celui des données, mais en plus large, ainsi il n’est pas possible de confondre les deux. Une alimentation de 3,3 V est ajoutée par rapport au PATA, ce qui porte à un total de 15 broches pour assurer trois tensions d’alimentation si nécessaire : 3,3 V, 5 V et 12 V.

Compatibilité[modifier | modifier le code]

Pendant une période de transition, divers adaptateurs entre Parallel et Serial ATA sont prévus pour convertir l'un en l'autre. Pour exécuter la conversion du Serial vers le Parallel ATA ou vice versa, un pont (ou bridge) est utilisé. Il y a une pénalité de performance visible avec cet arrangement, et les tests[réf. nécessaire] du début 2003 ont montré une réduction de performance de l'ordre de 30-50 %. Cette restriction disparaît quand les contrôleurs et les disques durs supportent le Serial ATA nativement.

Une norme similaire pour le SCSI, le Serial Attached SCSI (SAS), a été ratifiée à la fin de l'année 2003. Elle a un certain niveau de compatibilité avec le Serial ATA. Les premiers modèles de disques durs à la norme SAS sont sortis au troisième trimestre 2004.

Un élément SATA I, II ou III peut être branché sur une carte mère SATA I, II ou III. Le débit obtenu sera alors celui de l'élément le plus lent. Ex. : un disque dur SATA III sur une carte mère SATA II aura un débit limité par la carte mère à 300 Mo/s.

Version 2.6 du Serial ATA[modifier | modifier le code]

Le SATA-IO (Serial ATA International Organization) a énoncé (début 2007) les spécifications 2.6[4] :

  • Câble et connecteur internes minces afin d'utiliser les unités optiques SATA dans des unités centrales plus compactes.
  • Connecteur micro SATA pour les disques 1,8 pouces pour faciliter l'intégration de ces disques dans les UMPC.
  • Mini câble/connecteur SATA interne et externe « multilane » (possibilité de coupler plusieurs canaux SATA) afin d'améliorer la bande passante avec les périphériques et de proposer des connecteurs plus petits.
  • Optimisations NCQ afin d'offrir une meilleure gestion des données prioritaires.
  • Optimisations NCQ Unload autorise l'utilisation de technologie pour protéger les disques sur les PC portables en cas de chute accidentelle.

Révision III du Serial ATA[modifier | modifier le code]

La dernière évolution du Serial-ATA développée par l'organisation SATA-IO s'appelle SATA 6Gbit/s[5] et les débits maximum en pratique ont doublé et sont passés à 600 Mo/s. En effet, l'arrivée sur le marché des SSD à contrôleurs SandForce SF-1200 et SF-1500 (atteignant les 250/300 Mo/s) saturent le SATA II, et l'annonce des nouveaux contrôleurs SandForce SF-20xx prévus pour le 2e trimestre 2011 (ils atteignent 500 Mo/s[6]) rendent cette évolution obligatoire. La nouvelle norme utilise les mêmes câbles et est totalement compatible avec les périphériques et connecteurs plus anciens.

Pour être compatibles avec le SATA III, les cartes mères nécessiteront un southbridge intégrant cette nouvelle version, ou avec l'intégration d'une puce Marvell, comme pour le chipset P55[7] . Le premier southbridge annoncé est le RD890 d'AMD[8]. La première démonstration publique, organisée par AMD et Seagate a permis d'atteindre des débits de 589 Mo/s[9]

En 2012, une part croissante des SSD saturent le débit maximal offert que ce soit en lecture ou en écriture. En raison de la démocratisation des SSD, équipant au moins les PC moyenne gamme en disque système, la norme SATA III tend à devenir obsolète, à peine généralisée. Ainsi, le PCI Express semble être le successeur du SATA, au moins pour les SSD.

eSATA[modifier | modifier le code]

Port eSATA + USB

eSATA (external SATA) est une adaptation du protocole SATA au branchement de périphériques externes. Ses principales caractéristiques sont :

  • Tension d'émission supérieure à la norme SATA (500-600 mV au lieu de 400-600 mV) ;
  • Tension de réception inférieure à la norme SATA (240-600 mV au lieu de 325-600 mV) ;
  • Protocole identique, afin de pouvoir utiliser les mêmes équipements ;
  • Longueur de câble maximum supérieure à la norme SATA (2 m au lieu de 1 m).

Plusieurs constructeurs proposent des prises combo où le port eSATA partage, pour des raisons de place, la prise d'une USB2. Le port USB, depuis USB 3.0, concurrence sérieusement le port eSATA car il offre des débits comparables voire supérieurs à ce dernier en étant plus ergonomique car incluant les lignes d'alimentations [10].

mSATA[modifier | modifier le code]

mSATA (mini SATA) est une adaptation du protocole SATA destinée aux Netbooks et PC portables, mais aussi aux appareils utilisant des petits disques durs ou SSD. Le connecteur mini-SATA est plus petit que le SATA mais offre les mêmes performances que ce dernier. Le mini-SATA ressemble fort à une carte mini PCI-Express, il supporte pour les derniers en date (2013) la norme SATA III à 6 Gb/s.

Disque dur équipé d'un connecteur Micro-SATA

Micro-SATA[modifier | modifier le code]

L'interface Micro-SATA est disponible pour les disques durs 1.8", elle est surtout destinée au PC ultraportables et tablettes. Le connecteur Micro-SATA ressemble au connecteur SATA standard en plus petit, le connecteur d'alimentation est plus compact (9 broches au lieu de 15) et possède un détrompeur situé entre les broches 7 et 8. Les taux de transfert théorique sont de 230 Mo/sec. en lecture et 180 Mo/sec. en écriture.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Comparatif de 12 disques durs 1 To !, sur le site hardware.fr de Marc Prieur du 20 aout 2010
  2. Comparatif SSD : 24 modèles et 11 contrôleurs en test, sur le site clubic.com
  3. (en) Benchmark Results: 128 KB Sequential Performance, sur le site tomshardware.com
  4. Le Serial-ATA en route pour la version 2.6(Clubic.com)
  5. SATA Naming Guidelines, sur le site serialata.org
  6. La gamme SandForce SF-2000 détaillée, sur le site hardware.fr
  7. Comparatif cartes mères Intel P55, sur le site clubic.com
  8. Premières photos d'une carte mère RD890, sur le site Puissance-pc.net
  9. Seagate, AMD Show Blazing Fast SATA 3, sur le site Tom's Hardware
  10. eSATA face à USB3 : comparaison (PCWorld)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]