2. Физический и транспортный уровень Serial ata.

SATA

Высокоскоростной последовательный интерфейс. ПО своей внутренней организации (4-уровневой модели) он очень похож на другие стандарты, например USB или SCSI.

Физический уровень

Занимается передачей битов по физическим каналам. Здесь определяются основные характеристики среды, используемой для передачи данных и характеристики электрических сигналов. Физический уровень осуществляет над поступившим кадром необходимые преобразования, т. е. конвертирует последовательность, кодирует и отдает в линию и то же самое в обратном порядке, когда получает данные с физической шины, т. е. От другого устройства. Уровень сигнала — 250 мВ.

Способ передачи.

Вместо используемой ранее в ATA однополярной передачи, обладающей низкой помехоустойчивостью, применена двухполярная (дифференциальная). Ее преимущество в гораздо большей шумоустойчивости. При дифференциальной передаче по двум проводам передается один и тот же сигнал — но разной полярности. Шумы, наводимые в проводах — симметричные, и сложив оба разнополярных сигнала можно получить шум. Если вычесть его из полученного сигнала, можно получить чистый сигнал. Использование дифференциальной передачи дало возможность снизить уровень передаваемого сигнала. Для кодирования передаваемой информации используется код без возвращения к нулю (NRZ — Non Return To Zero). Он является одним из самый простых в реализации благодаря двум резко различающимся потенциалам и обладает хорошей распознаваемостью ошибок, но не обладает необходимыми свойствами самосинхронизации.

Физическая среда.

… из двух пар проводов (одной на передачу, одной на прием). Провод, которым соединяются устройства, таким образом становится тонким и круглым, гибким и удобным в использовании, не препятствует воздухообмену.

Задачей транспортного уровня является обеспечение вышележащим протоколам передачи с той степенью надежности, которая им требуется. Он упаковывает поступившие от прикладного уровня ATA команды в кадры и предает их следующему, или распаковывает поступившие снизу данные и передает на прикладной уровень.

3. Канальный и прикладной уровень Serial ata.

Выполняет функции арбитража результата выполнения операции передачи данных, скремблирование, а также реализует механизмы обнаружения и коррекции ошибок.

Арбитраж и контроль передачи.

Сам по себе, физический уровень может только передавать данные ,поступившие на его вход. Для предотвращения конфликтов когда одновременно и устройство и хост-контроллер хотят передать данные на канальном уровне предусмотрен специальный механизм контроля, получивший название арбитража. Кроме того, в обязанности канального уровня входит слежение за тем, были ли данные успешно переданы и сообщение об этом вышестоящему транспортному уровню.

Обнаружение и коррекция ошибок.

Применяется метод избыточного кодирования — 8-10 бит. Суть: 8 бит исходных данных дополняются двумя дополнительными. Итого — 10 бит. То есть 1024 возможных битовых комбинации может быть в получившемся коде, в то время как в исходном — только 256. Из результирующего кода, отбирая 256 комбинаций, которые будут соответствовать 256 комбинациям исходного кода, а остальные 60? запрещенные. Это позволяет распознавать искажение данных. Если принята запрещенная последовательность, то про передаче произошла ошибка. Кроме того в SATA используется CRC код. Жесткий диск SATA имеет максимальную скорость обмена по интерфейсу 150 Мб/сек, хотя заявлена скорость передачи на физическом уровне в 1,5 Гб/сек. Это объясняется использование 8-10 битового кодирования, снижающего пропускную способность интерфейса до 1-2 Гб/сек. Скремблировние.

Код NRZ, используемый на физическом уровне, не обладает свойством самосинхронизации, т. к. при последовательности 0 и 1 сигнал в линии просто превращается в постоянный сигнал определенного уровня. Скремблирование помогает бороться с этим явлением, перемешивая данные, подлежащие передаче определенным образом, так, чтобы вероятность появления 1 и 0 была приблизительно одинаковой. Задача транспортного уровня — обеспечение вышележащих протоколов передачей с той степенью надежности, которая требуется. Он упаковывает поступившие от прикладного уровня команды и кадры и передает их следующему уровню или распаковывает поступившие снизу данные и передает на прикладной уровень. Задача прикладного уровня — организация взаимодействия между драйвером и всем программным, что за ним стоит и ... .

Задачей прикладного уровня является организация взаимодействия между драйвером контроллера и всего программного, что за ним дальше стоит и самим контроллером через блок регистров и портов.