Cartes contrôleur : ce qu'il faut comprendre
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A.
Vers disque dur
L’interface, l’ensemble contrôleur et connecteur de disque dur, soudé sur la carte, utilise les technologies des disques durs habituelles : Ata, S-Ata, SCSI et maintenant SAS. Ata et SCSI, les anciennes normes, utilisent des nappes larges, difficiles à ranger dans les boîtiers gênant le flux d’air. Si l’Ata disparaît au profit du SATA aux débits bien plus importants (133 Mo/s contre 150 à 300 Mo/s), le SCSI est encore utilisé activement grâce à ses dernières évolutions. Ses débits sont encore compétitifs face au SATA : 640 Mo/s .
Le SATA et le SAS utilisent des connecteurs et câbles beaucoup plus fins, car ils nécessitent des interfaces séries à l’inverse des interfaces parallèles où les données transitent pour simplifier sur un fil, là où les interfaces en utilisent des dizaines. Le SAS est la toute nouvelle interface pour disques durs au SATA et au SCSI. Au carrefour de ces deux technologies, le SAS utilise une connexion série comme le SATA et le puissant langage de commande du SCSI. La filiation et la compatibilité entre SATA et SAS permet la connexion d’un disque SATA sur un port SAS, mais pas l’inverse ! Ils utilisent des prises identiques, à ceci près que le connecteur SAS rassemble les prises d’alimentation et des données soudées côte à côte sur une même prise en plastique.
Un connecteur externe peut même être présent sur la carte pour connecter tour ou disques externes.
A noter que les cartes haut de gamme fonctionnant avec de nombreux disques utilisent des connecteurs ML (Multilane) ou des Expender, en quelque sorte des rallonges multiprises possédant à une extrémité un connecteur pour la carte RAID et à l’autre plusieurs connecteurs pour disques durs. On peut ainsi multiplier facilement les unités.
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B.
ATA
L’interface ATA, IDE, PATA ou UDMA est la plus ancienne des interfaces. Elle équipe nos ordinateurs depuis le début du PC. Elle utilise des nappes larges de 40 à 80 fils qui permettent de connecter deux périphériques, en outre les lecteurs de CD ou de DVD. Elle a évolué au cours du temps et propose de multiples standards aux débits différents :
- ATA 33 : 33 Mo/s ;
- ATA 66 : 66 Mo/s ;
- ATA 100 : 100 Mo/s ;
- ATA 133 : 133 Mo/s.Un contrôleur ATA accepte jusqu’à deux unités qu’il faut configurer en maître et esclave grâce à des cavaliers à connecter sur l’interface, et le débit est partagé entre les différents périphériques. Le débit des unités et surtout l’utilisation du RAID sont donc limités par le bus, qui plafonne à 133 Mo/s. C’est pourquoi l’interface ATA est maintenant très peu utilisée en RAID et remplacée par l’interface SATA.
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C.
SATA
L’interface SATA procède de l’évolution récente des technologies ATA. Elle pallie les défauts de l’interface PATA.
Le connecteur et la nappe ne comportent plus que 7 fils, ils sont donc beaucoup moins larges qu’une nappe Ata et encombrent moins nos boîtiers. Le mode de communication série est utilisé. Chaque disque dur est connecté à un port et bénéficie de la totalité de la bande passante, soit 150 Mo/s en SATA 1 et 300 Mo/s en SATA 2. L’interface supporte le hot-plug, ou branchement à chaud, comme pour un périphérique USB. Cela permet de débrancher un disque dur et d’en brancher un neuf ordinateur allumé. Toutefois, le contrôleur de votre carte ne supporte pas forcément cette fonction.
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D.
SCSI
Aussi ancienne que l’Ata, l’interface SCSI est principalement utilisée en entreprise dans les serveurs. Les multiples évolutions du SCSI ont amené plusieurs normes avec des contrôleurs, des connecteurs, des nappes et des disques durs différents.
Un contrôleur SCSI gère un nombre important de périphériques, de 7 à 15 selon la norme. La dernière évolution, Ultra-640 SCSI, permet des débits de 640 Mo/s. Le débit est partagé entre les différentes unités connectées sur une nappe.
La configuration est plus complexe qu’en ATA, SATA ou SAS. Elle nécessite le paramétrage d’ID sur chaque périphérique et parfois la pose de bouchons ou d’index de terminaison sur le dernier périphérique ou en fin de nappe.
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E.
SAS
Nouvelle interface de gestion, le SAS cumule les avantages du SATA et du SCSI, et reste compatible avec les unités SATA. Au vu du prix des cartes et surtout des disques durs SAS, cette interface est principalement utilisée en entreprise.
Son fonctionnement utilise le meilleur du SATA et du SCSI : transport sur ligne série, débit de 3 Gbit/s dédiés par périphérique et support d’un langage de commande puissant pour la gestion et l’optimisation des échanges.
Le SAS est donc la base de nouvelles évolutions qui atteindront des débits de 6 à 12 Gbit/s dans les années à venir.
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F.
Vers la carte mère
Les cartes additionnelles pour disques durs, qu’elles soient ATA, SATA, SCSI ou SAS, se connectent dans un des ports d’extension de la carte mère. Elles dialoguent avec l’ensemble du système par le bus dédié de la carte mère.
Longtemps le PCI (133 Mo/s) est resté le standard de ce type de bus. Les nouveaux chipsets utilisent les ports PCI-Express, lesquels existent dans les versions 1x, 4x, 8x et 16x, ces deux derniers étant pour l’instant réservés aux cartes graphiques. A noter que quelques cartes RAID sont équipées d’un port PCI-X, évolution directe du PCI utilisée principalement en entreprise.
Les débits de 500 Mo/s et de 2 Go/s des interfaces PCI-Express 1x et 4x, ou de plus de 4,26 Go/s du PCI-X, permettent un débit optimal pour profiter des atouts des grappes RAID.
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