了解SATA

出处：本站收集于网络作者：请作者联系时间：2005-5-11 18:09:00

随着PC技术日新月异的发展，磁盘性能越来越成为整个系统的瓶颈，相对于CPU和DDR内存来说，传统的Parallel ATA硬盘已经在很大程度上限制了整机性能的充分发挥。随着去年末，采用串行Serial ATA技术的新一代硬盘的上市，这种情况得到了改善。

　　与传统的并行硬盘相比，Serial ATA硬盘在传输速度上有了质的变化，而且具有许多让人心动的优点。目前随着各主要硬盘厂家Serial ATA硬盘的推出，Serial ATA已经不再是空中楼阁，我们在市场上已可以见到许多Serial ATA硬盘，硬盘市场的串行时代已经开始。

一、什么是SATA？
　　SATA是硬盘的下一次革命，相对于PATA硬盘，SATA在技术上向前跨越了一大步。SATA由 Serial ATA Working Group首先发起，由80多家公司参与开发，这其中包括了Intel, Seagate, Maxtor, Dell这样的大牌厂商。SATA是Serial Advanced Technology Architecture（串行高阶硬盘架构）的简写，从名称中可以反映出SATA数据传输的方式。和传统PATA的多通道传输不同，SATA的数据在一个通道内完成。你可能会纳闷单数据通道的SATA怎么会比PATA速度更快呢？

　　SATA的单数据通道并没有象PATA那样限制速度频率。SATA传输线的传输速度比PATA要快了近30倍。在希捷的官方网站上，我们找到了对SATA技术很好的阐述：
　　“PATA必须在数据线中一次传输16个信号，如果信号没有及时到达或是发生延迟，错误数据就会产生。因此比特流传输的速度必须减缓以纠正错误。而SATA一次只传输一个比特的数据，此时比特流的传递速度要快得多。这就好比是运球游戏，每次运一个球要比一次运16个球容易的多。”
二、Serial ATA的发展

　　Serial ATA(串行ATA)是Intel公司在IDF 2000上推出的概念，当时，Serial ATA被亲点为并行ATA后的下一代磁盘子系统接口。在IDF 2001上，Intel联合APT、Dell、IBM、Seagate以及Maxtor，正式推出了Serial ATA 1.0规范。而在IDF 2002 Spring，Serial ATA 2.0规范也已经公布。从技术到规格，Serial ATA相对并行ATA都是革命性的。

　　2002年-2003年，Seagate、Maxtor、Western Digital陆续推出基于Serial ATA技术的硬盘，而Intel、VIA、SiS也相继推出整合了Serial ATA功能的ICH5-R、VT8237以及SiS964南桥芯片。大量支持Serial ATA技术的南桥芯片的推出，标志着Serial ATA硬盘将大量上市,并且即将成为计算机标准配置。

三、Serial ATA硬盘的技术优势

　　与并行硬盘相比，串行硬盘具有许多明显的特点。

1.高数据传输率

　　从已经确立的Serial ATA1.0规范便可看出，第一代Serial ATA的数据传输率为150MB/s，超过了Ultra ATA/133的133MB/s传输率。而在已经发布的Serial ATA2.0和Serial ATA3.0规范中所将达到最高300MB/s及600MB/s的传输率，这足以让Parallel ATA中现有最高规范的133MB/s相形见拙。

2.简单的设备设置

　　在使用并行硬盘时，我们大家都有这样体会，如果让两个设备共用一条接口线，就得必须设置一些设备的主/从模式，如光驱的主/从设置，这样两台设备才能正常工作。这是因为Parallel ATA一直是以主/从模式(Master/Slave)来达到让两个设备共用一个接口的目的，但这样一来也就无法保证各设备的接口性能，而且实际使用中还需要经常改变设备的主/从模式，因此在使用中感到非常麻烦。
但是，因为Serial ATA使用点对点(Peer-to-Peer)传输协议，即与主机进行通信的每个设备都会被配以一个通道，并独享该通道的所有带宽，所以Serial ATA设备相对独立，在实际应用中多个设备也就更易于管理。由于每个通道仅有一个设备，也就不存在设置主/从盘的问题。

3.接口及数据线的优势

　　在Parallel ATA接口标准中，共定义了40根针脚，其中包含对设备模式进行识别的信号针脚，用于数据传输的数据传输针脚，中断请求及地线等针脚，因此40针和40针80芯数据线的接头也就与之相对应。但随着接口速度的不断提升，各相邻线缆间的串扰和来自机箱内部的电磁干扰越发严重，使得原本为了解决此类问题而设计的40针80芯数据线也变得力不从心。

　　传统的Parallel ATA接口数据线量太长度仅40厘米左右，要想用在一些特殊机箱的内部，则有可能出现长度不够的情况；而接头上的防呆设计也经常让我们不得不将线缆扭来扭去以对齐接口，且40针80芯的线缆线径大细，也常常因此而折断，再则，宽扁的线缆也极度影响执箱内部空气的流动，这对散热是不利的。

　　但Serial ATA的接口及数据线则解决了上述的种种问题，首先，SerialATA接口针脚仅有7根，其中针对数据传输的针脚4根，其余3根是地线。在长度上，Serial ATA数据线缆可达1米，而接头虽然采用了“L”型的防呆设计，但由于线缆柔软纤细，因此连接更为简便。同时也利于机箱内部的散热，由于线缆数量的减少，线缆间的串扰也得到了有效控制。

4.支持热拔插

　　在Serial ATA标准中加入了对热拔插的支持，与目前流行的移动硬盘(笔记本硬盘+USB外置盘)相比，这确实是一种性能更高、存储容量更大的移动存储方案。唯一遗憾的是，就目前操作系统对Serial ATA硬盘热拔插功能的支持还不够看，只有代号为"Longhorn"的下一代Windows操作系统，才能提供对Serial ATA热拔插功能的真正支持,所以对于热拔插功能我们还得等待。

四、Serial ATA硬盘的实现方式

　　目前的串行技术主要有两种实现方式：第一种为串行桥接方式。由于基于并行ATA的硬盘技术已经相当成熟，所以在磁盘系统串行化的过程中出现了过渡型的产品，就是在原来使用并行硬盘处理器的并行硬盘中或在主板的并行磁盘控制器上增加并-串转换的SATA桥芯片已实现的串行界面。

Marvell 88i8030是常见于主板和硬盘的SATA桥芯片
　　在这种方式下，硬盘内部或桥芯片与磁盘控制器之间实际上仍以并行方式传输数据，只是到了SATA桥，才将数据串行化。采用这种方式组建的磁盘系统只在数据线传输的一段利用了串行技术，并且数据要经过串-并、并-串转换的开销，所以Serial ATA的CRC技术优势和150MB/s的理论界面速度未能完全发挥；但由于并行技术已十分成熟，简单的改造可以降低成本并加快新品的上市速度，所以早期的Serial ATA硬盘(如酷鱼V和金钻9)以及部分使用Marvell 88i8030桥芯片的主板普遍采用了这种方式。
第二种为串行硬盘处理器方式。磁盘系统的真正串行化是先从主板方面开始的，早在串行硬盘正式投放市场以前，主板的SATA接口就已经就绪了。但在Intel ICH5，SiS964以及VIA VT8237这些真正支持SATA的南桥芯片出现以前，主板的SATA接口是通过第三方芯片实现的。

　　这些芯片主要是SiliconImage的SiI 3112和Promise的PDC20375以及PDC20376，它们能够从PCI总线上扩展出SATA界面，实现串行传输。目前主板方面的串行接口已经不成问题，反倒是硬盘向串行过渡表现得比较迟缓。直至酷鱼7200.7 Plus的出现实现了真正的串行数据传输方式。由于酷鱼7200.7直接采用了串行硬盘处理器，所以无须并-串转换就能直接提供串行界面，在减少了不必要的转换开销的同时也实现了硬盘数据的真正串行传输。

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