SATA接口
SATA接口:SATA是Serial ATA的縮寫(xiě),即串行ATA。這是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤(pán)接口類(lèi)型,由于采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)而得名。SATA總線使用嵌入式時(shí)鐘信號(hào),具備了更強(qiáng)的糾錯(cuò)能力,與以往相比其最大的區(qū)別在于能對(duì)傳輸指令(不僅僅是數(shù)據(jù))進(jìn)行檢查,如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)自動(dòng)矯正,這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。串行接口還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支持熱插拔的優(yōu)點(diǎn)。
與并行ATA相比,SATA具有比較大的優(yōu)勢(shì)。首先,Serial ATA以連續(xù)串行的方式傳送數(shù)據(jù),可以在較少的位寬下使用較高的工作頻率來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?。Serial ATA一次只會(huì)傳送1位數(shù)據(jù),這樣能減少SATA接口的針腳數(shù)目,使連接電纜數(shù)目變少,效率也會(huì)更高。實(shí)際上,Serial ATA 僅用四支針腳就能完成所有的工作,分別用于連接電纜、連接地線、發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù),同時(shí)這樣的架構(gòu)還能降低系統(tǒng)能耗和減小系統(tǒng)復(fù)雜性。其次,Serial ATA的起點(diǎn)更高、發(fā)展?jié)摿Ω?,Serial ATA 1.0定義的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)150MB/sec,這比目前最快的并行ATA(即ATA/133)所能達(dá)到133MB/sec的最高數(shù)據(jù)傳輸率還高,而在已經(jīng)發(fā)布的Serial ATA 2.0的數(shù)據(jù)傳輸率將達(dá)到300MB/sec,最終Serial ATA 3.0將實(shí)現(xiàn)600MB/sec的最高數(shù)據(jù)傳輸率。
在此有必要對(duì)Serial ATA的數(shù)據(jù)傳輸率作一下說(shuō)明。就串行通訊而言,數(shù)據(jù)傳輸率是指串行接口數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際比特率,Serial ATA 1.0的傳輸率是1.5Gbps,Serial ATA 2.0的傳輸率是3.0Gbps。與其它高速串行接口一樣,Serial ATA接口也采用了一套用來(lái)確保數(shù)據(jù)流特性的編碼機(jī)制,這套編碼機(jī)制將原本每字節(jié)所包含的8位數(shù)據(jù)(即1Byte=8bit)編碼成10位數(shù)據(jù)(即 1Byte=10bit),這樣一來(lái),Serial ATA接口的每字節(jié)串行數(shù)據(jù)流就包含了10位數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)編碼后的Serial ATA傳輸速率就相應(yīng)地變?yōu)镾erial ATA實(shí)際傳輸速率的十分之一,所以1.5Gbps=150MB/sec,而3.0Gbps=300MB/sec。
SATA的物理設(shè)計(jì),可說(shuō)是以Fibre Channel(光纖通道)作為藍(lán)本,所以采用四芯接線;需求的電壓則大幅度減低至250mV(最高500mV),較傳統(tǒng)并行ATA接口的5V少上20 倍!因此,廠商可以給Serial ATA硬盤(pán)附加上高級(jí)的硬盤(pán)功能,如熱插拔(Hot Swapping)等。更重要的是,在連接形式上,除了傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(Point-to-Point)形式外,SATA還支持“星形”連接,這樣就可以給 RAID這樣的高級(jí)應(yīng)用提供設(shè)計(jì)上的便利;在實(shí)際的使用中,SATA的主機(jī)總線適配器(HBA,Host Bus Adapter)就好像網(wǎng)絡(luò)上的交換機(jī)一樣,可以實(shí)現(xiàn)以通道的形式和單獨(dú)的每個(gè)硬盤(pán)通訊,即每個(gè)SATA硬盤(pán)都獨(dú)占一個(gè)傳輸通道,所以不存在象并行ATA 那樣的主/從控制的問(wèn)題。
Serial ATA規(guī)范不僅立足于未來(lái),而且還保留了多種向后兼容方式,在使用上不存在兼容性的問(wèn)題。在硬件方面,Serial ATA標(biāo)準(zhǔn)中允許使用轉(zhuǎn)換器提供同并行ATA設(shè)備的兼容性,轉(zhuǎn)換器能把來(lái)自主板的并行ATA信號(hào)轉(zhuǎn)換成Serial ATA硬盤(pán)能夠使用的串行信號(hào),目前已經(jīng)有多種此類(lèi)轉(zhuǎn)接卡/轉(zhuǎn)接頭上市,這在某種程度上保護(hù)了我們的原有投資,減小了升級(jí)成本;在軟件方面,Serial ATA和并行ATA保持了軟件兼容性,這意味著廠商絲毫也不必為使用Serial ATA而重寫(xiě)任何驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)代碼。
另外,Serial ATA接線較傳統(tǒng)的并行ATA(Paralle ATA)接線要簡(jiǎn)單得多,而且容易收放,對(duì)機(jī)箱內(nèi)的氣流及散熱有明顯改善。而且,SATA硬盤(pán)與始終被困在機(jī)箱之內(nèi)的并行ATA不同,擴(kuò)充性很強(qiáng),即可以外置,外置式的機(jī)柜(JBOD)不單可提供更好的散熱及插拔功能,而且更可以多重連接來(lái)防止單點(diǎn)故障;由于SATA和光纖通道的設(shè)計(jì)如出一轍,所以傳輸速度可用不同的通道來(lái)做保證,這在服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)上具有重要意義。
Serial ATA相較并行ATA可謂優(yōu)點(diǎn)多多,將成為并行ATA的廉價(jià)替代方案。并且從并行ATA過(guò)渡到Serial ATA也是大勢(shì)所趨,應(yīng)該只是時(shí)間問(wèn)題。相關(guān)廠商也在大力推廣SATA接口,例如Intel的ICH6系列南橋芯片相較于ICH5系列南橋芯片,所支持的 SATA接口從2個(gè)增加到了4個(gè),而并行ATA接口則從2個(gè)減少到了1個(gè);nVidia的nForce4系列芯片組已經(jīng)支持SATA II即Serial ATA 2.0,而且三星已經(jīng)采用Marvell 88i6525 SOC芯片開(kāi)發(fā)新一代的SATA II接口硬盤(pán),并將在2005年初推出。
值得注意的是,無(wú)論是SATA還是SATA II,其實(shí)對(duì)硬盤(pán)性能的影響都不大。因?yàn)槟壳坝脖P(pán)性能的瓶頸集中在由硬盤(pán)內(nèi)部機(jī)械機(jī)構(gòu)和硬盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)、磁盤(pán)轉(zhuǎn)速所決定的硬盤(pán)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率上面,就算是目前最頂級(jí)的15000轉(zhuǎn)SCSI硬盤(pán)其內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率也不過(guò)才80MB/sec左右,更何況普通的7200轉(zhuǎn)桌面級(jí)硬盤(pán)了。除非硬盤(pán)的數(shù)據(jù)記錄技術(shù)產(chǎn)生革命性的變化,例如垂直記錄技術(shù)等等,目前硬盤(pán)的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率也難以得到飛躍性的提高。說(shuō)得不好聽(tīng)的話,目前的硬盤(pán)采用ATA 100都已經(jīng)完全夠用了,之所以采用更先進(jìn)的接口技術(shù),是可以獲得更高的突發(fā)傳輸率、支持更多的特性、更加方便易用以及更具有發(fā)展?jié)摿αT了
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