|
|
今日談隨着技術的成熟，越來越多的主和硬盤都開始支持sata（串行ata），sata接口逐漸有取代傳統的pata（行ata）的趨勢。
那麽sata和pata在傳輸模式上有何區，sata相對pata又有何優勢呢?這就正是本文需要討論的話題。
何謂行ata
ata其實是ide設備的接口標，大部分硬盤、光驅、軟驅等等都使用的是ata接口。譬如現在絶大部分的朋友用的都是行ata接口的硬盤，應該對它80針排綫的接口是再熟悉不過吧?平常我們說到硬盤接口，就不得不提到什麽ultra-ata/100、ultra-ata/133，這示什麽呢?這告訴我們該硬盤接口的最大傳輸速率為100mb/s和133mb/s，且硬盤是以行的方式進行數傳輸，所以我們也把這類硬盤稱為行ata。
何謂串行ata
串行ata全稱是serial ata，它是一種新的接口標。與行ata的主要不同就在於它的傳輸方式。它和行傳輸不同，它衹有兩對數綫，用點對點傳輸，以比行傳輸更高的速度將數分組傳輸。現在的串行ata接口傳輸速率為150mb/s，而且這個值將會迅速增長。
串行ata和行ata傳輸的區
舉個比較誇張的例子，a、b兩支隊伍在比賽搬運包裹，a代并州行ata，b代串行ata。
比賽開始，a派出40個人用人力搬運包裹，而b派出去一輛貨車來搬運。在一個來鄰里里程他們搬運的包裹數量都相同，大可以很清楚最的結果，當然是用貨車搬運的b隊先把包裹運完，因為貨車的速度比人步行的速度快得多多。同樣，串行傳輸比行傳輸的速率高就類似這個道理。
到現實中來，現在的行ata接口使用的是16位的雙總綫，在1個數傳輸周期內可以傳輸4個字節的數；而串行ata使用的8位總綫，每個時鐘周期能傳送1個字節。
這兩傳輸方式除在每個時鐘周期內傳輸速度不一樣之外，在傳輸的模式上也有根本的區，串行ata數是一個接着一個數包進行傳輸，而行ata則是一次同時傳送數個數包，雖然當面表面反面方面正面迎面滿面封面地面路面世面平面斜面前面下面四面十面一面洗心革面方方面面面貌面容面色面目面面俱到上一個周期內行ata傳送的數更多，但是我們不要忘，串行ata的時鐘頻率要比行的時鐘頻率高很多，也就是說，單位時間內，進行數傳輸的周期數目更多，所以串行ata的傳輸率高於行ata的傳輸率，且未來還有更大的提升空間。
為什麽我們要用串行ata接口?
這個答很簡單，當然是為捕獲獲得得更高的數傳輸率。隨着當前設備需求的數傳輸率越來越高，接口的工作頻率也越來越高，行ata接口逐漸暴露出一些設計上的“硬傷”，其中最致命的就是行綫路的信號擾。由於傳統行ata用行的總綫傳輸數，必須要求各個綫路上數同步，如果數不能同步，就會出現反讀取數，導致性能的下降，甚至導致讀取數不穩定。
而用排綫設計的數綫，正是數讀取無法更快的“罪魁禍首”。由於並排的高速信號在傳輸時，會在每條電纜的周圍産生微弱的電磁場，進而影響到其它數綫中的數傳遞，還會因為綫纜的長度和電壓的變化而不斷變化，隨着總綫頻率的提升，磁場的強度也越來越大，信號擾的影響也越來越明顯。
從理論上說串行傳輸的工作頻率可以無限提高，串行ata就是通過提高工作頻率來提升接口傳輸速率的。因此串行ata可以實現更高的傳輸速率，而行ata在沒有有效地解决信號串擾問題之前，則很難達到這樣高的傳輸速率。
行ata接口在總綫頻率方面受到其設計的約，並不能一味地提升，而隨着對數傳輸率的要求越來越高，目前最快的行ata接口ata133的頻率為33mhz，這個幾乎已經達到并州行接口的極限，再繼續改造綫路已不太現實。所以推出新的接口勢在必行。
除傳輸率較高之外，sata還有哪些優點呢?
1.數更可靠
在校驗方面，行ata總綫是簡單的crc校驗，一旦接收方現數傳輸出現問題，就會自行將這些數丟棄、然要求重，如果數信號相互擾過大，就會嚴重影響硬盤的性能。
而串行ata既對命令進行crc校驗，也對數分組進行crc校驗，以此提高總綫的可靠性。
2.連綫更簡單
在數綫方面，行ata用80針的排綫，串行ata由於用點對點方式傳輸數，所以需要4條綫路即可完成送和接收功能，加上另外的三條地綫，一共需要7條的物理連綫就可滿足數傳輸的需要。由於傳輸數綫較少，使得sata在物理綫路的電氣性能方面的擾大大減小，這也保證未來磁盤傳輸率進一步的提升。
和行ata相比，串行ata的數綫更細小，這也使得機箱內部的連綫比較容易整理，有助於機箱內部空氣的流通，使得機箱內部的散熱更好。同樣，串行ata還有用非排針腳設計的接口和支持熱插拔功能等優點。
串行ata推出之，行ata還會存在嗎?
總的說來，串行ata的優勢是很明顯的。當然，目前還有一些相對比較低速的設備在使用行ata，如光驅、刻錄機等設備，行ata的傳輸率已經可以滿足的需要，所以，行和串行會在很長一段時間內存。當然，串行ata支持所有的ata設備，也可支持光驅等設備，但是串行ata目前會先運用在硬盤上，未來將會支持更多的存儲設備。 |
|
從整的角度上，硬盤接口分為IDE、SATA、SCSI和光纖通道四，IDE接口硬盤多用於用産品中，也部分應用於服務器，SCSI接口的硬盤則主要應用於服務器市場，而光纖通道在高端服務器上，價格昂貴。SATA是新生的硬盤接口類型，還正處於市場普及階段，在用市場中有着泛的前景。在IDE和SCSI的大類下，又可以分出多具的接口類型，又各自擁有不同的技術規，具備不同的傳輸速度，比如ATA100和SATA；Ultra160 SCSI和Ultra320 SCSI都代着一種具的硬盤接口，各自的速度差異也較大。
IDE
IDE的英文全稱為“Integrated Drive Electronics”，即“電子集成驅動器”，它的本意是指把“硬盤控器”與“盤”集成在一起的硬盤驅動器。把盤與控器集成在一起的做法減少硬盤接口的電纜數目與長度，數傳輸的可靠性得到增強，硬盤製造起來變得更容易，因為硬盤生産商不需要再擔心自己的硬盤是否與其它商生産的控器兼容。對用戶而言，硬盤安裝起來也更為方便。IDE這一接口技術從誕生至今就一直在不斷展，性能也不斷的提高，其擁有的價格低廉、兼容性強的特點，為其造就其它類型硬盤無法替代的地位。
IDE代着硬盤的一種類型，但在實際的應用中，人們也習慣用IDE來稱呼最早出現IDE類型硬盤ATA-1，這類型的接口隨着接口技術的展已經被淘汰，而其發達展分支出更多類型的硬盤接口，比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都屬於IDE硬盤。
SCSI
SCSI的英文全稱為“Small Computer System Interface”（小型計算機統接口），是同IDE（ATA）完全不同的接口，IDE接口是普通PC的標接口，而SCSI並不是專門為硬盤設計的接口，是一種泛應用於小型機上的高速數傳輸技術。SCSI接口具有應用圍、多任務、帶寬大、CPU占用率低，以及熱插拔等優點，但較高的價格使得它很難如IDE硬盤般普及，因此SCSI硬盤主要應用於中、高端服務器和高檔工作站中。
光纖通道
光纖通道的英文拼寫是Fibre Channel，和SCIS接口一樣光纖通道最初也不是為硬盤設計開的接口技術，是專門為網絡統設計的，但隨着存儲統對速度的需求，逐漸應用到硬盤統中。光纖通道硬盤是為提高多硬盤存儲統的速度和靈活性開的，它的出現大大提高多硬盤統的通信速度。光纖通道的主要特性有：熱插拔性、高速帶寬、遠程連接、連接設備數量大等。
光纖通道是為在像服務器這樣的多硬盤統環境而設計，能滿足高端工作站、服務器、海量存儲子網絡、外設間通過集綫器、交換機和點對點連接進行雙、串行數通訊等統對高數傳輸率的要求。
SATA
SATA硬盤接口使用SATA（Serial ATA）口的硬盤又叫串口硬盤，是未來PC機硬盤的趨勢。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這大商組成的Serial ATA委員會正式確立Serial ATA 1.0規，2002年，雖然串行ATA的相關設備還未正式上市，但Serial ATA委員會已搶先確立Serial ATA 2.0規。Serial ATA用串行連接方式，串行ATA總綫使用嵌入式時鐘信號，具備更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區在於能對傳輸指令（不僅僅是數）進行檢查，如果現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高數傳輸的可靠性。串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。
串口硬盤是一種完全不同於行ATA的新型硬盤接口類型，由於用串行方式傳輸數而知名。相對於行ATA來說，就具有非常多的優勢。首先，Serial ATA以連續串行的方式傳送數，一次會傳送1位數。這樣能減少SATA接口的針腳數目，使連接電纜數目變少，效率也會更高。實際上，Serial ATA 僅用四支針腳就能完成所有的工作，分用於連接電纜、連接地綫、送數和接收數，同時這樣的架構還能降低統能耗和減小統雜性。其次，Serial ATA的起點更高、展潛力更大，Serial ATA 1.0定義的數傳輸率可達150MB/s，這比目前最新的行ATA（即ATA/133）所能達到133MB/s的最高數傳輸率還高，而在Serial ATA 2.0的數傳輸率將達到300MB/s，最終SATA將實現600MB/s的最高數傳輸率。
SATAII接口
SATA II是在SATA的基礎上展起來的，其主要特是外部傳輸率從SATA的1.5Gbps(150MB/sec)進一步提高到3Gbps(300MB/sec)，此外還包括NCQ(Native Command Queuing，原生命令隊列)、端口多路器(Port Multiplier)、交錯啓動(Staggered Spin-up)等一列的技術特。單純的外部傳輸率達到3Gbps並不是真正的SATA II。
SATA II的關鍵技術就是3Gbps的外部傳輸率和NCQ技術。NCQ技術可以對硬盤的指令執行順序進行優化，避免像傳統硬盤那樣機械地按照接收指令的先順序移動磁頭讀寫硬盤的不同位置，與此相反，它會在接收命令對其進行排序，排序的磁頭將以高效率的順序進行尋址，從而避免磁頭反移動帶來的損耗，延長硬盤壽命。另外非所有的SATA硬盤都可以使用NCQ技術，除硬盤本身要支持 NCQ之外，也要求主芯片組的SATA控器支持NCQ。此外，NCQ技術不支持FAT文件統，支持NTFS文件統。
由於SATA設備市場比較混亂，不少SATA設備提供商在市場宣傳中濫用“SATA II”的現象愈演愈烈，例如某些號稱“SATA II”的硬盤卻僅支持3Gbps而不支持NCQ，而某些具有1.5Gbps的硬盤卻又支持NCQ，所以，由希捷(Seagate)所主導的SATA-IO(Serial ATA International Organization，SATA國際組織，原SATA工作組)又宣佈SATA 2.5規，收錄原先SATA II所具有的大部分功能——從3Gbps和NCQ到交錯啓動(Staggered Spin-up)、熱插拔(Hot Plug)、端口多路器(Port Multiplier)以及比較新的eSATA(External SATA，外置式SATA接口)等等。
值得註意的是，部分用較早的僅支持1.5Gbps的南橋芯片(例如VIA VT8237和NVIDIA nForce2 MCP-R/MCP-Gb)的主在使用SATA II硬盤時，可能會出現找不到硬盤或藍屏的情況。不過大部分硬盤商都在硬盤上設置一個速度選擇跳綫，以便強選擇1.5Gbps或3Gbps的工作模式(少數硬盤商則是通過相應的工具軟件來設置)，要把硬盤強設置為1.5Gbps，SATA II硬盤照樣可以在老主上正常使用。
SATA硬盤在設置RAID模式時，一般都需要安裝主芯片組商所提供的驅動，但也有少數較老的SATA RAID控器在打最新補丁的某些版本的Windows XP統不需要加載驅動就可以組建RAID。 |
|
硬盤接口是硬盤與主機統間的連接部件，作用是在硬盤緩存和主機內存之間傳輸數。不同的硬盤接口决定着硬盤與計算機之間的連接速度，在整個統中，硬盤接口的優劣直接影響着程序運行快慢和統性能好壞。從用用戶的角度出，硬盤接口分為IDE、SATA兩規格，不過他們各自具有自身的優勢和特點，用戶需要根自身的情況來加以選擇。
IDE接口硬盤一般就是我們俗稱的行規格的PATA硬盤，目前大多數式存儲統用的都是稱為Ultra-ATA的行總綫接口硬盤産品，這樣的規格技術是自80年代以來一直被應用在桌上型統作為主流的內部儲存互連技術，由於運用領域十分泛時間又較長，所以成熟的技術帶來的是大規模集成製造的低成本和飛速展的大容量。
由於長時間的沒有改變，在數的傳輸上來看，這IDE接口硬盤顯得有一些滯，因為目前主流的PATA硬盤僅能支持ATA/100和ATA/133兩數傳輸規，傳輸速率最高能達到 每秒100或133MB，這僅可以滿足目前一般情況下的大容量硬盤數傳輸。另外，這類硬盤所使用的80-pin數綫在機箱內部雜而亂，它會阻礙空氣在機箱的流動，從而影響到統的散熱。雖然劣勢明顯，不過對於一些原來老用戶來說，由於原有的主平并州不支持SATA接口，這IDE接口的PATA大容量硬盤還是首選，還有一些用戶認為這類型的硬盤在技術上成熟、穩定，所以也選擇這類型的PATA硬盤。
由英特爾、戴爾、希捷、Maxtor以及APT等商所組成serialata.org，推出就硬盤而言的新技術規格，Serial ATA，它為串行接口，在IDF Fall 2001大會上，希捷宣佈Serial ATA 1.0標，正式宣告SATA規的確立這也是硬件新近頒的一種的標。
在技術特點來看，不得不承認PATA硬盤在安裝、傳輸速率及功耗、抗震、噪聲等多方面都要遜於SATA硬盤。因為SATA硬盤它具有更快的外部接口傳輸速度，數校驗措施更為完善，SATA 1.0規規定的標傳輸率可以達到150MB/S，這樣可以充分揮Serial ATA接口的性能優勢，因為ATA100的理論數值是100MB/s，即便是ATA133也最高為133MB/s。另外在安裝上首先SATA的連接綫非常方便，而且SATA最重要的特性就是支持熱插拔。串行SATA方式通過更好的數校驗方式，信號電壓低可以有效的減小各種擾，從而大大提高數傳輸的效率，而且新式的SATA硬盤連接綫也更加有利機箱內部的散熱。
SATA非衹有優點，在缺點上也是顯而易見，由於SATA規格還不十分成熟，這類型的硬盤對外頻要求要比行規格硬盤高，如果用戶有超頻的情況這時一定要註意，因為它就會常常出現找不到硬盤或數損壞的情況。目前支持SATA 2.0的硬盤也已經推出，相信不久SATA 3.0也會出現在市場中，但非標越高就越好，就目前而言這SATA2.0規的硬盤主要還是針對服務器和網絡存儲應用，如普通消費者選擇SATA 1.0規的硬盤産品足以。
SATA比PATA抗擾能力更強。
行ATA在數傳輸時，信號容易産生反射，偏移，而且信號之間還存在着擾。
SATA用一種叫差分信號傳輸，打個比方，把數字5傳輸到另一個設備，可能中途遇到擾，5變成6；如果把5分成兩條綫路，一條是8，一條是3，讓兩者之間的差來代5，中途受到擾，分變成9跟4，但差值還是5，所以具有較強的抗擾能力。因而傳輸率可以達到很高，所以寬帶也就增強。
一般PATA的硬盤傳輸速度有：
Ultra-ATA33
Ultra-ATA66
Ultra-ATA100
Ultra-ATA133
SATA硬盤傳輸速度有：
Ultra-ATA150 |
|
SAS(Serial Attached SCSI)即串行連接SCSI，是新一代的SCSI技術，和現在流行的Serial ATA(SATA)硬盤相同，都是用串行技術以獲得更高的傳輸速度，通過縮短連結綫改善內部空間等。SAS是行SCSI接口之開出的全新接口。此接口的設計是為改善存儲統的效能、可用性和擴充性，且提供與SATA硬盤的兼容性。
SAS的接口技術可以下兼容SATA。具來說，二者的兼容性主要現在物理層和協議層的兼容。在物理層，SAS接口和SATA接口完全兼容，SATA硬盤可以直接使用在SAS的環境中，從接口標上而言，SATA是SAS的一個子標，因此SAS控器可以直接操控SATA硬盤，但是SAS卻不能直接使用在SATA的環境中，因為SATA控器並不能對SAS硬盤進行控；在協議層，SAS由3類型協議組成，根連接的不同設備使用相應的協議進行數傳輸。其中串行SCSI協議(SSP)用於傳輸SCSI命令；SCSI管理協議(SMP)用於對連接設備的維護和管理；SATA通道協議(STP)用於SAS和SATA之間數的傳輸。因此在這3協議的配下，SAS可以和SATA以及部分SCSI設備無縫結。
SAS統的背(Backplane)既可以連接具有雙端口、高性能的SAS驅動器，也可以連接高容量、低成本的SATA驅動器。所以SAS驅動器和SATA驅動器可以同時存在於一個存儲統之中。但需要註意的是，SATA統並不兼容SAS，所以SAS驅動器不能連接到SATA背上。由於SAS統的兼容性，使用戶能夠運用不同接口的硬盤來滿足各類應用在容量上或效能上的需求，因此在擴充存儲統時擁有更多的彈性，讓存儲設備揮最大的投資效益。
在統中，每一個SAS端口可以最多可以連接16256個外部設備，且SAS取直接的點到點的串行傳輸方式，傳輸的速率高達3Gbps，估計以會有6Gbps乃至12Gbps的高速接口出現。SAS的接口也做較大的改進，它同時提供3.5英寸和2.5英寸的接口，因此能夠適不同服務器環境的需求。SAS依靠SAS擴展器來連接更多的設備，目前的擴展器以12端口居多，不過根木板卡商産品研計顯示，未來會有28、36端口的擴展器引入，來連接SAS設備、主機設備或者其他的SAS擴展器。
和傳統行SCSI接口比較起來，SAS不僅在接口速度上得到顯著提升(現在主流Ultra 320 SCSI速度為320MB/sec，而SAS
剛起步速度就達到300MB/sec，未來會達到600MB/sec甚至更多)，而且由於用串行綫纜，不僅可以實現更長的連接距離，還能夠提高抗擾能力，且這細細的綫纜還可以顯著改善機箱內部的散熱情況。
SAS目前的不足主要有以下方面：
1)硬盤、控芯片類少：衹有希捷、邁拓以及富士通等為數不多的硬盤商推出SAS接口硬盤，品太少，其他商的SAS硬盤多數處在産品內部測試階段。此外周邊的SAS控器芯片或者一些SAS轉接卡的類更是不多，多數集中在LSI以及Adaptec公司手中。
2)硬盤價格太貴：比起同容量的Ultra 320 SCSI硬盤，SAS硬盤要貴一倍還多。一直居高不下的價格直接影響用戶的採購數量和渠道的消化數量，而無法形成大批量生産的SAS 硬盤，其成本的壓力又會反過來促使價格無法下降。如果用戶想要做個簡單的RAID級，那麽不僅需要購買多塊SAS硬盤，還要購買昂貴的RAID卡，價格基本上和硬盤相當。
3)實際傳輸速度變化不大：SAS硬盤的接口速度並不代數傳輸速度，受到硬盤機械結構限，現在SAS硬盤的機械結構和SCSI硬盤幾乎一樣。目前數傳輸的瓶頸集中在由硬盤內部機械機構和硬盤存儲技術、磁盤轉速所决定的硬盤內部數傳輸速度，也就是80MBsec左右，SAS硬盤的性能提升不明顯。
4)用戶追求成熟、穩定的産品：從現在已經推出的産品來看，SAS硬盤更多的被應用在高端4路服務器上，而4路以上服務器用戶非一味追求高速度的硬盤接口技術，最吸引他們的應該是成熟、穩定的硬件産品，雖然SAS接口服務器和SCSI接口産品在速度、穩定性上差不多，但目前的技術和産品都還不夠成熟。
不過隨着英特爾等主芯片組製造商、希捷等硬盤製造商以及衆多的服務器製造商的大力推動，SAS的相關産品技術會逐步成熟，價格也會逐步滑落，早晚都會成為服務器硬盤的主流接口。 |
|
|
|
|