簡介
串口硬碟是一種完全不同於並行ATA的新型硬碟接口類型,由於採用串列方式傳輸數據而知名。相對於並行ATA來說,就具有非常多的優勢。首先,SerialATA以連續串列的方式傳送數據,一次只會傳送1位數據。這樣能減少SATA接口的針腳數目,使連線電纜數目變少,效率也會更高。實際上,SerialATA僅用四支針腳就能完成所有的工作,分別用於連線電纜、連線地線、傳送數據和接收數據,同時這樣的架構還能降低系統能耗和減小系統複雜性。其次,SerialATA的起點更高、發展潛力更大,SerialATA1.0定義的數據傳輸率可達150MB/s,這比目前最新的並行ATA(即ATA/133)所能達到133MB/s的最高數據傳輸率還高,而在SerialATA2.0的數據傳輸率將達到300MB/s,最終SATA將實現600MB/s的最高數據傳輸率。發展歷程
SATA是Intel公司在IDF2000大會上推出的,該技術可以讓用戶擁有高效能的硬碟,卻不必犧牲資料的完整性。SATA最大的優勢是傳輸速率高。SATA的工作原理非常簡單:採用連續串列的方式來實現數據傳輸從而獲得較高傳輸速率。2003年發布SATA1.0規格提供的傳輸率就已經達到了150MB/s,不但已經高出普通IDE硬碟所提供的100MB/s(ATA100)甚至超過了133MB/s(ATA133)的最高傳輸速率。SATA在數據可靠性方面也有了大幅度提高。SATA可同時對指令及數據封包進行循環冗餘校驗(CRC),不僅可檢測出所有單bit和雙bit的錯誤,而且根據統計學的原理,這樣還能夠檢測出99.998%可能出現的錯誤。相比之下,PATA只能對來回傳輸的數據進行校驗,而無法對指令進行校驗,加之高頻率下干擾甚大,因此數據傳輸穩定性很差。傳輸模式
一直以來IDE硬碟都採用並行傳輸模式(並行ATA),但是並行傳輸過程中存在一個不可避免的問題:線路間的信號會互相干擾。在傳輸速率比較低的情況下,存在一定的信號串擾並不會帶來多大的影響,但是在高速數據傳輸過程中,信號串擾問題就顯得非常突出,嚴重的影響著系統的穩定性。因此,在人們對硬碟傳輸速率要求越來越高的同時,並行ATA卻顯得越來越力不從心了。另外,並行ATA也存在著一些顯而易見的缺點:首先,並行ATA每次傳輸多位數據,因此數據通道要求的數據線的數量比較多,在ATA/66以前連線硬碟的數據排線就是40線的,而ATA/66、ATA/100和最新的ATA/133的接口數據電纜則都是80線的,這樣不僅接口線纜的成本提高了,而且也造成了機箱內連線複雜凌亂,空氣流通受阻,散熱受到影響。其次,並行ATA設計採用5V電壓供電,在當今不斷降低電壓、減小功耗的趨勢下,這也是需要改進的。在並行ATA性能提升後勁不足的情況下,2000年2月Intel在IDF(IntelDeveloperForum——Intel開發者論壇)上,首次提出了串列ATA(SerialATA)的技術構想,並專門成立了SerialATA標準的官方工作組(SerialATAWorkingGroup)。2000年12月18日,SerialATA工作組公布了SerialATA草案1.0版。
2001年8月,Seagate在IDFFall2001大會上宣布了SerialATA1.0標準,SerialATA規範正式確立。在1.0版規範中規定的SerialATA數據傳輸速度為150MB/s,比目前主流的並行ATA標準ATA/100高出50%,比最新的ATA/133還要高出約13%。而且隨著未來後續版本的發展,其接口速率還可擴展到2X和4X(300MB/s和600MB/s)。從其發展計畫來看,未來SerialATA的也將通過提升時鐘頻率來提高接口傳輸速率。
串列並行
串列ATA比並行ATA快
並行ATA一次可傳輸4個位元組(4×8位)的數據,而串列ATA每次傳輸的數據只有一位,那么為什麼在高速傳輸過程中卻要使用串列ATA呢?其實主要原因還是並行傳輸存在著信號串擾的問題。而串列傳輸就沒有這個問題了,從理論上說串列傳輸的工作頻率可以無限提高,SerialATA就是通過提高工作頻率來提升接口傳輸速率的。因此SerialATA可以實現更高的傳輸速率,而並行ATA在沒有有效地解決信號串擾問題之前,則很難達到這樣高的傳輸速率,這也是為什麼新的硬碟接口標準會採用串列傳輸的原因。
數據傳輸
SerialATA剖析
SerialATA實現數據傳輸的原理相對而言是比較簡單的。顧名思義,它採用的是串列數據傳輸方式,每一個時鐘周期只傳輸一位二進制數據。因此,SerialATA的接口連線線就變得非常簡潔了——只需要4根線就可以實現數據傳輸(第1根發數據,第2根接收數據,第3根供電,第4根地線)。目前並行ATA採用80線的接口連線線,而SerialATA的硬碟接口線則明顯地要簡潔得多,所以,在實際套用中,使用SerialATA設備的機箱會更整潔一些,散熱效果也相對要好一點。而且,SerialATA傳輸線的成本低。另外,由於串列傳輸方式不會遇到信號串擾問題,所以SerialATA要想提高傳輸速度的話,只需要提高控制晶片的工作頻率即可。
serial協定
SerialATA採用的是點對點傳輸協定,每一個硬碟與主機通信時都獨占一個通道,系統中所有的硬碟都是對等的,因此,在SerialATA中將不存在“主/從”盤的區別,用戶也不用再費事去設定硬碟的相關跳線了。SerialATA的點對點傳輸模式的另一個好處是,每一個硬碟都可以獨享通道頻寬,這對於提高性能是有好處的。
由於串列ATA與傳統的並行ATA是不兼容的,對於這個問題,SerialATA在設計的時候也著重加以考慮。目前的SerialATA可以通過轉換器與現有的並行ATA系統兼容使用。轉換器能夠將主機板的並行ATA信號轉換成串列ATA信號供SerialATA硬碟所用,或者將主機板的SerialATA信號轉換成普通並行ATA硬碟能夠接收的並行ATA信號,而且這種轉換器的使用方式也非常靈活。
存在缺陷
除了傳輸速度、傳輸數據更可靠外,節省空間是SATA最具吸引力之處,更有利於機箱內部的散熱,線纜間的串擾也得到了有效控制。不過SATA1.0規範存在不少缺點,特別是缺乏對於伺服器和網路存儲套用所需的一些先進特性的支持。比如在多任務、多請求的典型伺服器環境裡面SATA1.0硬碟的確會有性能大幅度下降、可維護性不強、可連線性不好等等缺點。這時,SATA2.0的出現在這方面卻得到了很好的補充。