串口硬碟

使用SATA（Serial ATA）接口的硬碟又叫串口硬碟。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會正式確立了Serial ATA 1.0規範，2002年，雖然串列ATA的相關設備還未正式上市，但Serial ATA委員會已搶先確立了Serial ATA 2.0規範。Serial ATA採用串列連線方式，串列ATA匯流排使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區別在於能對傳輸指令（不僅僅是數據）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。串列接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。

基本信息

• 中文名：串口硬碟

• 連線方式：串列
• 相關廠商：Intel、Dell、IBM、希捷、邁拓

簡介

串口硬碟

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

串口硬碟

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

串口硬碟

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。