又是硬盘换代时 SATA 硬盘技术篇

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又是硬盘换代时 SATA 硬盘技术篇

日期:2007-08-22   荐:

目前大多数桌上型储存系统如硬盘、刻录机等,多是采用IDE接口,这样的规格技术自1980年代以来一直被应用在桌上型系统作为主流的内部储存互连技术。不过,随着科技的演进,现今的PC需要更高的速度、更强固的数据完整性、以及应用弹性,以支持更小的设计规格,储存设备接口规范也产生革命性的发展?由英特尔、戴尔、希捷、Maxtor、以及APT等厂商所组成serialata.org,所共同推广的Serial ATA规格。

  而自2003年起,随着Intel等主板厂家在其主流芯片组的主板中将SATA规范纳入支持标准,SATA硬盘得到了长远的发展,目前已经大有取代并行硬盘之势。

一、什么是Serial ATA?Serial ATA硬盘有何优点?


         所谓的Serial ATA(简称SATA),是Intel公司和APT Technologies, Inc.、 Dell、IBM、Maxtor及Seagate等几家厂商共同制定的新一代硬盘传输接口标准。从字义上来看是一套“序列式”架构,用来对应ATA内接磁盘驱动器总线相对应。其传输方式是将许多数据位封装成一组封包,然后以比平行模式快30倍的速度在来源与目的地之间来回传送数据封包。

  Serial-ATA开发的目的在于让使用者拥有高效能的硬盘,而不必牺牲资料的完整性,从下图我们可以比较出Serial-ATA周期备源检查(CRC)确保数据、指令以及状态接收的安全,以提供硬盘的可靠性。

         Serial ATA磁盘驱动器能在总线与主机系统之间以150MB/s的速度与极可靠的精确度传送数据,且Serial ATA技术将不断地进行扩充。根据serialata.org发表的信息,目前正式公布的Serial ATA 1.0规格(2003年4/15发表),提供的传输率为150MB/s(未来的Serial ATA 2.0、3.0就拥有高达300、600MB/s的超高传输率),在传输性能上来看Serial ATA目前提供的传输速率不但已经高出一般IDE硬盘所提供的100MB/s(ATA-100)甚至超过了133 MB/s(ATA-133)的最高传输速率,未来的发展空间更是相当宽裕。

  除了传输速度更快之外,对消费者而言,Serial ATA的改良接线与连结头规格,让硬盘与排线之间的整合更简化。由于排线的接点是以金手指的型式设计,所以在拆装的过程不用担心有针脚弯曲的情况,加上良好的防呆设计,不需目视就能轻易装上接头,加上Serial ATA排线更细长,较不会占用机壳内空间,可有助于改善系统散热空气的流通。

  而在制造商部份,Serial ATA支持各种创新的系统设计,例如像准系统等此类设置,同时由于Serial ATA没有采用较宽的排线,因此系统整合厂商可轻易地在系统中配置更长的数据排线,开发出更简化或创新的设计方案。除此之外Serial ATA支持点对点传输接口,不需要跳针设定并允许热插拔,都让这项规格具有凌驾传统ATA硬盘的优势。
 

       目前市面上各大硬盘厂商,多有推出Serial ATA硬盘,但是您可能不知道这众多的Serial ATA硬盘之中,可还是有些规格差异的。一般而言目前的Serial ATA硬盘约可分为两大类。一种是桥接式,顾名思义是以桥接芯片来控制Serial ATA硬盘,这样的硬盘以WD、Maxtor为主要厂商。另一种是原生式,也就是Serial ATA技术,建置在控制器中,这样的型式的硬盘,如Seagate其产品线下的 Barracuda 7200.7便是采用这样的规格。下面我们就针对这两种形式的硬盘作一番说明。

1.桥接式

  这种方式是使用“桥接器”解决方案,硬盘制造商利用插入一套数据序列化/解序列化(de-serializer)功能,透过内建的ATA接口在数据传送或接收之前执行这项功能。这样的方式会受限于ATA控制的速度进行传送或接收。由于序列功能并非与磁盘控制器链接层与传输层相互串连,而以独立的功能负责为平行控制器转译数据,因此仅能以平行式控制器的速度100或133MB/s进行传输。

Marvell的88i8030桥接芯片

  由于并行接口存在的历史过长,现在许多设备如主板还是以并行ATA支持为主,不可能一下子就把所有并行接口都换为串行接口,采用桥接方式实现串行ATA成为了硬盘厂家的折中方法:既可以适应市场需要,又可以节省成本。

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  目前硬盘上常采用的桥接芯片是Marvell 80i8030芯片,这颗芯片在目前的SATA硬盘和早期的SATA主板、SATA控制卡上很常见。不过这种方式的主要缺陷是对串行ATA的速度影响非常大,实际传输率也只能达到70MB/s~80MB/s,只能达到150MB/s的带宽的一半。这样的串行硬盘性能上不仅不如原生串行硬盘,甚至还不如并行硬盘。

2.原生式

  也就是硬盘直接就以Serial ATA设计,这样的处理方式不仅将Serial ATA技术建置在硬盘的实体层,更应用在控制器中,理论上能以150MB/s的全速直接从硬盘向主系统进行数据传输。

  如希捷的7200.7 Plus硬盘便是真正的原生SATA硬盘,采用LSI LOGIC芯片,无需经过桥接和串行到并行数据的转化,加上结合智能型指令主队列的技术,让Seagate的硬盘在产品的基准点上比桥接式Serial ATA来的有优势一些。
 

7200.7 Plus硬盘上采用的原生SATA芯片

二、选购SATA硬盘要三思而行

  虽然目前SATA硬盘种类、价格方面与并行硬盘之间的差距已经不是很明显了,但大家在选购SATA硬盘前,最好考虑以下三个因素。

1、平台是否支持SATA硬盘?

  如果你要选择SATA硬盘,首要条件就是硬件平台支持。目前对SATA设置的支持主要通过以下两种方案来实现,大家可以根据自己实现情况来考虑:

主板直接支持

  其实主板支持也有两种方式来实现,此前主板厂商主要采用Promise或是Silicon Image等SATA接口芯片来让主板对SATA设备的支持。而随着支持SATA设备的南桥芯片如Intel的ICH5(R)、VIA VT8237以及SiS964的推出,支持SATA设备已经成为了主流主板的标配功能。

通过SATA护展卡实现

  鉴于早期的主板并不支持SATA设备,因此厂商针对这部分潜在用户推出了通过PCI接口的SATA扩展卡,配合SATA硬盘组建SATA系统。但此类SATA扩展卡价格较高,而且由于受PCI总线的制约:PCI总线位宽为32位,运行频率一般为33MHz,故此仅能提供32×33/8=133MB/s的峰值带宽,同时硬盘还要与其他PCI设备共用PCI总线,因此Serial ATA总线理论上的150MB/s带宽实际上难于达到。

        相对普通用户来说,显然第一种方案显然是既省钱又方便的。如果你的主板并不支持SATA设备的话,如非很必要,仍建议你考虑并行硬盘。

电源是否支持

  除了需要主板支持SATA设备外,还有一点要大家需要留意的:电源是否支持?相对大家都很熟悉的PATA而言,SATA体系的结构的改变也体现在电源插口上。由于SATA需要3.3V、5V和12V等多种电压,每种电压有3根相关定义脚,再加上地线5根和1根保留脚,加起来串行ATA硬盘的输入电源线就需要15个针脚。这比目前并行硬盘的电源脚数增加不少。

虽然其接插方式也改为更人性化的L型盲插接口,但宽度比PATA宽了许多。因为目前大部分电源都来不及提供这种串行硬盘专用供电插头,所以使用SATA硬盘的用户还必须自购一条转接线才行,稍嫌麻烦。不过,日立、迈拓等部分硬盘厂商通过在硬盘电路板上设置转换电路,实现了L型盲插接口和传统4针电源接口并存的方式,免除了用户联结电源时的麻烦。

2、超频玩家要三思?

  虽然在性能上SATA硬盘较并行硬盘具有优势,但SATA硬盘对应用环境的要求(如外频)也要比并行硬盘要高:如果你的系统运行的非超准外频下,系统会常常出现找不到硬盘、启动文件损坏等的问题。

  虽然时至今日,硬件的发展出现了新的变化,很多新型主板出现锁定AGP/PCI频率的技术,已经没有标准和非标准值外频之分,只要你的CPU和内存主板够强劲,其它设备都可以安全地工作。不过这个技术对于SATA硬盘来说,就行不通。因此,如果你喜欢超频的话,希望你在选择SATA硬盘前要三思了。

3、入门者三思?

  此外,就目前的主板上使用的实际情况来说,相对于大家已经十分熟悉的并行硬盘的BIOS设置而言,针对SATA硬盘方面由于增加了有关SATA的相关设置并且通常具备多种模式可供选择,因此在BIOS设置变得有些麻烦。

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  而且在操作系统方面对SATA硬盘的支持度还不是很完善:即便是Windows XP中并没有整合有SATA硬盘所需要的驱动程序,需要用户自己动手安装。这对入门者来说仍有一定难度。如果你是一名入门者,在这里我们仍建议你考虑并行硬盘。

(出处:http://www.sheup.com)


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  此外,就目前的主板上使用的实际情况来说,相对于大家已经十分熟悉的并行硬盘的BIOS设置而言,针对SATA硬盘方面由于增加了有关SATA的相关设置并且通常具备多种模式可供选择,因此在BIOS设置变得有些麻烦。

  而且在操作系统方面对SATA硬盘的支持度还不是很完善:即便是Windows XP中并没有整合有SATA硬盘所需要的驱动程序,需要用户自己动手安装。这对入门者来说仍有一定难度。如果你是一名入门者,在这里我们仍建议你考虑并行硬盘。

(出处:http://www.sheup.com)


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