詞語(yǔ)解釋
SATA（Serial ATA）是一種高速的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它可以提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速度和更高的存儲(chǔ)容量。SATA技術(shù)是一種用于連接硬盤和光驅(qū)的串行接口技術(shù)，它可以提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速度和更高的存儲(chǔ)容量。 SATA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于它可以提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，允許更高的存儲(chǔ)容量，更低的電源消耗和更小的尺寸。它可以支持更多的存儲(chǔ)設(shè)備，并且可以支持更高的存儲(chǔ)容量。 SATA技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，它可以用于連接硬盤、光驅(qū)、藍(lán)牙模塊、網(wǎng)卡、串口等設(shè)備，用于存儲(chǔ)、備份、傳輸和共享數(shù)據(jù)。它也可以用于連接外部存儲(chǔ)設(shè)備，如移動(dòng)硬盤、U盤等，用于存儲(chǔ)和傳輸數(shù)據(jù)。 SATA技術(shù)還可以用于連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如路由器、交換機(jī)等，用于連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和共享。此外，SATA技術(shù)還可以用于連接服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和備份，以及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)訪問。 總之，SATA技術(shù)是一種高速的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它可以提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速度和更高的存儲(chǔ)容量，并且可以用于連接各種設(shè)備，用于存儲(chǔ)、備份、傳輸和共享數(shù)據(jù)，以及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)訪問。 SATA的全稱是Serial Advanced Technology Attachment（串行高級(jí)技術(shù)附件，一種基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行硬件驅(qū)動(dòng)器接口），是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盤接口規(guī)范。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會(huì)正式確立了Serial ATA 1.0規(guī)范，在當(dāng)年的IDF Fall 大會(huì)上，Seagate宣布了Serial ATA 1.0標(biāo)準(zhǔn)，正式宣告了SATA規(guī)范的確立。2002年，雖然串行ATA的相關(guān)設(shè)備還未正式上市，但Serial ATA委員會(huì)已搶先確立了Serial ATA 2.0規(guī)范。SATA規(guī)范將硬盤的外部傳輸速率理論值提高到了150MB/s，比PATA標(biāo)準(zhǔn)ATA/100高出50%，比ATA/133也要高出約13%，而隨著未來后續(xù)版本的發(fā)展，SATA接口的速率還可擴(kuò)展到2X和4X（300Mb/s和600Mb/s）。從其發(fā)展計(jì)劃來看，未來的SATA也將通過提升時(shí)鐘頻率來提高接口傳輸速率，讓硬盤也能夠超頻。 SATA接口需要硬件芯片的支持，例如Intel ICH5(R)、VIA VT8237、nVIDIA的MCP RAID和SiS964，如果主板南橋芯片不能直接支持的話，就需要選擇第三方的芯片，例如Silicon Image 3112A芯片等，不過這樣也就會(huì)產(chǎn)生一些硬件性能的差異，并且驅(qū)動(dòng)程序也比較繁雜。 SATA的優(yōu)勢(shì)：支持熱插拔 ，傳輸速度快，執(zhí)行效率高 使用SATA（Serial ATA）口的硬盤又叫串口硬盤，是未來PC機(jī)硬盤的趨勢(shì)。Serial ATA采用串行連接方式，串行ATA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)目煽啃浴４薪涌谶�具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支持熱插拔的優(yōu)點(diǎn)。 串口硬盤是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤接口類型，由于采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)而知名。相對(duì)于并行ATA來說，就具有很多的優(yōu)勢(shì)。首先，Serial ATA以連續(xù)串行的方式傳送數(shù)據(jù)，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/s，這比最快的并行ATA（即ATA/133）所能達(dá)到133Mb/s的最高數(shù)據(jù)傳輸率還高，而在Serial ATA 2.0的數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到300Mb/s，最終SATA將實(shí)現(xiàn)600Mb/s的最高數(shù)據(jù)傳輸率。 SATA的物理設(shè)計(jì)，可說是以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硬盤附加上高級(jí)的硬盤功能，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)硬盤通訊，即每個(gè)SATA硬盤都獨(dú)占一個(gè)傳輸通道，所以不存在象并行ATA那樣的主/從控制的問題。 Serial ATA規(guī)范不僅立足于未來，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)換器能把來自主板的并行ATA信號(hào)轉(zhuǎn)換成Serial ATA硬盤能夠使用的串行信號(hào)，目前已經(jīng)有多種此類轉(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過渡到Serial ATA也是大勢(shì)所趨，應(yīng)該只是時(shí)間問題。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芯片開發(fā)新一代的SATA II接口硬盤，并在2005年初推出。 2007年制定了SATA2及SATA2.5標(biāo)準(zhǔn)，速度達(dá)到3000MB/s 友情提示：基于本人親身體會(huì)，發(fā)現(xiàn)SATA硬盤缺點(diǎn)明顯，在大多數(shù)主板上對(duì)超頻非常敏感，基本上一超頻主板就無(wú)法識(shí)別SATA硬盤，因此奉勸那些超頻玩家，買SATA硬盤時(shí)一定要確認(rèn)你的主板支持鎖定PCI-E/SATA，否則很可能出現(xiàn)一超頻就無(wú)法識(shí)別硬盤的情況。 SATA拔插損壞的,一般都是不注意造成的,人為原因居多,當(dāng)然也有用料太爛或者設(shè)計(jì)原因造成的,不過還是建議大家多看多細(xì)心,特別是拔有卡扣的SATA線時(shí). 解析SATA2.0擴(kuò)展規(guī)范 自2003年第二季度Intel推出支持SATA 1.5Gbps的南橋芯片(ICH5)后，SATA接口取代傳統(tǒng)PATA(并行ATA)的態(tài)勢(shì)日漸明顯。此外，SATA與現(xiàn)存于PC上的USB、IEEE1394相比，在性能和功能方面的表現(xiàn)也很突出。然而經(jīng)過一年的市場(chǎng)洗禮，原有的SATA 1.0/1.0a (1.5Gbps)規(guī)格遇到了一些問題。2005年SATA硬盤步入了新的發(fā)展階段。性能更強(qiáng)、配置更高的SATA2.0產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)在市場(chǎng)上，而這些高性能的SATA2.0硬盤的到來無(wú)疑加速了硬盤市場(chǎng)的轉(zhuǎn)變。 SATA規(guī)范發(fā)展歷程 SATA是Intel公司在IDF2000大會(huì)上推出的，該技術(shù)可以讓用戶擁有高效能的硬盤，卻不必犧牲資料的完整性。SATA最大的優(yōu)勢(shì)是傳輸速率高。SATA的工作原理非常簡(jiǎn)單：采用連續(xù)串行的方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸從而獲得較高傳輸速率。2003年發(fā)布SATA1.0規(guī)格提供的傳輸率就已經(jīng)達(dá)到了150MB/s，不但已經(jīng)高出普通IDE硬盤所提供的100MB/s(ATA100)甚至超過了133MB/s(ATA133)的最高傳輸速率。 SATA在數(shù)據(jù)可靠性方面也有了大幅度提高。SATA可同時(shí)對(duì)指令及數(shù)據(jù)封包進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC），不僅可檢測(cè)出所有單bit和雙bit的錯(cuò)誤，而且根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理，這樣還能夠檢測(cè)出99.998%可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。相比之下，PATA只能對(duì)來回傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，而無(wú)法對(duì)指令進(jìn)行校驗(yàn)，加之高頻率下干擾甚大，因此數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性很差。 除了傳輸速度、傳輸數(shù)據(jù)更可靠外，節(jié)省空間是SATA最具吸引力之處，更有利于機(jī)箱內(nèi)部的散熱，線纜間的串?dāng)_也得到了有效控制。不過SATA 1.0規(guī)范存在不少缺點(diǎn)，特別是缺乏對(duì)于服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)應(yīng)用所需的一些先進(jìn)特性的支持。比如在多任務(wù)、多請(qǐng)求的典型服務(wù)器環(huán)境里面SATA1.0硬盤的確會(huì)有性能大幅度下降、可維護(hù)性不強(qiáng)、可連接性不好等等缺點(diǎn)。這時(shí)，SATA2.0的出現(xiàn)在這方面卻得到了很好的補(bǔ)充。 SATA2.0強(qiáng)在哪里 1.3Gb/s傳輸速率 在SATA2.0擴(kuò)展規(guī)范中，3Gb/s被提到的頻率最高。由于SATA使用8bit/10bit編碼，所以3Gb/s等同于300MB/s的接口速率。不過，從性能角度看，3Gb/s并不能帶來多大的提升，即便是RAID應(yīng)用的場(chǎng)合，性能提升也沒有想象的那么大。因?yàn)橛脖P內(nèi)部傳輸速率還達(dá)不到與接口速率等同的程度，而且接口速率的影響也不是很大，在大多數(shù)應(yīng)用中硬盤是將更多的時(shí)間花在尋道上，而不是傳輸上。接口速率的提高直接影響到的是從緩存進(jìn)行讀寫的操作，所以理論上大緩存的產(chǎn)品會(huì)從3Gb/s上得到更大的好處。從現(xiàn)有情況來看，相信3Gb/s的普及速度會(huì)加快，不過市場(chǎng)仍會(huì)存在一個(gè)1.5Gb/s和3Gb/s的共存期。 PATA CRC原理，PATA只對(duì)數(shù)據(jù)部分進(jìn)行CRC校驗(yàn) 2.支持NCQ技術(shù) 在SATA2.0擴(kuò)展規(guī)范所帶來的一系列新功能中，NCQ（Native Command Queuing，原生命令隊(duì)列）功能最令人關(guān)注。硬盤是機(jī)電設(shè)備，容易受內(nèi)部機(jī)械部件慣性的影響，其中旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間和尋道等待時(shí)間就大大限制了硬盤對(duì)數(shù)據(jù)訪問和檢索的效率。 具體來說，如果磁頭停在目標(biāo)磁道上方，卻錯(cuò)過了起始LBA(Logical Block Addressing，邏輯塊尋址)，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間。最糟糕的情況是，硬盤將經(jīng)過旋轉(zhuǎn)一整圈的時(shí)間才能訪問起始LBA，然后再繼續(xù)從剩余的目標(biāo)LBA中讀取數(shù)據(jù)。如果以LBA相對(duì)于磁頭角度位置隨機(jī)分布，那么平均旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間是最大旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間的一半。而尋道等待時(shí)間是讀/寫磁頭準(zhǔn)確定位于存儲(chǔ)目標(biāo)LBA的磁道上方所占用的時(shí)間。例如，執(zhí)行單一的讀命令時(shí)，磁頭只須訪問一條磁道，但如果有多條待執(zhí)行命令，硬盤就要訪問所有目標(biāo)LBA，從而須花費(fèi)大量時(shí)間。 如果對(duì)硬盤這個(gè)機(jī)械動(dòng)作的執(zhí)行過程實(shí)施智能化的內(nèi)部管理，則可以大大提高整個(gè)工作流程的效率。即取出隊(duì)列中的命令，然后重新排序，以便有效地獲取和發(fā)送主機(jī)請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，在硬盤執(zhí)行某一命令的同時(shí)，隊(duì)列中可以加入新的命令并排在等待執(zhí)行的作業(yè)中。如果新的命令恰好是處理起來機(jī)械效率最高的，那么它就是隊(duì)列中要處理的下一個(gè)命令。但有效的排序算法既考慮目標(biāo)數(shù)據(jù)的線性位置，也考慮其角度位置，并且還要對(duì)線性位置和角度位置進(jìn)行優(yōu)化，以使總線的服務(wù)時(shí)間最小，這個(gè)過程也稱作“基于尋道和旋轉(zhuǎn)優(yōu)化的命令重新排序”。 臺(tái)式PATA硬盤隊(duì)列一直被嚴(yán)格地限制為深度不得超過32級(jí)。如果增加隊(duì)列深度，可能會(huì)起到反作用——增加命令堆積風(fēng)險(xiǎn)。通常PATA硬盤接收命令時(shí)有兩種選擇：一是立即執(zhí)行命令，二是延遲執(zhí)行。對(duì)于后一種情況，硬盤必須通過設(shè)置注意標(biāo)志和Service位來通知主機(jī)何時(shí)開始執(zhí)行命令，然而硬盤不能主動(dòng)與主機(jī)通信，這就需要主機(jī)定期自動(dòng)輪回查詢所有硬盤扇區(qū)，發(fā)現(xiàn)Service位后將發(fā)一條Service命令，才能從硬盤獲得將執(zhí)行哪一條待執(zhí)行命令的信息。而且Service位不包含任何對(duì)即將執(zhí)行命令的識(shí)別信息，所必需的命令識(shí)別信息則以標(biāo)記值的形式與數(shù)據(jù)請(qǐng)求一同傳輸，并僅供主機(jī)用于設(shè)置DMA引擎和接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。這樣主機(jī)就不能預(yù)先掌握硬盤所設(shè)置的輔助位是哪條命令設(shè)置的，數(shù)據(jù)傳輸周期開始前也無(wú)法設(shè)置DMA引擎。這最終導(dǎo)致PATA硬盤效率低下。 NCQ包含兩部分內(nèi)容。一方面，硬盤本身必須有能力針對(duì)實(shí)體數(shù)據(jù)的扇區(qū)分布，對(duì)命令緩沖區(qū)中的讀寫命令進(jìn)行排序，同時(shí)硬盤內(nèi)部隊(duì)列中的命令可以隨著必要的跟蹤機(jī)制動(dòng)態(tài)地重新調(diào)整或排序，其中跟蹤機(jī)制用于掌握待執(zhí)行和已完成作業(yè)的情況，而命令排隊(duì)功能還可以使主機(jī)在設(shè)備對(duì)命令進(jìn)行排隊(duì)的時(shí)候，斷開與硬盤間的連接以釋放總線，一旦硬盤準(zhǔn)備就緒，就重新連接到主機(jī)，盡可能以最快的速率傳輸數(shù)據(jù)，從而消除占用總線的現(xiàn)象。另一方面，通訊協(xié)議的支持也相當(dāng)重要，因?yàn)橐郧暗腜ATA硬盤在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)很容易造成中斷，這會(huì)降低主控器的效率，所以NCQ規(guī)格中定義了中斷聚集機(jī)制，相當(dāng)于一次執(zhí)行完畢數(shù)個(gè)命令之后，再對(duì)主控器回傳執(zhí)行完畢的信息，改善處理隊(duì)列命令的效能。 從最早的希捷7200.7系列硬盤開始，NCQ技術(shù)應(yīng)用于桌面產(chǎn)品至今已超過半年，不過目前NCQ對(duì)個(gè)人桌面應(yīng)用并沒有帶來多大的性能提升，某些情況下還會(huì)引起副作用。而且不同硬盤廠商的NCQ方案存在差異，帶來的效果也不同。所以對(duì)NCQ我們要理智對(duì)待，硬盤支持固然多了一項(xiàng)可以提高性能的技術(shù)，但沒有也不必在意。 3.端口選擇器（Port Selector） 目前的SATA2.0擴(kuò)展規(guī)范還具備了Port Selector（端口選擇器）功能。Port Selector 是一種數(shù)據(jù)冗余保護(hù)方案，使用Port Selector可使Host（主）端口的兩個(gè)獨(dú)立SATA Port連接至同一設(shè)備，以建立連接設(shè)備端的備份路徑。 Port Selector技術(shù)原理圖 簡(jiǎn)單來說，端口選擇器就是為一個(gè)硬盤提供兩條連線連接到控制器，其中一條是冗余的（即多出來的意思）。這種設(shè)計(jì)的好處是萬(wàn)一其中一條連線斷了，還有另一條可以連接。由此看來，我們不但可以用RAID防止硬盤損壞，還能用這個(gè)Port Selector來防止連接線損壞。 4.端口倍增器（Port Multiplier） SATA 1.0的一個(gè)缺點(diǎn)就是可連接性不好，即連接多個(gè)硬盤的擴(kuò)展性不好。因?yàn)樵赟ATA 1.0規(guī)范中，一個(gè)SATA接口只能連接一個(gè)設(shè)備。SATA的制定者們顯然也意識(shí)到了這個(gè)問題，于是他們?cè)赟ATA2.0中引入了Port Multiplier的概念。Port Multiplier是一種可以在一個(gè)控制器上擴(kuò)展多個(gè)SATA設(shè)備的技術(shù)，它采用4位（bit）寬度的Port Multiplier端口字段，其中控制端口占用一個(gè)地址，因此最多能輸出15個(gè)設(shè)備連接----與并行SCSI相當(dāng)。Port Multiplier的上行端口只有1個(gè)，在帶寬為150MB/s的時(shí)候容易成為瓶頸，但如果上行端口支持300MB/s的帶寬，就與Ultra320 SCSI十分接近了。Port Multiplier技術(shù)對(duì)需要多硬盤的用戶很有用，不過目前提供這種功能的芯片組極少。 Port Multiplier技術(shù)原理圖 5.服務(wù)器特性 在SATA2.0擴(kuò)展規(guī)范中，還增加了大量的新功能，比如防止開機(jī)時(shí)多硬盤同時(shí)啟動(dòng)帶來太大電流負(fù)荷的交錯(cuò)啟動(dòng)功能；強(qiáng)大的溫度控制、風(fēng)扇控制、環(huán)境管理；背板互聯(lián)和熱拔插功能等。這些功能更側(cè)重于低端服務(wù)器方面的擴(kuò)展。 6.接口和連線的強(qiáng)化 作為一個(gè)還在不斷添加內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)集合，SATA2.0最新的熱點(diǎn)是eSATA，即外置設(shè)備的SATA接口標(biāo)準(zhǔn)，采用屏蔽性能更好的兩米長(zhǎng)連接線，目標(biāo)為最終取代USB和IEEE 1394。在內(nèi)部接口方面，Click Connect加強(qiáng)了連接的可靠性，在接上時(shí)有提示聲，拔下時(shí)需要先按下卡口。這些細(xì)微的結(jié)構(gòu)變化顯示出SATA接口更加成熟和可靠。 寫在最后 SATA2.0不是特指3Gb/s或NCQ，也不是特指上述其他擴(kuò)展特性。SATA2.0可以指擴(kuò)展特性中的任何一個(gè)，也就是說具備上述任一個(gè)特性或組合的產(chǎn)品都可稱為SATA2.0硬盤。由于此前SATA規(guī)范非常混亂，SATA-IO組織在2005年秋季IDF上正式發(fā)布了SATA2.5規(guī)范。但從實(shí)際情況來看，新的SATA2.5規(guī)范是SATA 1.0a規(guī)范和6個(gè)SATA 2.0擴(kuò)展規(guī)范的統(tǒng)一體，它的推出只是方便了系統(tǒng)商或者硬盤生產(chǎn)商，因?yàn)榇蠹椰F(xiàn)在可以用一個(gè)規(guī)范來代替現(xiàn)有的一切標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí)，對(duì)于普通消費(fèi)者來說，大家從SATA2.0或SATA2.5之類的名稱中并不能得到太多有用的信息，我們真正應(yīng)當(dāng)關(guān)心的是新硬盤具備哪些功能、優(yōu)勢(shì)，以確定是否值得我們?yōu)樗I單。
SATA的全稱是Serial Advanced Technology Attachment（串行高級(jí)技術(shù)附件，一種基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行硬件驅(qū)動(dòng)器接口），是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盤接口規(guī)范。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會(huì)正式確立了Serial ATA 1.0規(guī)范，在當(dāng)年的IDF Fall 大會(huì)上，Seagate宣布了Serial ATA 1.0標(biāo)準(zhǔn)，正式宣告了SATA規(guī)范的確立。2002年，雖然串行ATA的相關(guān)設(shè)備還未正式上市，但Serial ATA委員會(huì)已搶先確立了Serial ATA 2.0規(guī)范。SATA規(guī)范將硬盤的外部傳輸速率理論值提高到了150MB/s，比PATA標(biāo)準(zhǔn)ATA/100高出50%，比ATA/133也要高出約13%，而隨著未來后續(xù)版本的發(fā)展，SATA接口的速率還可擴(kuò)展到2X和4X（300Mb/s和600Mb/s）。從其發(fā)展計(jì)劃來看，未來的SATA也將通過提升時(shí)鐘頻率來提高接口傳輸速率，讓硬盤也能夠超頻。 SATA接口需要硬件芯片的支持，例如Intel ICH5(R)、VIA VT8237、nVIDIA的MCP RAID和SiS964，如果主板南橋芯片不能直接支持的話，就需要選擇第三方的芯片，例如Silicon Image 3112A芯片等，不過這樣也就會(huì)產(chǎn)生一些硬件性能的差異，并且驅(qū)動(dòng)程序也比較繁雜。 SATA的優(yōu)勢(shì)：支持熱插拔 ，傳輸速度快，執(zhí)行效率高 使用SATA（Serial ATA）口的硬盤又叫串口硬盤，是未來PC機(jī)硬盤的趨勢(shì)。Serial ATA采用串行連接方式，串行ATA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)目煽啃浴４薪涌谶�具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支持熱插拔的優(yōu)點(diǎn)。 串口硬盤是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤接口類型，由于采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)而知名。相對(duì)于并行ATA來說，就具有很多的優(yōu)勢(shì)。首先，Serial ATA以連續(xù)串行的方式傳送數(shù)據(jù)，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/s，這比最快的并行ATA（即ATA/133）所能達(dá)到133Mb/s的最高數(shù)據(jù)傳輸率還高，而在Serial ATA 2.0的數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到300Mb/s，最終SATA將實(shí)現(xiàn)600Mb/s的最高數(shù)據(jù)傳輸率。 SATA的物理設(shè)計(jì)，可說是以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硬盤附加上高級(jí)的硬盤功能，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)硬盤通訊，即每個(gè)SATA硬盤都獨(dú)占一個(gè)傳輸通道，所以不存在象并行ATA那樣的主/從控制的問題。 Serial ATA規(guī)范不僅立足于未來，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)換器能把來自主板的并行ATA信號(hào)轉(zhuǎn)換成Serial ATA硬盤能夠使用的串行信號(hào)，目前已經(jīng)有多種此類轉(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過渡到Serial ATA也是大勢(shì)所趨，應(yīng)該只是時(shí)間問題。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芯片開發(fā)新一代的SATA II接口硬盤，并在2005年初推出。 2007年制定了SATA2及SATA2.5標(biāo)準(zhǔn)，速度達(dá)到3000MB/s 友情提示：基于本人親身體會(huì)，發(fā)現(xiàn)SATA硬盤缺點(diǎn)明顯，在大多數(shù)主板上對(duì)超頻非常敏感，基本上一超頻主板就無(wú)法識(shí)別SATA硬盤，因此奉勸那些超頻玩家，買SATA硬盤時(shí)一定要確認(rèn)你的主板支持鎖定PCI-E/SATA，否則很可能出現(xiàn)一超頻就無(wú)法識(shí)別硬盤的情況。 SATA拔插損壞的,一般都是不注意造成的,人為原因居多,當(dāng)然也有用料太爛或者設(shè)計(jì)原因造成的,不過還是建議大家多看多細(xì)心,特別是拔有卡扣的SATA線時(shí). 解析SATA2.0擴(kuò)展規(guī)范 自2003年第二季度Intel推出支持SATA 1.5Gbps的南橋芯片(ICH5)后，SATA接口取代傳統(tǒng)PATA(并行ATA)的態(tài)勢(shì)日漸明顯。此外，SATA與現(xiàn)存于PC上的USB、IEEE1394相比，在性能和功能方面的表現(xiàn)也很突出。然而經(jīng)過一年的市場(chǎng)洗禮，原有的SATA 1.0/1.0a (1.5Gbps)規(guī)格遇到了一些問題。2005年SATA硬盤步入了新的發(fā)展階段。性能更強(qiáng)、配置更高的SATA2.0產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)在市場(chǎng)上，而這些高性能的SATA2.0硬盤的到來無(wú)疑加速了硬盤市場(chǎng)的轉(zhuǎn)變。 SATA規(guī)范發(fā)展歷程 SATA是Intel公司在IDF2000大會(huì)上推出的，該技術(shù)可以讓用戶擁有高效能的硬盤，卻不必犧牲資料的完整性。SATA最大的優(yōu)勢(shì)是傳輸速率高。SATA的工作原理非常簡(jiǎn)單：采用連續(xù)串行的方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸從而獲得較高傳輸速率。2003年發(fā)布SATA1.0規(guī)格提供的傳輸率就已經(jīng)達(dá)到了150MB/s，不但已經(jīng)高出普通IDE硬盤所提供的100MB/s(ATA100)甚至超過了133MB/s(ATA133)的最高傳輸速率。 SATA在數(shù)據(jù)可靠性方面也有了大幅度提高。SATA可同時(shí)對(duì)指令及數(shù)據(jù)封包進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC），不僅可檢測(cè)出所有單bit和雙bit的錯(cuò)誤，而且根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理，這樣還能夠檢測(cè)出99.998%可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。相比之下，PATA只能對(duì)來回傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，而無(wú)法對(duì)指令進(jìn)行校驗(yàn)，加之高頻率下干擾甚大，因此數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性很差。 除了傳輸速度、傳輸數(shù)據(jù)更可靠外，節(jié)省空間是SATA最具吸引力之處，更有利于機(jī)箱內(nèi)部的散熱，線纜間的串?dāng)_也得到了有效控制。不過SATA 1.0規(guī)范存在不少缺點(diǎn)，特別是缺乏對(duì)于服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)應(yīng)用所需的一些先進(jìn)特性的支持。比如在多任務(wù)、多請(qǐng)求的典型服務(wù)器環(huán)境里面SATA1.0硬盤的確會(huì)有性能大幅度下降、可維護(hù)性不強(qiáng)、可連接性不好等等缺點(diǎn)。這時(shí)，SATA2.0的出現(xiàn)在這方面卻得到了很好的補(bǔ)充。 SATA2.0強(qiáng)在哪里 1.3Gb/s傳輸速率 在SATA2.0擴(kuò)展規(guī)范中，3Gb/s被提到的頻率最高。由于SATA使用8bit/10bit編碼，所以3Gb/s等同于300MB/s的接口速率。不過，從性能角度看，3Gb/s并不能帶來多大的提升，即便是RAID應(yīng)用的場(chǎng)合，性能提升也沒有想象的那么大。因?yàn)橛脖P內(nèi)部傳輸速率還達(dá)不到與接口速率等同的程度，而且接口速率的影響也不是很大，在大多數(shù)應(yīng)用中硬盤是將更多的時(shí)間花在尋道上，而不是傳輸上。接口速率的提高直接影響到的是從緩存進(jìn)行讀寫的操作，所以理論上大緩存的產(chǎn)品會(huì)從3Gb/s上得到更大的好處。從現(xiàn)有情況來看，相信3Gb/s的普及速度會(huì)加快，不過市場(chǎng)仍會(huì)存在一個(gè)1.5Gb/s和3Gb/s的共存期。 PATA CRC原理，PATA只對(duì)數(shù)據(jù)部分進(jìn)行CRC校驗(yàn) 2.支持NCQ技術(shù) 在SATA2.0擴(kuò)展規(guī)范所帶來的一系列新功能中，NCQ（Native Command Queuing，原生命令隊(duì)列）功能最令人關(guān)注。硬盤是機(jī)電設(shè)備，容易受內(nèi)部機(jī)械部件慣性的影響，其中旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間和尋道等待時(shí)間就大大限制了硬盤對(duì)數(shù)據(jù)訪問和檢索的效率。 具體來說，如果磁頭停在目標(biāo)磁道上方，卻錯(cuò)過了起始LBA(Logical Block Addressing，邏輯塊尋址)，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間。最糟糕的情況是，硬盤將經(jīng)過旋轉(zhuǎn)一整圈的時(shí)間才能訪問起始LBA，然后再繼續(xù)從剩余的目標(biāo)LBA中讀取數(shù)據(jù)。如果以LBA相對(duì)于磁頭角度位置隨機(jī)分布，那么平均旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間是最大旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間的一半。而尋道等待時(shí)間是讀/寫磁頭準(zhǔn)確定位于存儲(chǔ)目標(biāo)LBA的磁道上方所占用的時(shí)間。例如，執(zhí)行單一的讀命令時(shí)，磁頭只須訪問一條磁道，但如果有多條待執(zhí)行命令，硬盤就要訪問所有目標(biāo)LBA，從而須花費(fèi)大量時(shí)間。 如果對(duì)硬盤這個(gè)機(jī)械動(dòng)作的執(zhí)行過程實(shí)施智能化的內(nèi)部管理，則可以大大提高整個(gè)工作流程的效率。即取出隊(duì)列中的命令，然后重新排序，以便有效地獲取和發(fā)送主機(jī)請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，在硬盤執(zhí)行某一命令的同時(shí)，隊(duì)列中可以加入新的命令并排在等待執(zhí)行的作業(yè)中。如果新的命令恰好是處理起來機(jī)械效率最高的，那么它就是隊(duì)列中要處理的下一個(gè)命令。但有效的排序算法既考慮目標(biāo)數(shù)據(jù)的線性位置，也考慮其角度位置，并且還要對(duì)線性位置和角度位置進(jìn)行優(yōu)化，以使總線的服務(wù)時(shí)間最小，這個(gè)過程也稱作“基于尋道和旋轉(zhuǎn)優(yōu)化的命令重新排序”。 臺(tái)式PATA硬盤隊(duì)列一直被嚴(yán)格地限制為深度不得超過32級(jí)。如果增加隊(duì)列深度，可能會(huì)起到反作用——增加命令堆積風(fēng)險(xiǎn)。通常PATA硬盤接收命令時(shí)有兩種選擇：一是立即執(zhí)行命令，二是延遲執(zhí)行。對(duì)于后一種情況，硬盤必須通過設(shè)置注意標(biāo)志和Service位來通知主機(jī)何時(shí)開始執(zhí)行命令，然而硬盤不能主動(dòng)與主機(jī)通信，這就需要主機(jī)定期自動(dòng)輪回查詢所有硬盤扇區(qū)，發(fā)現(xiàn)Service位后將發(fā)一條Service命令，才能從硬盤獲得將執(zhí)行哪一條待執(zhí)行命令的信息。而且Service位不包含任何對(duì)即將執(zhí)行命令的識(shí)別信息，所必需的命令識(shí)別信息則以標(biāo)記值的形式與數(shù)據(jù)請(qǐng)求一同傳輸，并僅供主機(jī)用于設(shè)置DMA引擎和接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。這樣主機(jī)就不能預(yù)先掌握硬盤所設(shè)置的輔助位是哪條命令設(shè)置的，數(shù)據(jù)傳輸周期開始前也無(wú)法設(shè)置DMA引擎。這最終導(dǎo)致PATA硬盤效率低下。 NCQ包含兩部分內(nèi)容。一方面，硬盤本身必須有能力針對(duì)實(shí)體數(shù)據(jù)的扇區(qū)分布，對(duì)命令緩沖區(qū)中的讀寫命令進(jìn)行排序，同時(shí)硬盤內(nèi)部隊(duì)列中的命令可以隨著必要的跟蹤機(jī)制動(dòng)態(tài)地重新調(diào)整或排序，其中跟蹤機(jī)制用于掌握待執(zhí)行和已完成作業(yè)的情況，而命令排隊(duì)功能還可以使主機(jī)在設(shè)備對(duì)命令進(jìn)行排隊(duì)的時(shí)候，斷開與硬盤間的連接以釋放總線，一旦硬盤準(zhǔn)備就緒，就重新連接到主機(jī)，盡可能以最快的速率傳輸數(shù)據(jù)，從而消除占用總線的現(xiàn)象。另一方面，通訊協(xié)議的支持也相當(dāng)重要，因?yàn)橐郧暗腜ATA硬盤在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)很容易造成中斷，這會(huì)降低主控器的效率，所以NCQ規(guī)格中定義了中斷聚集機(jī)制，相當(dāng)于一次執(zhí)行完畢數(shù)個(gè)命令之后，再對(duì)主控器回傳執(zhí)行完畢的信息，改善處理隊(duì)列命令的效能。 從最早的希捷7200.7系列硬盤開始，NCQ技術(shù)應(yīng)用于桌面產(chǎn)品至今已超過半年，不過目前NCQ對(duì)個(gè)人桌面應(yīng)用并沒有帶來多大的性能提升，某些情況下還會(huì)引起副作用。而且不同硬盤廠商的NCQ方案存在差異，帶來的效果也不同。所以對(duì)NCQ我們要理智對(duì)待，硬盤支持固然多了一項(xiàng)可以提高性能的技術(shù)，但沒有也不必在意。 3.端口選擇器（Port Selector） 目前的SATA2.0擴(kuò)展規(guī)范還具備了Port Selector（端口選擇器）功能。Port Selector 是一種數(shù)據(jù)冗余保護(hù)方案，使用Port Selector可使Host（主）端口的兩個(gè)獨(dú)立SATA Port連接至同一設(shè)備，以建立連接設(shè)備端的備份路徑。 Port Selector技術(shù)原理圖 簡(jiǎn)單來說，端口選擇器就是為一個(gè)硬盤提供兩條連線連接到控制器，其中一條是冗余的（即多出來的意思）。這種設(shè)計(jì)的好處是萬(wàn)一其中一條連線斷了，還有另一條可以連接。由此看來，我們不但可以用RAID防止硬盤損壞，還能用這個(gè)Port Selector來防止連接線損壞。 4.端口倍增器（Port Multiplier） SATA 1.0的一個(gè)缺點(diǎn)就是可連接性不好，即連接多個(gè)硬盤的擴(kuò)展性不好。因?yàn)樵赟ATA 1.0規(guī)范中，一個(gè)SATA接口只能連接一個(gè)設(shè)備。SATA的制定者們顯然也意識(shí)到了這個(gè)問題，于是他們?cè)赟ATA2.0中引入了Port Multiplier的概念。Port Multiplier是一種可以在一個(gè)控制器上擴(kuò)展多個(gè)SATA設(shè)備的技術(shù)，它采用4位（bit）寬度的Port Multiplier端口字段，其中控制端口占用一個(gè)地址，因此最多能輸出15個(gè)設(shè)備連接----與并行SCSI相當(dāng)。Port Multiplier的上行端口只有1個(gè)，在帶寬為150MB/s的時(shí)候容易成為瓶頸，但如果上行端口支持300MB/s的帶寬，就與Ultra320 SCSI十分接近了。Port Multiplier技術(shù)對(duì)需要多硬盤的用戶很有用，不過目前提供這種功能的芯片組極少。 Port Multiplier技術(shù)原理圖 5.服務(wù)器特性 在SATA2.0擴(kuò)展規(guī)范中，還增加了大量的新功能，比如防止開機(jī)時(shí)多硬盤同時(shí)啟動(dòng)帶來太大電流負(fù)荷的交錯(cuò)啟動(dòng)功能；強(qiáng)大的溫度控制、風(fēng)扇控制、環(huán)境管理；背板互聯(lián)和熱拔插功能等。這些功能更側(cè)重于低端服務(wù)器方面的擴(kuò)展。 6.接口和連線的強(qiáng)化 作為一個(gè)還在不斷添加內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)集合，SATA2.0最新的熱點(diǎn)是eSATA，即外置設(shè)備的SATA接口標(biāo)準(zhǔn)，采用屏蔽性能更好的兩米長(zhǎng)連接線，目標(biāo)為最終取代USB和IEEE 1394。在內(nèi)部接口方面，Click Connect加強(qiáng)了連接的可靠性，在接上時(shí)有提示聲，拔下時(shí)需要先按下卡口。這些細(xì)微的結(jié)構(gòu)變化顯示出SATA接口更加成熟和可靠。 寫在最后 SATA2.0不是特指3Gb/s或NCQ，也不是特指上述其他擴(kuò)展特性。SATA2.0可以指擴(kuò)展特性中的任何一個(gè)，也就是說具備上述任一個(gè)特性或組合的產(chǎn)品都可稱為SATA2.0硬盤。由于此前SATA規(guī)范非常混亂，SATA-IO組織在2005年秋季IDF上正式發(fā)布了SATA2.5規(guī)范。但從實(shí)際情況來看，新的SATA2.5規(guī)范是SATA 1.0a規(guī)范和6個(gè)SATA 2.0擴(kuò)展規(guī)范的統(tǒng)一體，它的推出只是方便了系統(tǒng)商或者硬盤生產(chǎn)商，因?yàn)榇蠹椰F(xiàn)在可以用一個(gè)規(guī)范來代替現(xiàn)有的一切標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí)，對(duì)于普通消費(fèi)者來說，大家從SATA2.0或SATA2.5之類的名稱中并不能得到太多有用的信息，我們真正應(yīng)當(dāng)關(guān)心的是新硬盤具備哪些功能、優(yōu)勢(shì)，以確定是否值得我們?yōu)樗I單。
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