串行ata技術詳解及其應用
加入技術交流群
前言
數字內容已經滲入到當今社會的方方面面，從MP3文件、數碼相片到家庭電影，更不用說典型用戶在其PC上保存的大量財務金融信息、電子郵件以及家庭或者商業(yè)資料。數字內容已經是無處不在，而用戶則仍然希望多多益善。這種數字信息爆炸已經迅速消耗掉了可用的硬盤驅動器(HDD)空間，而且還帶來了極為嚴重的存儲挑戰(zhàn)。美國加州大學伯克利分校（UC Berkeley）近期的一項研究表明，僅在2002年就產生了5千兆(或者50億GB)的原始信息，而這個數字是此前三年的兩倍。這些信息90%以上存儲在磁介質上，同時它們還保存了大量的拷貝數據。在典型的壓縮模式下，一張數碼相片大約需要2MB空間，一首歌曲要占用4MB空間，而一個小時的標準清晰度視頻內容則需要2GB存儲空間。顯然，持續(xù)“爆炸”的信息量需要增加更多的存儲容量，而一個方便靈活的存儲解決方案則變得比以前更為關鍵。
這種用戶想要保存的數字信
目前的外部存儲解決方案
目前，這些外部驅動器通常使用一個USB或者1394(FireWire)接口連接到大多數PC上。這是因為內部磁盤驅動器設計使用并行ATA接口(也就是大家所知道的IDE接口)，它不能通過外部連接擴展到PC外面。并行ATA接口不是為使用外部電纜而設計的，它不能進行熱插拔操作(在PC上電與運行時插上或者拔掉)，而且，它還需要一個較為繁瑣的連接器。相反，USB與1394可以提供一個簡易的連接器，配有設計用于外部使用的電纜與連接器，而且它們還允許在計算機運行時添加或者刪除設備。
不過，那些使用USB或者1394的外部驅動器，實際上還是同原來那些IDE驅動器一樣，不同的是它們帶有一個轉換芯片，用作從磁盤驅動器上的ATA接口協議到用于連接的USB或者1394協議之間的翻譯轉換。在PC之內則進行一個類似的逆向轉換，讓計算機僅僅像對待一個內部驅動器那樣識別外部驅動器并與之對話。此外，驅動器還需要電源來運行，它通常使用一個插入墻壁并且連接到驅動器外殼的外部交流適配器來供電。
為什么選用串行ATA?
Gartner調研部門副總裁John Monroe指出：“到2005年年底，SATA將成為具有絕對優(yōu)勢的標準HDD接口，而且到2007年年底，SATA應該完全占領所有的臺式機與筆記本HDD市場。”
表1提供了關于USB 2.0、1394a與串行ATA這三種接口的原始接口速度與數據傳輸速率的比較結果。雖然有更高的1394速度計劃，但大多數上市的普通磁盤驅動器接口速度仍為400 Mbps。另外，新的串行AT本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/171249.htm
在原始接口速度方面，很顯然，串行ATA帶寬超出USB或者1394三倍，其性能遠遠優(yōu)于USB或者1394。在包括向驅動器讀取、寫入數據在內的傳輸測試中，限制因素通常來自驅動器本身，也就是磁盤驅動機構能夠從旋轉磁記錄盤片中讀取或者寫入數據的速度。使用串行ATA，持續(xù)讀取與寫入速度大約為40-50 MB/sec。因為驅動器能夠使用內存來緩沖存儲一些待寫數據，所以寫入速度可以更高一些。如果將驅動器連接到內部，并行ATA接口也可以獲得類似的性能數據。不過，非常清楚，目前通常使用的USB與1394這兩個外部接口，實際上是降低了數據傳輸速率，在某些情況下數據傳輸速率僅僅是串行ATA接口速率的一半。這不僅是因為低速接口，而且還在于需要將ATA命令的驅動器語言數據翻譯成一個
對于那些經常在外部驅動器上訪問數據文件，或者在一個基本配置上大量備份的用戶來說，這種性能差異非常重要。舉例來說，串行ATA連接以這樣的速率傳輸一個2 GB的視頻文件將花費35秒左右的時間，而使用一個標準USB或者1394驅動器的時間則需要超過一分鐘。
串行ATA磁盤驅動器解決方案的另一個重要的有利因素就是成本。隨著串行ATA成為具有絕對優(yōu)勢的內部磁盤驅動器接口，這些驅動器的成本將等于而且最終將低于它們所取代的并行ATA驅動器的成本。這些驅動器實際上能以“原樣不變”的方式在外部應用中使用，而不需要一個昂貴的協議 轉換芯片。一個“1394-to-ATA”或者“USB-to-ATA”芯片的典型成本范圍是從5美元到10美元，這個成本必須被考慮到外部磁盤驅動器解決方案的最終成本之中。如果一個ATA驅動器能夠以“原樣不變”的方式使用，或者是用一個僅僅放大信號電平的簡易緩沖器芯片，這種解決方案的成本將會更低。
串行ATA轉換
2002年，隨著基于PCI的串行ATA主機控制器與串行ATA磁盤驅動器的實用化，從并行ATA到串行ATA的轉換初現端倪。在2003年，推出了首款集成了串行ATA的PC芯片組，而且在隨后的一年里，串行ATA將繼續(xù)取代芯片組上的并行ATA端口，直到硬盤驅動器與光盤驅動器二者均已轉換到串行ATA上來為止。分析數據（如圖1中的組合圖表所示）顯示，2003年串行ATA磁盤驅動器的市場份額大概為5 %，預計2004年晚些時候市場份額將達到50 %左右。到2005年，串行ATA的產量將會占到驅動器總產量的85 %左右，并且，并行ATA將會在2006年基本消失。
在大的方面，來自Intel、VIA、SIS、ATI與NVIDIA等供應商的芯片組發(fā)展進程計劃正在推動這種轉換。芯片組上的并行ATA接口需要若干引腳，要求5V容許誤差，同時還需要一個較大的主板空間來進行配線。使用串行ATA，信號電壓(標稱為500-600 mV) 將會更符合當前的工藝處理技術要求，每個通道只需要四個信號針腳，而且，它所需要的連接器、配線與線路板空間都小于并行ATA。串行ATA的其他優(yōu)點還包括用于驅動器連接的專用主機、未來的速度提升空間( 3 Gbps規(guī)格現已可用，而且3 Gbps接口已有展示產品)，以及通過原生命令隊列等功能增加的性能優(yōu)勢。
光盤驅動器將緊隨硬盤驅動器之后轉用串行ATA接口。少數光盤驅動器現在已經提供一個串行ATA接口，而且在明年或者后年更多的光驅將會做出轉換，因為芯片組將不再支持并行ATA。概括來說，光盤驅動器將在硬盤驅動器市場采用串行ATA大約一年之后進行轉換。
新的連接器與電纜需求
在最初的技術規(guī)格說明書中，串行ATA主要是用作PC機箱內部硬盤驅動器的替代品。最初的電纜技術規(guī)格說明書描述了一個設計用于內部使用的1米電纜，它不具有關于電磁干擾(EMI)、靜電放電（ESD）方面的任何特殊功能或者是外部互連所需要的其他屬性。由于對外部串行ATA驅動器的需求趨勢日益明朗，串行ATA工作組開始調查對更適合外部驅動器的新電纜與連接器的需求，并制訂出一個新的技術規(guī)格說明書來滿
評論