2015-08-01 07:10:13

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SATA是Serial ATA的缩写,即串行ATA。它是一种电脑总线,主要功能是用作主板和大量存储设备(如硬盘及光盘驱动器)之间的数据传输之用。这是一种完全不同于串行PATA的新型硬盘接口类型,由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。

2000年11月由"Serial ATA Working Group"团体所制定,SATA已经完全取代旧式PATA(Parallel ATA或旧称IDE)接口的旧式硬盘,因采用串行方式传输数据而得名。在数据传输上这一方面,SATA的速度比以往更加快捷,并支持热插拔,使电脑运作时可以插上或拔除硬件。另一方面,SATA总线使用了嵌入式时钟频率信号,具备了比以往更强的纠错能力,能对传输指令(不仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,提高了数据传输的可靠性。不过,SATA和以往最明显的分别,是用上了较细的排线,有利机箱内部的空气流通,某程度上增加了整个平台的稳定性。

现时,SATA分别有SATA 1.5Gbit/s、SATA 3Gbit/s和SATA 6Gbit/s三种规格。未来将有更快速的SATA Express规格。

基本信息

  • 中文名

    SATA接口

  • 外文名

    Serial ATA

  • 概述

    串行ATA

  • 原理优点

    优点 原理 物理设计

  • 标准规范

    前言 SATA标准的变革

  • 问题解决

    问题 操作方法

折叠 编辑本段 基本简介

SATA是Serial ATA的缩写,即串行ATA。这是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型,由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。

2000年11月由“Serial ATA Working Group”团体所制定,SATA已经完全取代旧式PATA(Parallel ATA或旧称IDE)接口的旧式硬盘,因采用串行方式传输数据而得名。在数据传输上这一方面,SATA的速度比以往更加快捷,并支持热插拔,使电脑运作时可以插上或拔除硬件。另一方面,SATA总线使用了嵌入式时钟频率信号,具备了比以往更强的纠错能力,能对传输指令(不仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,提高了数据传输的可靠性。不过,SATA和以往最明显的分别,是用上了较细的排线,有利机箱内部的空气流通,某程度上增加了整个平台的稳定性。

现时,SATA分别有SATA 1.5Gbit/s、SATA 3Gbit/s和SATA 6Gbit/s三种规格。未来将有更快速的SATA Express规格

折叠 编辑本段 主要特点

折叠 优点

与并行ATA相比,SATA具有比较大的优势。首先,Serial ATA以连续串行的方式传送数据,可以在较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数据传输的带宽。Serial ATA一次只会传送1位数据,这样能减少SATA接口的针脚数目,使连接电缆数目变少,效率也会更高。实际上,Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作,分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据,同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次,Serial ATA的起点更高、发展潜力更大,Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/sec,这比目前最快的并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/sec的最高数据传输率还高,而在已经发布的Serial ATA 2.0的数据传输率将达到300MB/sec,最终Serial ATA 3.0将实现600MB/sec的最高数据传输率。

Serial ATA相较并行ATA可谓优点多多,将成为并行ATA的廉价替代方案。并且从并行ATA过渡到Serial ATA也是大势所趋,应该只是时间问题。相关厂商也在大力推广SATA接口,例如Intel的ICH6系列南桥芯片相较于ICH5系列南桥芯片,所支持的SATA接口从2个增加到了4个,而并行ATA接口则从2个减少到了1个;nVidia的nForce4系列芯片组已经支持SATA II即Serial ATA 2.0,而且三星已经采用Marvell 88i6525 SOC芯片开发新一代的SATA II接口硬盘,并已经在2005年初推出。

值得注意的是,无论是SATA还是SATA II,其实对硬盘性能的影响都不大。因为目前硬盘性能的瓶颈集中在由硬盘内部机械机构和硬盘存储技术、磁盘转速所决定的硬盘内部数据传输率上面,就算是目前最顶级的15000转SCSI硬盘其内部数据传输率也不过才80MB/sec左右,更何况普通的7200转桌面级硬盘了。除非硬盘的数据记录技术产生革命性的变化,例如垂直记录技术等等,目前硬盘的内部数据传输率也难以得到飞跃性的提高。说得不好听的话,目前的硬盘采用ATA 100都已经完全够用了,之所以采用更先进的接口技术,是可以获得更高的突发传输率、支持更多的特性、更加方便易用以及更具有发展潜力罢了。

不过随着技术的发展,现在SSD技术正在快速发展,已经有公司推出了SSD,其速度远远超过HDD。所以SATA,及SATA II 的推出及进一步发展是很有必要的。

折叠 编辑本段 基本原理

在此有必要对Serial ATA的数据传输率作一下说明。就串行通讯而言,数据传输率是指串行接口数据传输的实际比特率,Serial ATA 1.0的传输率是1.5Gbps,Serial ATA 2.0的传输率是3.0Gbps。与其它高速串行接口一样,Serial ATA接口也采用了一套用来确保数据流特性的编码机制,这套编码机制将原本每字节所包含的8位数据(即1Byte=8bit)编码成10位数据(即1Byte=10bit),这样一来,Serial ATA接口的每字节串行数据流就包含了10位数据,经过编码后的Serial ATA传输速率就相应地变为Serial ATA实际传输速率的十分之一,所以1.5Gbps=150MB/sec,而3.0Gbps=300MB/sec。

折叠 物理设计

SATA的物理设计,可说是以Fibre Channel(光纤通道)作为蓝本,所以采用四芯接线;需求的电压则大幅度减低至250mV(最高500mV),较传统并行ATA接口的5V少上20倍!因此,厂商可以给Serial ATA硬盘附加上高级的硬盘功能,如热插拔(Hot Swapping)等。更重要的是,在连接形式上,除了传统的点对点(Point-to-Point)形式外,SATA还支持“星形”连接,这样就可以给RAID这样的高级应用提供设计上的便利;在实际的使用中,SATA的主机总线适配器(HBA,Host Bus Adapter)就好像网络上的交换机一样,可以实现以通道的形式和单独的每个硬盘通讯,即每个SATA硬盘都独占一个传输通道,所以不存在象并行ATA那样的主/从控制的问题。

折叠 兼容性

Serial ATA规范不仅立足于未来,而且还保留了多种向后兼容方式,在使用上不存在兼容性的问题。在硬件方面,Serial ATA标准中允许使用转换器提供同并行设备的兼容性,转换器能把来自主板的并行ATA信号转换成Serial ATA硬盘能够使用的串行信号,目前已经有多种此类转接卡/转接头上市,这在某种程度上保护了我们的原有投资,减小了升级成本;在软件方面,Serial ATA和并行ATA保持了软件兼容性,这意味着厂商丝毫也不必为使用Serial ATA而重写任何驱动程序和操作系统代码。

另外,Serial ATA接线较传统的并行ATA(Paralle ATA)接线要简单得多,而且容易收放,对机箱内的气流及散热有明显改善。而且,SATA硬盘与始终被困在机箱之内的并行ATA不同,扩充性很强,即可以外置,外置式的机柜(JBOD)不单可提供更好的散热及插拔功能,而且更可以多重连接来防止单点故障;由于SATA和光纤通道的设计如出一辙,所以传输速度可用不同的通道来做保证,这在服务器和网络存储上具有重要意义。

折叠 编辑本段 其他资料

折叠 SATA2.6与3.0标准规范

SATA标准的出现,让计算机储存产业掀起了大波澜,除了一改过去并行传输的方式,转而以串行的方式,不仅在排线尺寸方面得到了有效的缩减,在传输速度方面也获得了相当大的提升。

折叠 SATA标准的变革

其实我们常见到的SATA II名称,最早是一个委员会的名称,该委员会成立的目的就是为了制订最早的SATA 1.x标准。后来该组织更名为SATA 国际组织 (SATA-IO)。但是SATA II的名称保留了下来。由于不同厂商所推出的相关产品在功能上或支持度都有所不同,各家SATA产品命名规则有都有所差异。

由于SATA-IO并未硬性规定命名规则与功能要求,因此在推广初期也造成不少产品定位上的困扰。一般厂商在命名上,多以特定功能作为命名规则,一般常见的多以其最大传输速度为主,常见的SATA 300, SATA 3Gb/s和SATA 3G等名称,部分也有直接取用SATA II为其支持规格名称,后其的产品在硬件规格上已经相当完备,因此大多舍弃了过去的速度命名规则,加上 SATA-IO于2005年8月底的秋季IDF展中,将过去由各家厂商自行认定的SATA II内容:如3Gbps、本地命令队列(NCQ)、连结埠分享器(Port Multipliers)和接口选择器(port selectors)等,统一整合为SATA 2.5的标准规格,大幅减少了市场紊乱的现象。而在2007年第一季度,SATA-IO推出了2.6版的规范,更进一步的3.0版规范也即将在下半年推出。

折叠 SATA界面的优势仍须面对客观的现实

SATA 1.0的出现代表著计算机产业正式从低时脉并列传输走向高时脉序列传输,初始规格订在1.5Gbps,明显有著比过去IDE界面更丰沛的传输能量。不过SATA虽然提供了如此宽广的总线,但是硬盘机速度进展非常缓慢,转速与碟片密度的提升速度不够快,让SATA总线速度的提升意义并不大。

折叠 SATA界面已然成为通用的储存界面标准

很多人爱举的一个例子:在速限200的高速公路上骑50CC的小绵羊摩托车,这也正足以完全角容硬盘机所面临的窘况。以SATA 1.0的规范来看,其最高传输速度约为150Mbyte/s,而目前即使是高达万转以上的高阶SATA硬盘,持续传输速度也无法超越100MByte/s,想让SATA的高总线带宽得到发挥,就必须使用磁盘阵列才有办法,而另一个可以发挥SATA界面高带宽优势的方法,就是采用具备连结埠分享器的硬盘外接装置,将单一SATA连接埠的带宽可以均分给数量不等的硬盘使用,就目前来说,以单一硬盘而言,传输速度并不会比过去在IDE界面下具有更大的优势。

折叠 eSATA缆线接头与一般SATA缆线接头的差别

其次,虽然SATA具备了热插拔的规范,但目前的连接缆线多是设计给内接式硬盘使用,最大插拔次数仅约200次,超过此插拔数目,缆线接头便会劣化,甚至有可能造成硬盘的损坏,即使是针对外接应用的eSTAT缆线,其插拔次数依然仅约2,500次左右,与USB界面相比差距甚远,不过这方面牵涉到缆线材质与成本之间的关连,虽然理论上可以达到更高的插拔次数,但是售价能否被消费者接受也是关键。而SATA缆线虽然在宽度上占尽优势,但是长度被限制在2米以内,这对部分应用来说,也是个相当大的限制,不过这点可以藉由xSATA来加以解决。

折叠 SATA2.6版规范的加强之处

SATA 2.6版加入的技术主要是针对小型嵌入式储存或行动应用方面,这些技术内容分别包括了以下几项:

1. 可将SATA光驱安装到小型设备(如small form factor)中的内建子卡缆线以及连接器

2. 可以将1.8寸硬盘安装到如UMPC之类小型终端的微型SATA连接器。

3. 既然具备了微型连接器规格,自然也要针对这类微型连接器设计了内建或者是外接的多通道缆线以及连接器。

4. NCQ优先权加强,能让资料在复杂加载环境下,动态为资料的传输分配优先权等级,避免塞车的现象。

5. 可容许笔记本电脑关闭或不使用NCQ功能,以避免在驱动程序不完整的情况之下,拖累系统效能。

下图:SATA 2.6所制订的小型化连接界面。(SATA-IO)

折叠 SATA2.6版针对行动应用加强

由以上的加强要点可以看出,SATA 2.6版主要针对的是更小的应用,比如说samll form factor或者是UMPC等的内接与外接规格,然而此类应用,其储存装置数量备受限制,且储存装置本身的速度会因为转速等不同因素而受到影响(比如说常见于UMPC的1.8寸硬盘其最大传输速度不过20MByte/s左右,不及传统3.5寸硬盘的3分之1。)在SATA规格的导入上似乎并不是那么的有必要。UMPC本身也不可能具备磁盘阵列的支持能力,唯一可能发挥SATA威力的应用方式,就是利用连结埠分享器连接多台外部储存装置。

传统机械式硬盘的缺点在UMPC上一览无遗,不但功耗大,速度慢,容量增长速度也不快,因此异军突起的固态盘(SSD)就有可能成为SATA带宽推广上的助力。不过换个角度想,UMPC上也有可能内建Express Card界面,与SATA相较起来,Express Card在规格上的拓展、速度表现以及连接方式来看,其实要比SATA更居优势。在未来的两三年内,SSD的售价与容量仍然无法被一般消费者所接受,传统微型硬盘还有其生存空间,因此SATA与Express Card在这方面的竞争其实还是未定之数。

折叠 下一阶段的SATA3.0

SATA 3.0最大的改进之处,就是将总线最大传输带宽提升到6Gbps之谱,如此一来大幅提升了连结埠分享器与连接器的应用空间,在具备对大容量与高速传输需求的外接应用中,可以发挥其长处。而具备更佳耐性的连接测试也在进行之中,不过截至目前为止,其详细内容还不明确,不过以其超大的带宽现来看,其实已经超出了一般消费性应用的范围,而偏重于特定的专业应用,市场也小了许多。

机械式硬盘在未来很长的一段时间之内仍将继续存在,其传输速度的增长也将维持现有的幅度,因此硬件厂商势必要研发出更多种不同连接方式,才能有效消耗掉这些庞大的带宽,让消费者能够更直接的感受到数字增加所带来的好处,而不是只能着重于书面规格的宣传,无法带给用户在相关应用上的效益。

折叠 SATA硬盘问题与解决

使用GHOST做系统的备份我想这里的许多朋友都会做,但也有很多朋友,特别是用SATA硬盘的朋友,在使用GHOST给系统做备份时,可能都碰到过这样的情况,用软盘或光盘启动进入系统后,当使用GHOST.EXE命令后系统黑屏,死机了。是GHOST不支持SATA设备吗?难道使用SATA硬盘后,我们就不能为系统做一个备份吗?答案是否,SATA硬盘同样可以用来克隆,但在操作上需要一点小技巧了。

首先我们先来分析一下,为何在一般情况下系统会死机。一般来讲支持SATA硬盘主板采用的都是I865PE(北桥)+ICH5R(南桥)以上的芯片组,但由于ICH5R南桥芯片本身的限制,在WIN9X,WINNT,DOS系统使用下,其中一组IDE通道会无法使用,这就是为何我们启动GHOST后,系统会停止响应,因为此时GHOST无法判断系统中到底那组IDE可用。知道原因后,我们就可以对症下药了。一般865的主板的BIOS里都提供了一个屏蔽一组IDE通道的选项,让系统还是只认到二组IDE通道

折叠 操作方法

(以下方法均为光盘启动模式)

1、 一个SATA硬盘挂在SATA1接口,一个CDROM挂在PRIMARY IDE接口(设为主盘):

a) 开机进入BIOS设定,在MAIN菜单中选中IDE Configuration

b) 将Onboard IDE Operate Mode改为Compatible Mode

c) 在[Enhanced Mode Support On]中选择[Primary P-ATA+S-ATA]

d) 重启进入BIOS后,你会发现在MAIN菜单中只有4个IDE设备了,[Primary IDE MASTER]为[CDROM],[Primary IDE Slave]为[NONE],[Secondary IDE Master]为[IDE DISK](你的硬盘的型号),[[Secondary IDE Slave]为[NONE]

e) 用光盘启动进入DOS后,运行GHOST就可以了

2、 一个SATA硬盘挂在SATA1接口,一个CDROM挂在SECONDARY IDE接口:

只要将上面第三步中的[Primary P-ATA+S-ATA]改为[Secondary P-ATA+S-ATA],就可以了,此时系统会将SATA1和SATA2设备当作[Primary IDE Master]和[Primary IDE Slave]。

3、 如果你使用了支持SATA的主板,但没有使用SATA设备时,有些主板BIOS还是默认打开了SATA通道的,此时要使用GHOST来备份系统也会导致黑屏,所以我们也需要在BIOS里面设置一下,来屏蔽掉SATA通道,还是在第一种情况下的第三步中,将[Primary P-ATA+S-ATA]改为[P-ATA Ports Only],此时系统将屏蔽掉SATA设备,你可以将它做为普通的没有SATA设备的主板使用了。顺便提提,使用GHOST2003可以直接认NTFS格式的硬盘,做W2K的备份时方便多了。

其它型号的主板也是同样的设置,不过里面的选项可就没有ASUS的丰富了。

折叠 ESATA

External Serial ATA的略称,是为面向外接驱动器而制定的Serial ATA 1.0a的扩展规格。虽然规模比较小,但已经有相对应的产品在市面流通。

为了防止误接,eSATA的接口形状与SATA的接口形状是不一样的。 连接线的最大长度为2m。 支持热插拔。 传输速度可以达到现在主流的USB2.0的传输速度的2倍以上。    

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