串行ata技術(shù)詳解及其應(yīng)用介紹
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前言
數(shù)字內(nèi)容已經(jīng)滲入到當今社會的方方面面，從MP3文件、數(shù)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(wù)金融信息、電子郵件以及家庭或者商業(yè)資料。數(shù)字內(nèi)容已經(jīng)是無處不在，而用戶則仍然希望多多益善。這種數(shù)字信息爆炸已經(jīng)迅速消耗掉了可用的硬盤驅(qū)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(chǎn)生了5千兆(或者50億GB)的原始信息，而這個數(shù)字是此前三年的兩倍。這些信息90%以上存儲在磁介質(zhì)上，同時它們還保存了大量的拷貝數(shù)據(jù)。在典型的壓縮模式下，一張數(shù)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(nèi)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(guān)鍵。
這種用戶想要保存的數(shù)字信
目前的外部存儲解決方案
目前，這些外部驅(qū)動器通常使用一個USB或者1394(FireWire)接口連接到大多數(shù)PC上。這是因為內(nèi)部磁盤驅(qū)動器設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備。
不過，那些使用USB或者1394的外部驅(qū)動器，實際上還是同原來那些IDE驅(qū)動器一樣，不同的是它們帶有一個轉(zhuǎn)換芯片，用作從磁盤驅(qū)動器上的ATA接口協(xié)議到用于連接的USB或者1394協(xié)議之間的翻譯轉(zhuǎn)換。在PC之內(nèi)則進行一個類似的逆向轉(zhuǎn)換，讓計算機僅僅像對待一個內(nèi)部驅(qū)動器那樣識別外部驅(qū)動器并與之對話。此外，驅(qū)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(qū)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(diào)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(yīng)該完全占領(lǐng)所有的臺式機與筆記本HDD市場。”
表1提供了關(guān)于USB 2.0、1394a與串行ATA這三種接口的原始接口速度與數(shù)據(jù)傳輸速率的比較結(jié)果。雖然有更高的1394速度計劃，但大多數(shù)上市的普通磁盤驅(qū)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.ex-cimer.com/article/172839.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(qū)動器讀取、寫入數(shù)據(jù)在內(nèi)的傳輸測試中，限制因素通常來自驅(qū)動器本身，也就是磁盤驅(qū)動機構(gòu)能夠從旋轉(zhuǎn)磁記錄盤片中讀取或者寫入數(shù)據(jù)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(qū)動器能夠使用內(nèi)存來緩沖存儲一些待寫數(shù)據(jù)，所以寫入速度可以更高一些。如果將驅(qū)動器連接到內(nèi)部，并行ATA接口也可以獲得類似的性能數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)傳輸速率，在某些情況下數(shù)據(jù)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(qū)動器語言數(shù)據(jù)翻譯成一個
在考慮到突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸速率時，原始接口速度的這種差異更為明顯。當從磁盤驅(qū)動器上的緩沖存儲器中直接讀取數(shù)據(jù)時，可以形成突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸速率，因此沒有出現(xiàn)通常數(shù)據(jù)盤片讀取的機械限制。在這種情況下，串行ATA的突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸速率將比USB或者1394的速率高出將近三倍，這將接近預期的原始接口速度。
對于那些經(jīng)常在外部驅(qū)動器上訪問數(shù)據(jù)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(qū)動器的時間則需要超過一分鐘。
串行ATA磁盤驅(qū)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(nèi)部磁盤驅(qū)動器接口，這些驅(qū)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(qū)動器的成本。這些驅(qū)動器實際上能以“原樣不變”的方式在外部應(yīng)用中使用，而不需要一個昂貴的協(xié)議 轉(zhuǎn)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(qū)動器解決方案的最終成本之中。如果一個ATA驅(qū)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(zhuǎn)換
2002年，隨著基于PCI的串行ATA主機控制器與串行ATA磁盤驅(qū)動器的實用化，從并行ATA到串行ATA的轉(zhuǎn)換初現(xiàn)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(qū)動器與光盤驅(qū)動器二者均已轉(zhuǎn)換到串行ATA上來為止。分析數(shù)據(jù)（如圖1中的組合圖表所示）顯示，2003年串行ATA磁盤驅(qū)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(chǎn)量將會占到驅(qū)動器總產(chǎn)量的85 %左右，并且，并行ATA將會在2006年基本消失。
對于那些經(jīng)常在外部驅(qū)動器上訪問數(shù)據(jù)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(qū)動器的時間則需要超過一分鐘。
串行ATA磁盤驅(qū)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(nèi)部磁盤驅(qū)動器接口，這些驅(qū)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(qū)動器的成本。這些驅(qū)動器實際上能以“原樣不變”的方式在外部應(yīng)用中使用，而不需要一個昂貴的協(xié)議 轉(zhuǎn)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(qū)動器解決方案的最終成本之中。如果一個ATA驅(qū)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(zhuǎn)換
2002年，隨著基于PCI的串行ATA主機控制器與串行ATA磁盤驅(qū)動器的實用化，從并行ATA到串行ATA的轉(zhuǎn)換初現(xiàn)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(qū)動器與光盤驅(qū)動器二者均已轉(zhuǎn)換到串行ATA上來為止。分析數(shù)據(jù)（如圖1中的組合圖表所示）顯示，2003年串行ATA磁盤驅(qū)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(chǎn)量將會占到驅(qū)動器總產(chǎn)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(yīng)商的芯片組發(fā)展進程計劃正在推動這種轉(zhuǎn)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(shù)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(qū)動器連接的專用主機、未來的速度提升空間( 3 Gbps規(guī)格現(xiàn)已可用，而且3 Gbps接口已有展示產(chǎn)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(qū)動器將緊隨硬盤驅(qū)動器之后轉(zhuǎn)用串行ATA接口。少數(shù)光盤驅(qū)動器現(xiàn)在已經(jīng)提供一個串行ATA接口，而且在明年或者后年更多的光驅(qū)將會做出轉(zhuǎn)換，因為芯片組將不再支持并行ATA。概括來說，光盤驅(qū)動器將在硬盤驅(qū)動器市場采用串行ATA大約一年之后進行轉(zhuǎn)換。
新的連接器與電纜需求
在最初的技術(shù)規(guī)格說明書中，串行ATA主要是用作PC機箱內(nèi)部硬盤驅(qū)動器的替代品。最初的電纜技術(shù)規(guī)格說明書描述了一個設(shè)計用于內(nèi)部使用的1米電纜，它不具有關(guān)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(qū)動器的需求趨勢日益明朗，串行ATA工作組開始調(diào)查對更適合外部驅(qū)動器的新電纜與連接器的需求，并制訂出一個新的技術(shù)規(guī)格說明書來滿
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