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小 发表于 2007-6-19 21:22 只看该作者
Serial ATA技术以及Seagate Barracuda SATA V测试
从去年开始串行ATA（Serial－ATA）技术受到人们的关注。我们现在手上拿到是希捷第一款串行ATA硬盘。它和以往使用并行ATA（PATA）技术的酷鱼V硬盘在性能上有很大的不同。为了清楚的了解酷鱼SATA－V的性能，我们把它同以往的酷鱼V，IBM120GXP，Maxtor D740X－6L做个比较。 3 x+ D5 D% B: o
! K T6 s$ ~6 N% J# r
( }+ I+ |2 E4 f5 o! p$ K. s
% P u, q# H/ D+ I# B 0 ?7 G) f# F! Q% `, N9 p
' Z$ o' K* G# {0 J9 D" P
串行和并行的接口结构不同（上图）。左边红色的就是串行线，它比我们通常使用的并行数据线要窄很多（图中间是传统的并行数据线）。所以人们很难直观的相信这种窄数据线的传输速率要比并行数据线高。电源线（图右）和一般的电源线相同，不过接口似乎没有普通白色的电源接口牢固。 ( O5 s6 t4 y& W* D5 W% w
+ ]% b* }( ^! v2 L2 r
从技术的角度来看，不仅仅是硬盘方面，整个PC系统都开始从并行的ATA或者IDE向串行的ATA接口过渡。有些DVD制造商已经开发出SATA接口的DVDROM。
; k d# k0 ^# u% t: K: _4 p
& O: x3 C" b9 i" D. J串行总线 : {( y1 c3 w( v1 ~
8 N" T1 c) B8 I1 h$ q: e) Z( z
SATA技术目前受到许多争议，而且许多人还不是很了解这总串行技术。除了技术的原因之外，人们很难相信这种狭窄的数据线可以快速的传输数据。人们普遍认为，数据线越宽，排线越密，数据的传输效率越高。一般来说，这个观点没错，但是串行ATA接口却是个例外。
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: E& j @' M( M' E 简单的说，并行接口要在不同信号间（读写信号）不断的切换，并行接口的频率受到一定的限制，所以传输的速率不可能提升的很高。因此在IDF2000（英特尔开发者论坛）上，英特尔公司当时已率先提出了串行ATA的概念。当时主要的想法是——传统的并行ATA接口类型虽然还有一定的发展余地，但并行ATA所支持的最高数据传输率不可能无限制地提高，而随着用户对硬盘接口带宽要求越来越高，必将会有耗竭的日子。因此，英特尔公司考虑干脆另换一种数据传输模式，Serial——ATA。 & W0 `7 R3 Q0 Z
" R `* M7 F& A5 Z# y8 A Serial ATA 1.0即第一个正式版于2001年正式确立，而在2002年初Serial ATA委员会又公布了第二个正式版的Serial ATA串行标准。我们从Serial ATA委员会那里只得到了Serial ATA1.0的技术白皮书，而Serial ATA2.0的更多技术细节就无从得知，至于第三代Serial ATA由于目前还没有正式确立标准，因此不确定因素显然更多，不过它们大概的技术特征情况在Serial ATA1.0白皮书中已经有所体现，如表1所示。目前Serial ATA委员会成员包括APT Technologies,Inc、Dell Computer Corporation(戴尔电脑)、IBM Corporation、Intel Corporation(英特尔公司)、Maxtor Corporation(迈拓硬盘公司)和Seagate Corporation(希捷科技)这六家 。 9 W( e# G( _2 [# U3 p# I2 Z
( v. S- V: i# E
3 s: N% j+ @) q) c ) v$ ?1 B% P/ h) g
* I! G! J" T: w9 |/ M. I4 @ o- J5 s8 x5 i3 `- ?! h
(a)设备信号连接器； # a6 S9 O* T r' D1 r
(b)设置电源连接器
5 {- T3 q6 j7 h5 l. I: r @(c)信号电缆连接插座，与(a)配套； - f+ I! |8 H2 X6 x* w! C; o% w
(d)电源连接插座，与(b)配套；
# Y# I9 ]* j% E* \) E- j(e)信号电缆连接插座，与(f)配套；
- b4 V N- Z; d* a( m1 u(f)主机上的信号连接器 6 z& }& J5 E" ~0 Y7 O
(g)主机上的连接器插座，直接与设备(a)和(b)连接。
- j% z3 z( B. w2 K& T+ s4 F! ~# X( y6 @4 U) z% }0 ~/ }+ ?
# \) a# i+ D" t. N0 E
/ G9 q/ R2 c' q0 b' T, f
8 e3 M2 j7 u; H* ]* r5 y
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+ y- P6 `* q* d( `, t7 m+ m7 A( t, V
9 Q5 Q" u& I: H1 W1 y+ Z
1 C' p1 F# m. K# G5 m) M- L% Z! J* |
& j% R! r8 k$ J5 ]' L
8 {4 J) Z% a/ k4 m5 ~
+ q: M& R p% b* q; f" }" y$ I' e& b# R1 t+ q/ D
Serial ATA发展蓝图(数据来自SerialATA1.0白皮书)（表1）
0 I- |# Q/ A6 R2 p: J# `" ?2 \/ L2 s! ~( r# D. K% v6 _, H/ X
& R& m# E! f5 ?5 r; w9 c) _* l
& Z/ K0 C0 j! {9 V
. g' r" J3 F% A, ]3 ?
) `: q; C- C/ E技术特征 / ?+ f) ?. d, X/ c. u0 Z4 c$ b0 i: w
! N5 G4 ~2 g0 S
* c) U* T$ ]" j+ V0 Z6 D) M
/ j8 a3 ]- s: X2 n" L& L6 S第一代
/ Z- l* P k2 j6 T: p! G; V' G3 G7 l( O4 _3 K
2 a" G" y: D9 s* F$ ~" h3 _. {/ ~8 c
第二代 3 u( i6 P4 i5 g8 y+ ?. G
0 p7 Z! i! W- w
3 w0 w3 e8 l6 K6 b0 P; X) e: N/ i! [
' ~5 O- N1 G' [第三代
7 X ?3 n, A' z0 O8 Z( N# Y2 g6 y: _* S l! R" p( q2 V* p
8 V+ @2 c8 C- G) v; g1 T( m& j; n) D7 Y
) ^. D& H" x, T& t9 P4 `+ e2 Q
" D9 r; Q0 X/ E: Y: |6 Y
, Q+ M+ d# o$ R) D0 X' Q近似速度(8B)
% c% I' g) b5 @$ A4 j( f$ T+ N4 `. T8 H' S H% B
. |5 U3 @6 o: ^2 X1 x
# U/ k1 B/ o/ i+ V( _
1.2GBits/s(150MB/s) + q- F6 W% s5 j- z3 r4 e# _
/ j3 `+ R) C5 y' }: y% u$ @& P% x
# |+ c# a" d) `6 f7 X! b
9 h) y6 i. v" o6 ]2.4GBits/s 3 w2 q& E2 \( G
, ~) u' p7 a" R
% D2 u9 S" C: V/ Q6 y- R
9 C: O4 A- L, X4.8GBits/s
. X* f* e- ?( @1 z. N2 J+ ~ ^: L+ y9 v; }. d7 {* d
( x) z+ O. x6 ~+ f: _
+ l. n6 |* d. H0 Z& k, `9 o
4 g7 l) U( M, I- ~9 r7 |1 p7 S
# i8 Z0 g6 g0 r" _3 U, w9 ]( X7 M近似速度(10B)
$ q" j& v3 O! D9 f& G8 ?/ Y
6 Q: c" I' d9 f2 i; k
6 c' t' e# J+ y5 g
- N' z" C" _0 h& P' q, S1.5GBits/s 2 P- ~* r0 G; a. x) @" B) g9 v
! @- s1 w [' R/ F
% ?; m4 F: X% H3 v& F$ F* T& A
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" r9 b" i0 F8 p+ c) S0 z
7 H9 V( |/ K# |- _( G( n0 u9 ^+ b* `! ?
6.0GBits/s
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6 W- m- M' i9 k2 b2 o+ D
; A) l* Q4 c% ]- Z. r$ h1 L% z, }+ E7 n) h) Z2 J5 a. c
( n1 U; M' W0 ]2 @8 K
推介日期 9 f# Q9 F' k( e# v
) Q/ X; }1 `" Y3 p0 }- n% T7 h
+ f' ]+ Q( W! e0 K1 I2 Q7 S
D3 C( c6 Y7 c% h7 j: D- v1 _2001年年中 7 A9 P4 _" c3 F- |) X6 M# r6 r
. c3 S" A( g, S# N
) [/ r/ e3 s- Z) |3 }
: j6 q* l, p3 @' ^7 m6 O
2004年年中
" l9 {6 ^' U4 n B* l0 Y3 ?( ? ~
" k0 _& c1 ~7 x# x' @4 V+ \# j- S& A$ a6 b* M
! D% y+ @3 r5 h O2007年年中 o( N3 K2 U/ u( ^. {
2 \7 Z3 d5 y$ U) e2 t' t
% M0 D W j& E8 G3 ?
: ? L. M4 }: B/ M( c3 o% F$ v/ r' c- H) n; k B
- {; w) @0 V& i/ E: b8 e接口组件 3 m6 m2 F# [- }7 i
2 m/ s2 u$ L) n3 u! K: ]4 n7 r
% F; T s* H2 P! p/ w
$ }( Q8 ~7 \; ]" @- _如图2所示 ; u; D' z# L& w" _, V3 K2 `; k
$ d" Q/ T$ o) B" j
0 g. u) g- n/ f5 m y- ]
8 Z0 ]8 x, k# d, E: l% c与第一代一样 / F3 p) q3 I- V. e/ x! |
) g" ]2 Y% G+ ~
+ A, f% t$ f: `- t' |
. t: A* [/ Q: H$ d3 b1 F未定,可能会所有更新 6 N- P' Y2 e( {8 V7 B' l3 f6 g# h
- c z0 O* T) Q6 S# t
4 p1 z/ k- O; [" J& _
3 N3 r" }' ]+ w1 R& J
1 ]0 U7 s: g" W7 s1 m: j
% }8 h9 O1 d+ K# [8 O连接电缆
7 }8 l/ N7 V9 X( v7 x' _+ a' ]: v' L! z
7 d* M$ ^* I: R: Q8 \" W: K
4 P6 z/ `5 b$ d3 L/ s, e; Q' O* F如图2所示(0-1米) 6 W% D1 H* ?5 p: b( M
+ f ?" |" O/ X; U8 n. F' \
' f! k) V- y/ k) N
' _9 k( g; g1 a9 r
与第一代一样
8 s& S6 ?( ]- v7 Q7 b# j
, j! B: y* C1 c6 x; t' \, ?
" O; }* a' i* k/ ?3 N) k8 y& f% j
9 E- ^' \) ~! G% |) k未定,可能会所有更新
9 m: z. Y, e- W/ ]- W/ b" E
1 _, f3 b2 ~; f
8 ^# z6 v7 _" O5 j8 z
* K. `" Z5 ?: G$ {1 N, h
% P$ Y! n6 e( R2 \1 n
6 ]- `) @$ `) d. N8 ]% J F信号兼容 * r, D8 N+ k" m
) E. b. K4 ~! |* x7 w# I/ k4 ?) v' @& `" l
( ?9 t- \. l" Z $ b# g- N1 i e9 {. F
6 h# n. x4 m5 N; h" G" g% Y' `; Y6 \! X. e
8 c! h! ?7 W. l+ O/ M! O
与第一代兼容
$ B' B" l$ k+ X$ z8 a6 n# O4 e! y* p
( @, G! s- C. C* @4 i1 l% B. }
0 W1 s) j, A/ C1 p5 v+ F
可能与第二代兼容,也可能会与第一代兼容
: v, Y( \, W5 D2 K
( W" |& t$ q7 i: j7 }/ \! R
/ [9 g1 i0 E( K: t& j/ e% x) c$ c" H- |2 p( S) l8 o! R: m
& C) l" M4 O( t
; |6 j& ^( u; N; a _3 y7 A" x
- M1 c) Z1 J. E" N: D3 \# P4 u# q3 T# F4 ]6 |+ y; u2 i
% J y# ?# T. Q" Z* h7 k
+ X/ {- [6 v H7 E2 e+ V& C% L5 |1 W" `' N
- p1 s1 C4 i v2 R* X1 J) u
1 B ?0 @" d0 q8 M( _6 U; H
' w0 Q; `; c; `9 i+ e串行ATA与并行ATA的技术特征对比（表2）
' _) {: ~( M. v# z7 O* M w) u8 x8 Z, i# Q. }
+ ~+ V& e) K. Y1 I
4 h: w' R8 k9 p: h5 y( ], M/ D Z$ }3 c, J
. @" J3 {( T3 O
技术特征 8 B4 r. a# i! _5 ] [1 `1 b2 P
. I4 s- G5 M/ i e5 B: B
( {! z# i2 M! ]! `" o
9 g; ?1 u7 Q p$ m- d# ]3 ASerial ATA1.0(串行ATA) / G4 f7 O6 w. h( k) n. p9 C9 g
$ ]( l- e% g, s9 }, D4 d
7 e* ?1 g; z6 U$ s* x) B. @3 }, f( r3 _; b l3 |7 F9 P1 P
Parallel ATA(并行ATA)
2 r& k6 ]( t1 Z' j- k
/ c0 }2 t \( K: R3 m- k- N+ g0 x) m% Z' D
+ C, K7 w% y. y
# \! Z. h, S& |5 k5 p# K
, N! @( {" C) O6 Q, J1 B$ l" P最高数据传输率 : z. r) Y$ U3 k& D7 T5 v
! {4 G/ d5 E- x- C
' _# @& I0 H0 ~6 N
4 W* Y* U, p6 O' D- g, r4 u! H5 e150 MB/s4 t+ i3 S3 n" _! K
(SATA3.0中最高可达600MB/s) + c' O. @9 ~/ ?# n3 l2 O
% x6 s, @/ r" L8 ^9 h- S6 c b9 u
; x# D3 r2 }- a2 z# Y* G: A! I
133 MB/s g( f' {' ~5 g8 K" U1 Y E
(这是ATA/133所能支持的最高值) 3 A& F! w) ^( Z
1 u& y* `: T5 _& D5 F
1 H4 L( ]- F0 T0 r! d N. D# I. c$ k+ G6 i# D0 |
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使用电压 3 |3 Z. R, ]! |: n' d2 Y
1 w4 T9 ?" t6 A( ^
/ w# e! n S" C& ]$ |! O
) x8 K! W4 o% e12v、5v、3.3v
7 C% t' P4 n7 ]2 ?
7 d. `# u; |. X7 x4 j" O) _. ?* h: ?4 [: ^1 G
8 \1 b) V* O8 n+ ?+ R5 H
12v
- Y3 i$ e7 ~4 s
6 V; f# H1 d/ ?' q3 C) D
/ A; e( x! e6 S: ^1 D' k: _
% X" ~% B+ j, s$ X5 M3 Q: {" z- L" I+ ]
# L; ?/ f' E$ ~# ?3 Y9 D3 {接口组件 ! @+ x& \$ h9 C8 u: |4 Z+ l! w9 I
1 e7 h/ B% y2 ^$ J4 V$ y# `
$ L/ g- ?( W1 l) N& a# P9 p `
7 Y) s8 `# Q9 b( F如图2所示 : R- S% S, r; ~3 s2 _7 h1 X" ^
" e6 l8 Z p+ T2 w/ r! z, r+ ~. {: U9 J& i* w3 J% r
3 X7 g& C- z& \& E
6 E; c8 j1 a8 Z0 t1 q, s
( _7 U( Y8 a, q
+ M2 D8 r; `9 Y$ ~- @
+ `8 v; p' ?- T, N8 _9 T- a! K3 Z: k/ P1 o, c# D+ P0 E( ^6 o
6 p0 j; {2 i6 K$ C2 j
连接电缆 ! H7 u6 o! U- H3 G
0 P/ X' A# P2 K. ^! Y9 q2 o
1 Z& f8 Y) W4 I* k5 T$ O
# \# p1 r& e6 s# J0-1米长的连接电缆
) v/ f* i& `* K9 g9 p2 S4 c. ^
' L* v4 Q5 C; s6 \0 U j: j! d: c5 j% l( K3 L2 B ]8 x# _* A
q4 b, L8 H1 ^1 b! B# f4 @5 h9 k40针80芯电缆 # q& j4 b$ t) v2 S! C
: Y9 [5 n2 ~6 \4 F& m o x* i% Y3 q6 n; F, b+ j$ q
) x- C, L8 z4 `2 ?; w. ^0 h6 r6 f; g/ Y& b
( b; w& D* ]& q
: a8 g7 ^( S5 S+ L% q+ A" |4 t
数据通信模式 3 X* t; c5 W0 M7 W4 G$ |- ]
6 ^! Z& |5 {, B% n8 K' W; f
- p" P4 ], Q. w: e/ Z) O; z9 {
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9 t; X3 F* s- K. ^. _& q$ C X, C" ^; F
; K9 k2 E `2 [; C. a
: R( \1 N/ ^8 e$ |1 r# r信号并行传输 5 b8 P$ ~5 B0 `! t8 H7 x
+ C8 F O `) _4 K2 Z% P7 I8 v7 n1 J v9 s, j+ ]2 H6 P
8 c& X; Z) g# [7 o
1 F3 Q% ^+ d/ j. x
# z! u5 Y" F" p; h" M) i& `0 @连接模式 , A3 B8 Y6 u$ S8 C
6 Z; z) |4 N6 d' T+ @2 A/ {' I& O5 ?& t' H [: k6 R( y3 p X
6 p4 w: W% J0 j% v- E如图4所示
$ G5 L, E* _; U" o* c6 `& i+ ]2 H, F& m) p7 O) E
+ C% Y; a0 h$ k1 e! Q6 y
9 `" c% {5 n4 f) B* B! a如图3所示 E5 P3 _1 R9 w7 O: F! \+ C! S
& f* q$ h* p9 p! v性能疑惑 ) b9 X8 m7 W1 H+ W' B
; [5 |! A0 `9 h! d4 ?; c 尽管150MB/s的峰值速率可以让用户感到”飞“的感觉，但是SATA现在市场低迷的主要原因是， Serial ATA有一个非常严重的兼容性问题。由于Serial ATA采用与Parallel ATA完全不同的数据传输模式，它们之间自然无法直接通用，除非额外加载一个类似转接卡之类的控制器。而且SATA的兼容性问题，将会使现存的10亿个并行ATA设备以后无法直接在串行ATA系统上正常使用。
# }$ c; ?" x% y- Y9 p& x9 ^! x3 S' a/ g
一般来说新的技术往往能够在现有的设备上发挥其最佳的性能，但是SATA由于兼容新的原因SATA硬盘在现有系统上的某些测试结果不尽如意，其中一部分的原因是因为某些测试工具是基于并行ATA开发的。 ! X! s( V c" ~, \* Q% b0 ^
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接口性能和DMA ; C. S+ w+ S5 Z
& ]! ]# q9 O. \% E8 J! W2 ]$ U 不同的内部接口的传输速率是不同的，如UATA66，100，133都是不同的传输接口。我们通常说的最大传输速率往往是指硬盘的“突发传输速率”。“突发传输速率”受限于接口的时钟频率。例如UATA100的标准时钟频率为25MHz，UATA133的标准时钟频率为33MHz。如果使用DDR传输协议的话，UATA100和UATA133的传输速率分别为50和66Mbps。总线的宽度是16位（2字节），所以传输的峰值速率就是：频率×总线宽度。 / l) {$ a0 C+ A. K- P; H
& \ p5 F# S# [. \9 R9 F 如上所述，串行的ATA接口对“读”“写”使用不同的数据线，接口信号不用来回切换，那就意味着接口1.5Gbits/秒的信号速率就能实际达到1.5GHz的接口频率。而且系统可以方便的管理两条独立的数据控制线。而一般的接口的“读写”数据线都是复用的。 / O) a$ b7 [/ I0 d1 Y* }7 j- L
1 `% @- g G' |, E3 }! m1 V/ X* N
除了“最大传输速率”外，影响硬盘性能的还有一个主要因素，硬盘和总线控制器（HBA）之间的通信过程。并行的ATA的速度受到限制是因为它主要是由总线控制器来控制，所以传输的模式是被动的。这种被动的模式称为“第三方DMA“在DMA的传输模式下，磁盘必须等到下一个时钟周期才有可能获得控制总线，从而进行数据传输。 - @$ E5 ?) e5 g
0 L+ E$ C. F0 B- I$ ]8 i: p$ Q
而SATA的传输模式却是“第一方DMA“，即它完全由接口卡上的逻辑电路来完成数据传输。它不必等待时钟周期和控制总线，几乎能够达到100%的传输速率。
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