又是硬盘换代时 SATA 硬盘技术篇

前言：

　　目前大多数桌上型储存系统如硬盘、刻录机等，多是采用IDE接口，这样的规格技术自1980年代以来一直被应用在桌上型系统作为主流的内部储存互连技术。

　　不过，随着科技的演进，现今的PC需要更高的速度、更强固的数据完整性、以及应用弹性，以支持更小的设计规格，储存设备接口规范也产生革命性的发展?由英特尔、戴尔、希捷、Maxtor、以及APT等厂商所组成serialata.org，所共同推广的Serial ATA规格。

　　而自2003年起，随着Intel等主板厂家在其主流芯片组的主板中将SATA规范纳入支持标准，SATA硬盘得到了长远的发展，目前已经大有取代并行硬盘之势。

一、什么是Serial ATA？Serial ATA硬盘有何优点？

所谓的Serial ATA(简称SATA)，是Intel公司和APT Technologies, Inc.、 Dell、IBM、Maxtor及Seagate等几家厂商共同制定的新一代硬盘传输接口标准。从字义上来看是一套“序列式”架构，用来对应ATA内接磁盘驱动器总线相对应。其传输方式是将许多数据位封装成一组封包，然后以比平行模式快30倍的速度在来源与目的地之间来回传送数据封包。

　　Serial-ATA开发的目的在于让使用者拥有高效能的硬盘，而不必牺牲资料的完整性，从下图我们可以比较出Serial-ATA周期备源检查(CRC)确保数据、指令以及状态接收的安全，以提供硬盘的可靠性。

Serial ATA磁盘驱动器能在总线与主机系统之间以150MB/s的速度与极可靠的精确度传送数据，且Serial ATA技术将不断地进行扩充。根据serialata.org发表的信息，目前正式公布的Serial ATA 1.0规格(2003年4/15发表)，提供的传输率为150MB/s(未来的Serial ATA 2.0、3.0就拥有高达300、600MB/s的超高传输率)，在传输性能上来看Serial ATA目前提供的传输速率不但已经高出一般IDE硬盘所提供的100MB/s(ATA-100)甚至超过了133 MB/s(ATA-133)的最高传输速率，未来的发展空间更是相当宽裕。

　　除了传输速度更快之外，对消费者而言，Serial ATA的改良接线与连结头规格，让硬盘与排线之间的整合更简化。由于排线的接点是以金手指的型式设计，所以在拆装的过程不用担心有针脚弯曲的情况，加上良好的防呆设计，不需目视就能轻易装上接头，加上Serial ATA排线更细长，较不会占用机壳内空间，可有助于改善系统散热空气的流通。

　　而在制造商部份，Serial ATA支持各种创新的系统设计，例如像准系统等此类设置，同时由于Serial ATA没有采用较宽的排线，因此系统整合厂商可轻易地在系统中配置更长的数据排线，开发出更简化或创新的设计方案。除此之外Serial ATA支持点对点传输接口，不需要跳针设定并允许热插拔，都让这项规格具有凌驾传统ATA硬盘的优势。

目前市面上各大硬盘厂商，多有推出Serial ATA硬盘，但是您可能不知道这众多的Serial ATA硬盘之中，可还是有些规格差异的。一般而言目前的Serial ATA硬盘约可分为两大类。一种是桥接式，顾名思义是以桥接芯片来控制Serial ATA硬盘，这样的硬盘以WD、Maxtor为主要厂商。另一种是原生式，也就是Serial ATA技术，建置在控制器中，这样的型式的硬盘，如Seagate其产品线下的 Barracuda 7200.7便是采用这样的规格。下面我们就针对这两种形式的硬盘作一番说明。

1.桥接式

　　这种方式是使用“桥接器”解决方案，硬盘制造商利用插入一套数据序列化/解序列化(de-serializer)功能，透过内建的ATA接口在数据传送或接收之前执行这项功能。这样的方式会受限于ATA控制的速度进行传送或接收。由于序列功能并非与磁盘控制器链接层与传输层相互串连，而以独立的功能负责为平行控制器转译数据，因此仅能以平行式控制器的速度100或133MB/s进行传输。

Marvell的88i8030桥接芯片

　　由于并行接口存在的历史过长，现在许多设备如主板还是以并行ATA支持为主，不可能一下子就把所有并行接口都换为串行接口，采用桥接方式实现串行ATA成为了硬盘厂家的折中方法：既可以适应市场需要，又可以节省成本。

　　目前硬盘上常采用的桥接芯片是Marvell 80i8030芯片，这颗芯片在目前的SATA硬盘和早期的SATA主板、SATA控制卡上很常见。不过这种方式的主要缺陷是对串行ATA的速度影响非常大，实际传输率也只能达到70MB/s~80MB/s，只能达到150MB/s的带宽的一半。这样的串行硬盘性能上不仅不如原生串行硬盘，甚至还不如并行硬盘。

2.原生式

　　也就是硬盘直接就以Serial ATA设计，这样的处理方式不仅将Serial ATA技术建置在硬盘的实体层，更应用在控制器中，理论上能以150MB/s的全速直接从硬盘向主系统进行数据传输。

　　如希捷的7200.7 Plus硬盘便是真正的原生SATA硬盘，采用LSI LOGIC芯片，无需经过桥接和串行到并行数据的转化，加上结合智能型指令主队列的技术，让Seagate的硬盘在产品的基准点上比桥接式Serial ATA来的有优势一些。

7200.7 Plus硬盘上采用的原生SATA芯片

二、选购SATA硬盘要三思而行

　　虽然目前SATA硬盘种类、价格方面与并行硬盘之间的差距已经不是很明显了，但大家在选购SATA硬盘前，最好考虑以下三个因素。

1、平台是否支持SATA硬盘？

　　如果你要选择SATA硬盘，首要条件就是硬件平台支持。目前对SATA设置的支持主要通过以下两种方案来实现，大家可以根据自己实现情况来考虑：

主板直接支持

　　其实主板支持也有两种方式来实现，此前主板厂商主要采用Promise或是Silicon Image等SATA接口芯片来让主板对SATA设备的支持。而随着支持SATA设备的南桥芯片如Intel的ICH5(R)、VIA VT8237以及SiS964的推出，支持SATA设备已经成为了主流主板的标配功能。

通过SATA护展卡实现

　　鉴于早期的主板并不支持SATA设备，因此厂商针对这部分潜在用户推出了通过PCI接口的SATA扩展卡，配合SATA硬盘组建SATA系统。但此类SATA扩展卡价格较高，而且由于受PCI总线的制约：PCI总线位宽为32位，运行频率一般为33MHz，故此仅能提供32×33/8=133MB/s的峰值带宽，同时硬盘还要与其他PCI设备共用PCI总线，因此Serial ATA总线理论上的150MB/s带宽实际上难于达到。

相对普通用户来说，显然第一种方案显然是既省钱又方便的。如果你的主板并不支持SATA设备的话，如非很必要，仍建议你考虑并行硬盘。

电源是否支持

　　除了需要主板支持SATA设备外，还有一点要大家需要留意的：电源是否支持？相对大家都很熟悉的PATA而言，SATA体系的结构的改变也体现在电源插口上。由于SATA需要3.3V、5V和12V等多种电压，每种电压有3根相关定义脚，再加上地线5根和1根保留脚，加起来串行ATA硬盘的输入电源线就需要15个针脚。这比目前并行硬盘的电源脚数增加不少。

虽然其接插方式也改为更人性化的L型盲插接口，但宽度比PATA宽了许多。因为目前大部分电源都来不及提供这种串行硬盘专用供电插头，所以使用SATA硬盘的用户还必须自购一条转接线才行，稍嫌麻烦。不过，日立、迈拓等部分硬盘厂商通过在硬盘电路板上设置转换电路，实现了L型盲插接口和传统4针电源接口并存的方式，免除了用户联结电源时的麻烦。

2、超频玩家要三思？

　　虽然在性能上SATA硬盘较并行硬盘具有优势，但SATA硬盘对应用环境的要求(如外频)也要比并行硬盘要高：如果你的系统运行的非超准外频下，系统会常常出现找不到硬盘、启动文件损坏等的问题。

　　虽然时至今日，硬件的发展出现了新的变化，很多新型主板出现锁定AGP/PCI频率的技术，已经没有标准和非标准值外频之分，只要你的CPU和内存主板够强劲，其它设备都可以安全地工作。不过这个技术对于SATA硬盘来说，就行不通。因此，如果你喜欢超频的话，希望你在选择SATA硬盘前要三思了。

3、入门者三思？

　　此外，就目前的主板上使用的实际情况来说，相对于大家已经十分熟悉的并行硬盘的BIOS设置而言，针对SATA硬盘方面由于增加了有关SATA的相关设置并且通常具备多种模式可供选择，因此在BIOS设置变得有些麻烦。

　　而且在操作系统方面对SATA硬盘的支持度还不是很完善：即便是Windows XP中并没有整合有SATA硬盘所需要的驱动程序，需要用户自己动手安装。这对入门者来说仍有一定难度。如果你是一名入门者，在这里我们仍建议你考虑并行硬盘。