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SATA的誕生

從人們熟悉的ATA33時代開始，到ATA133時代，雖然硬碟接頭速率的提升給存儲速度帶來了一定 的效能提升，但是從技術底層來看，這些都是使用了並行傳輸模式。可以說，這些方式只能算是在舊有技術上的改進。不過，到了目前的時刻，傳統的並行傳輸模式 卻面臨著有史以來從未有過的巨大挑戰。我們知道，隨著工作頻率的逐步提高，對並行傳輸模式帶來的最大影響就是信號的干擾問題，雖然從ATA66時代開始就 已經改進了信號線，在原有的40針信號線中加入了另外40針地線，但是這種方法到目前為止也已經走到了盡頭。可以說，在目前的情況下，在並行傳輸模式上再 做的任何一種改變都很難使效能得到進一步的提升。傳統的並行傳輸模式在經歷了輝煌和長時間的發展改進之後，終於週到歷史舞台的終點。

為了解決這個問題，早在2000年2月，Intel就在IDF論壇上第一次提出串行 ATA（Serial ATA，簡稱為SATA）技術的設計構想，隨即成立了制定與推廣Serial ATA標準的官方組織串行ATA工作組，工作組的成員包括Seagate、IBM、Dell、APT、Maxtor、Quantum等幾家主要存儲技術提 供商。同年12月，Serial ATA 1.0版草案正式公佈，規定Serial ATA 1.0的速度為150MB/s，這已經比現有的ATA133的接頭速度快。

與並行ATA（PATA）相比，SATA採用了更低的信號電壓、更少的引腳，並且在信號線和接頭界面 上進行了改進。在軟體方面，SATA保持了對PATA的相容性，它可以透過轉換器（即橋接晶片）來提供對並行ATA硬碟和ATAPI設備的支持。雖然目前 硬碟市場依然處於PATA和SATA共存的階段，但是在一年之內，就會完全過渡到SATA的天下。

SATA的主要特點

　

首先，由於SATA採用的是點對點的傳輸方式，使得用戶在使用SATA硬碟時不再需要設定硬碟的主從盤，而直接每個硬碟對應一個資料通道直接連接系統。

其次，SATA 1.0的標準規定，符合SATA 1.0標準的硬碟的接頭傳輸速率為150MB/s，這已經可以滿足目前普通用戶對硬碟存儲速度的要求。為了日後發展的需要，未來的SATA可擴展到2X和 4X的規格，相應的傳輸速率則分別提升至了300MB/s和600MB/s。

除了高效能，SATA在資料可靠性方面也有了大幅度的提高。SATA可同時對指令及資料封包進行32 bit CRC循環冗余校驗，可以保證資料和指令信號的完整性和可靠性。同時，由於採用了LVDS信號技術，其內部信號的低電壓也帶來了低功耗和低電磁干擾，從而 使得信號更加穩定。

相比傳統PATA的45厘米的信號線長度，SATA的官方標準信號線長度為100厘米，而且還可以更長，這樣就給用戶帶來了更大的自主空間。這也從另一個側面反映了SATA的抗干擾性。

最後，SATA硬碟還可以實現熱插拔功能，不過目前為止還沒有操作系統支持這項功能，人們還要等到微軟的下一代操作系統Windows Longhorn面世後才能享受到這項功能帶來的便利。

SATA控制器的工作模式

如上所顯示，有四種方式能夠實現系統對SATA的支持。

模式A：主機板和磁牒上都採用SATA控制器，並且傳輸程序中也使用SATA模式。這種模式才能稱得上是真正意義上的SATA，效能也最好，同時也能享受SATA帶來的所有先進功能，如熱插拔等。

模式B：主機板和磁牒都採用SATA橋接晶片，把PATA的資料轉換成SATA的資料進行傳輸，如此說來這種方式當中惟一使用SATA技術的部分就是資料傳輸程序，顯而易見，這種工作模式為效能最差的一種。

模式C：主機板使用SATA橋接晶片把PATA的資料轉換成SATA的資料，再通過SATA的傳輸程序與使用SATA控制器的磁牒相連。

模式D：與模式C相近，只不過這裡是在磁牒上使用SATA橋接晶片把PATA的資料轉換成SATA的資料，然後再通過SATA的傳輸程序與主機板上的SATA控制器相連。這種模式與模式C一樣，都是折衷的一種方法。

分析來看，模式A和模式C都需要SATA硬碟在內部集成SATA控制器，但是考慮到目前SATA硬碟剛剛上市不久，廠家無法在第一代產品中都集成這種SATA控制器，所以，目前市面上的大部分SATA硬碟都無法滿足真正意義上的SATA硬碟的定義。

模式B和模式C所需要的硬碟則更容易實現一些，在傳統的PATA硬碟上加以改裝，加上SATA橋接晶 片，使PATA資料轉變為SATA信號再進去行傳輸，如此便可以實現並行轉串行的轉變。目前市面上的大部分SATA硬碟都是使用這種方式，在硬碟內部增加 一個SATA橋接晶片，使之產生的資料轉變為串行資料，然後再採用串行資料口進行傳輸。當然，用戶也可以通過外加的SATA橋接晶片使PATA硬碟轉接為 SATA硬碟。

從另一個方面進行分析，模式A適合集成SATA控制器的主機板和同樣集成SATA控制器的SATA硬 碟進行搭配。如Intel的865/875系列主機板，其南橋採用的ICH5和ICH5R晶片都已經集成了SATA的控制器；而硬碟則有希捷的 Barracuda 7200.7 Plus系列硬碟也在磁牒當中集成了SATA的控制器。

模式B適用於沒有提供SATA接頭需採用外加SATA控制卡或者提供了SATA接頭而採用了外加的 SATA橋接晶片的主機板，與同樣搭配了SATA橋接晶片的硬碟或者在普通的PATA硬碟上加上外接的SATA轉接頭的硬碟的組合。雖然這種方式的效能最 低，但是也能滿足部分用戶的需求。

模式C和模式D則分別針對於主機板和磁牒上沒有集成SATA控制器，而需要外加的SATA橋接晶片的情況，與之相連的磁牒和主機板則已經集成了SATA控制器的情況。這也是目前一般的SATA連接方式。

Silicon Image的Sil 3112 SATA控制器，提供雙通道SATA接頭，並提供RAID容錯式獨立磁碟陣列 0和1功能。

　

PROMISE的PDC20376 SATA控制器，提供雙通道SATA接頭，同時提供RAID容錯式獨立磁碟陣列 0、1和0+1的功能。

PROMISE的PDC20375 SATA控制器，提供雙通道SATA接頭，未提供RAID容錯式獨立磁碟陣列功能。

Marvell的88i8030橋接晶片，提供PATA資料轉SATA資料功能。同時還有Silicon Image的Sil3611橋接晶片也提供類似功能。

PATA轉SATA的轉接卡，使用Marvell的88i8030橋接晶片，需外接電源才能正常使用。

新技術少之又少

雖然硬碟已經開始從傳統的並行接頭向串行接頭過渡，但是新硬碟當中所採用的技術卻沒有很大的提升。隨著硬碟發展速度的急速提升，已有的液態軸承馬達、巨阻磁頭等技術都能在新產品當中發現，不過，這些並沒有帶來很大的效能提升。

再加上目前很多SATA硬碟依然使用橋接晶片的方式來實現對SATA接頭的支持，雖然這樣使得硬碟的接頭由傳統的ATA100和ATA133轉變為SATA150，但是同時也帶來了效能上的損失。

所以，我們看到，很多使用這種橋接晶片方式的SATA硬碟的效能並沒有比傳統的並行接頭硬碟提升很多。

反觀並行接頭硬碟方面，新產品越來越少，新技術在產品當中的套用前景也越來越少，並行接頭已經走到了盡頭。而在串行硬碟方面，由於採用橋接晶片連接方式和技術限制的原因，使得目前串行硬碟產品的效能並不能完全發揮串行接頭的優勢，進一步的發展迫切呼喚新技術的誕生。

SATA RAID容錯式獨立磁碟陣列：並行SCSI的挑戰者

由於並行硬碟的出色效能和低廉的價格，再加上目前很多主機板上都已經提供了SATA RAID容錯式獨立磁碟陣列控制晶片，這就使得使用串行硬碟做RAID容錯式獨立磁碟陣列來實現資料存儲的價格降低了很多。

並且，使用串行硬碟的RAID容錯式獨立磁碟陣列在效能上於並行SCSI相差甚微，甚至在某些時候還要比後者高出許多。
因此，很多初級用戶已經將目光由並行SCSI轉到了串行硬碟RAID容錯式獨立磁碟陣列上來。

除了效能上的因素，串行硬碟RAID容錯式獨立磁碟陣列的穩定性也是一個重要因素。據統計，具備資料 保護功能的SATA RAID容錯式獨立磁碟陣列（RAID容錯式獨立磁碟陣列 5，3個硬碟）的MTBDL（平均資料丟失間隔時間）為6000萬小時，普通的SATA硬碟的MTBF（平均故障間隔時間）為60萬小時，而普通並行 SCSI的MTBF為100萬小時。

考慮到SCSI的高昂價格和搭建一個串行硬碟RAID容錯式獨立磁碟陣列所需的費用，我們不難得出這樣一個結論：在性價比敏感的存儲套用領域裡，低成本高效能的串行硬碟RAID容錯式獨立磁碟陣列將在伺服器和網路存儲當中將會成為存儲器廠商和終端用戶的新選項。

SATA和SAS

　

SAS（serial attached SCSI）是SCSI總線傳輸協定的串行版，而SATA是ATA的串行版。為保護用戶投資，這兩種串行技術都保持了與並行總線技術在軟硬體方面的向下相容性。此外，SAS總線規範在開發程序中也最大程度上相容了SATA。

由於SAS和SATA設備所使用的電壓不同，在套用中系統可以通過探測設備所使用的電壓來區分這兩類設備，這讓SAS的熱插拔背板有可能同時相容SAS和SATA兩類硬碟。

除了相容性上的問題，SAS在帶寬上也有很大的優勢。在並行SCSI的控制器的一個通道中，最多可以 支持15個設備，而一個通道的帶寬僅為320Mb/s，也就是說，每個設備分到的帶寬僅為20Mb/s多一些。而在SAS中，雖然每個設備都可以享受 300Mb/s的帶寬，從而使整體效能得到巨大的提升。