硬盤接口類型

從整體的角度上，硬盤接口分為IDE、SATA、SCSI、光纖通道、M2-SATA、M2-Nvme和SAS七種，IDE接口硬盤多用於家用產品中，也部分應用於服務器，SCSI接口的硬盤則主要應用於服務器市場，而光纖通道只在高端服務器上，價格昂貴。SATA是種新生的硬盤接口類型，還正處於市場普及階段，在家用市場中有着廣泛的前景。在IDE和SCSI的大類別下，又可以分出多種具體的接口類型，又各自擁有不同的技術規範，具備不同的傳輸速度，比如ATA100和SATA；Ultra160 SCSI和Ultra320 SCSI都代表着一種具體的硬盤接口，各自的速度差異也較大。

IDE的英文全稱為“Integrated Drive Electronics”，即“電子集成驅動器”，它的本意是指把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅動器。把盤體與控制器集成在一起的做法減少了硬盤接口的電纜數目與長度，數據傳輸的可靠性得到了增強，硬盤製造起來變得更容易，因為硬盤生產廠商不需要再擔心自己的硬盤是否與其它廠商生產的控制器兼容。對用户而言，硬盤安裝起來也更為方便。IDE這一接口技術從誕生就一直在不斷髮展，性能也不斷的提高，其擁有的價格低廉、兼容性強的特點，為其造就了其它類型硬盤無法替代的地位。

IDE代表着硬盤的一種類型，但在實際的應用中，人們也習慣用IDE來稱呼最早出現IDE類型硬盤ATA-1，這種類型的接口隨着接口技術的發展已經被淘汰了，而其後發展分支出更多類型的硬盤接口，比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都屬於IDE硬盤。

IDE硬盤的傳輸模式有以下三種：PIO(Programmed I/O)模式，DMA(Driect Memory Access)模式，Ultra DMA(簡稱UDMA)模式。

PIO(Programmed I/O)模式的最大弊端是耗用極大量的CPU資源。以PIO模式運行的IDE接口，數據傳輸率達3.3MB/s(PIO mode 0)-16.6MB/s(PIO mode 4)不等。

DMA(Direct Memory Access)模式分為Single-Word DMA及Multi-Word DMA兩種。Single-Word DMA模式的最高傳輸率達8.33MB/s，Multi-Word DMA(Double Word)則可達16.66MB/s。

DMA模式同PIO模式的最大區別是:DMA模式並不用過分依賴CPU的指令而運行，可達到節省處理器運行資源的效果。但由於Ultra DMA模式的出現和快速普及，這兩個模式立即被UDMA所取代。

Ultra DMA模式(簡稱UDMA)是Ultra ATA制式下所引用的一個標準，以16-bit Multi-Word DMA模式作為基準。UDMA其中一個優點是它除了擁有DMA模式的優點外，更應用了CRC(Cyclic Redundancy Check)技術，加強了資料在傳送過程中偵錯及除錯方面的效能。

自Ultra ATA標準推行以來，其接口便應用了DDR(Double Data Rate)技術將傳輸的速度提升了一倍，已發展到Ultra ATA/100了，其傳輸速度高達100MB/s。

SCSI的英文全稱為“Small Computer System Interface”（小型計算機系統接口），是同IDE（ATA）完全不同的接口，IDE接口是普通PC的標準接口，而SCSI並不是專門為硬盤設計的接口，是一種廣泛應用於小型機上的高速數據傳輸技術。SCSI接口具有應用範圍廣、多任務、帶寬大、CPU佔用率低，以及熱插拔等優點，但較高的價格使得它很難如IDE硬盤般普及，因此SCSI硬盤主要應用於中、高端服務器和高檔工作站中。

光纖通道的英文拼寫是Fiber Channel，和SCSI接口一樣光纖通道最初也不是為硬盤設計開發的接口技術，是專門為網絡系統設計的，但隨着存儲系統對速度的需求，才逐漸應用到硬盤系統中。光纖通道硬盤是為提高多硬盤存儲系統的速度和靈活性才開發的，它的出現大大提高了多硬盤系統的通信速度。光纖通道的主要特性有：熱插拔性、高速帶寬、遠程連接、連接設備數量大等。

光纖通道是為在像服務器這樣的多硬盤系統環境而設計，能滿足高端工作站、服務器、海量存儲子網絡、外設間通過集線器、交換機和點對點連接進行雙向、串行數據通訊等系統對高數據傳輸率的要求。

使用SATA（Serial ATA）口的硬盤又叫串口硬盤，是未來PC機硬盤的主流趨勢。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會正式確立了Serial ATA 1.0規範，2002年，雖然串行ATA的相關設備還未正式上市，但Serial ATA委員會已搶先確立了Serial ATA 2.0規範。Serial ATA採用串行連接方式，串行ATA總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區別在於能對傳輸指令（不僅僅是數據）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。

SAS(Serial Attached SCSI)即串行連接SCSI，是新一代的SCSI技術，和現在流行的Serial ATA(SATA)硬盤相同，都是採用串行技術以獲得更高的傳輸速度，並通過縮短連結線改善內部空間等。SAS是並行SCSI接口之後開發出的全新接口。此接口的設計是為了改善存儲系統的效能、可用性和擴充性，並且提供與SATA硬盤的兼容性。

SAS的接口技術可以向下兼容SATA。具體來説，二者的兼容性主要體現在物理層和協議層的兼容。在物理層，SAS接口和SATA接口完全兼容，SATA硬盤可以直接使用在SAS的環境中，從接口標準上而言，SATA是SAS的一個子標準，因此SAS控制器可以直接操控SATA硬盤，但是SAS卻不能直接使用在SATA的環境中，因為SATA控制器並不能對SAS硬盤進行控制；在協議層，SAS由3種類型協議組成，根據連接的不同設備使用相應的協議進行數據傳輸。其中串行SCSI協議(SSP)用於傳輸SCSI命令；SCSI管理協議(SMP)用於對連接設備的維護和管理；SATA通道協議(STP)用於SAS和SATA之間數據的傳輸。因此在這3種協議的配合下，SAS可以和SATA以及部分SCSI設備無縫結合。

SAS系統的背板(Backplane)既可以連接具有雙端口、高性能的SAS驅動器，也可以連接高容量、低成本的SATA驅動器。所以SAS驅動器和SATA驅動器可以同時存在於一個存儲系統之中。但需要注意的是，SATA系統並不兼容SAS，所以SAS驅動器不能連接到SATA背板上。由於SAS系統的兼容性，使用户能夠運用不同接口的硬盤來滿足各類應用在容量上或效能上的需求，因此在擴充存儲系統時擁有更多的彈性，讓存儲設備發揮最大的投資效益。

在系統中，每一個SAS端口可以最多可以連接16256個外部設備，並且SAS採取直接的點到點的串行傳輸方式，傳輸的速率高達3Gbps，估計以後會有6Gbps乃至12Gbps的高速接口出現。SAS的接口也做了較大的改進，它同時提供了3.5英寸和2.5英寸的接口，因此能夠適合不同服務器環境的需求。SAS依靠SAS擴展器來連接更多的設備，擴展器以12端口居多，不過根據板卡廠商產品研發計劃顯示，未來會有28、36端口的擴展器引入，來連接SAS設備、主機設備或者其他的SAS擴展器。

和傳統並行SCSI接口比較起來，SAS不僅在接口速度上得到顯著提升(主流Ultra 320 SCSI速度為320MB/sec，而SAS才剛起步速度就達到300MB/sec，未來會達到600MB/sec甚至更多)，而且由於採用了串行線纜，不僅可以實現更長的連接距離，還能夠提高抗干擾能力，並且這種細細的線纜還可以顯著改善機箱內部的散熱情況。

硬盤的尺寸和用途可分為：

0.85英寸，多用於手機等便攜裝置中；

1英寸， 多用於數碼相機（CF type II接口）；

1.8英寸，用於部分筆記本電腦及外置硬盤盒；

2.5英寸，常用於筆記本電腦及外置硬盤盒；

3.5英寸，多用於台式電腦中。採用3.5"硬盤的外置硬盤盒需要外接電源；

5.25英寸，多為早期之台式電腦使用。今已無廠商生產。

SATA硬盤採用新的設計結構，數據傳輸快，節省空間，相對於IDE硬盤具有很多優勢：

1.SATA硬盤比IDE硬盤傳輸速度高。SATA可以提供150MB/s的高峯傳輸速率。今後將達到300 MB/s和600 MB/s。到時我們將得到比IDE硬盤快近10倍的傳輸速率。

2.相對於IDE硬盤的PATA40針的數據線，SATA的線纜少而細，傳輸距離遠，可延伸至1米，使得安裝設備和機內佈線更加容易。連接器的體積小，這種線纜有效的改進了計算機內部的空氣流動，也改善了機箱內的散熱。

3.相對於IDE硬盤系統功耗有所減少。SATA硬盤使用500毫安的電流就可以工作。

4.SATA可以通過使用多用途的芯片組或串行——並行轉換器來向後兼容PATA設備。由於SATA和PATA可使用同樣的驅動器，不需要對操作系統進行升級或其他改變。

5.SATA不需要設置主從盤跳線。BIOS會為它按照1、2、3順序編號。這取決於驅動器接在哪個SATA連接器上（安裝方便）。而IDE硬盤需要設置通過跳線來設置主從盤。

6.SATA還支持熱插拔，可以像U盤一樣使用。而IDE硬盤不支持熱插拔。