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串行ATA
鎖定
- 中文名
- 串行ATA
- 外文名
- Serial Advanced Technology Attachment
- 所屬學科
- 計算機科學
- 縮 寫
- SATA
- 實 質
- 一種硬盤接口規範
- 建立時間
- 2001年
串行ATA發展階段
SATA發展的3個階段如下所示。
第一階段:硬盤接口變革時期。隨着技術的不斷髮展,並口硬盤的傳輸速度瓶頸突顯,於是串口技術產生。當時幾乎所有的SATA在原有的ATA傳統硬盤的基礎上,通過增加橋接芯片來支持SATA接口,屬於過渡產品,在性能上與傳統的PATA硬盤沒什麼差別,只是接口發生了變化,傳輸速度還保持在100 MBps的水平。
第二階段:新舊接口並存時期。隨着串口技術的不斷成熟,希捷科技首先推出了第一款原生的SATA硬盤:酷魚7200.7系列。此時串口的傳輸速度已經達到了150 MBps,並且在硬盤的單碟容量上有了新的突破,最大單碟容量達到80 GB。NCQ技術也在這個時候出現,並且將支持SATA 150(150 MBps)和NCQ的硬盤標準為SATA 1.0規範。這個時期SATA硬盤的價格比較昂貴,主流產品還將以ATA為主,市場中出現了ATA與SATA硬盤共存的局面。
第三階段:SATA成熟並佔據市場主流。由於技術的不斷髮展,SATA硬盤的成本在不斷降低,此時SATA與ATA的價格差距已縮小至幾十元,SATA優勢開始被人們所瞭解和認同,各大廠商都推出了SATA硬盤,SATA開始替代ATA佔據市場中的主流。此時SATAⅡ硬盤出現,並且SATAⅡ組織進一步將SATA規範逐步完善,出現SATA 300(300 MBps)接口技術,隨後發佈最新的SATA Rev 2.5規範。
[1]
串行ATA特點
(1)SATA是一條端到端的串行總線
SATA線纜兩端只各有一個連接器,一端與主機SATA控制器提供的端口相連,另一端與設備的串行端口相連。兩端連接器完全相同,不存在方向接反的問題。一條SATA串行總線只連接一個驅動器,不存在PATA的主一從驅動器的問題,也就免除跳線設置等麻煩。
(2)SATA串行總線採用低壓差分驅動
ATA數據線採用一種稱為非歸零制(non-return to zero,NRZ)的差分驅動技術。一個方向的數據傳輸由兩根信號線完成,一根線上電壓為+250mV時,另一個線上電壓就為-250mV,反之亦然,兩根線的電壓差始終保持500mV。這種差分驅動有效地降低了電磁輻射等各種干擾對信號的影響,接收端很容易讀取信號。
(3)STAT線纜是全雙工線纜,最大長度為1米
SATA線纜有兩組兩根數據信號線,可同時進行兩個方向的數據傳輸,是一個全雙工串行線纜。線纜連接器是7針連接器,除A+、A一、B+、B一4個數據信號針外,還有3個地線針。地線都較長一些,使連接器插拔時,地線先接通、後斷開,有利於設備的熱插撥。SATA線纜細長而柔韌,最大長度可為1m(39.37英寸),是PATA線纜最大長度的兩倍多。市面上已出現2.5m長的SATA線纜,使用中也沒有什麼不妥,充分説明這種差分驅動的串行線纜抗干擾能力強。
(4)8b/lOb編碼,內建時鐘
同PCI Express總線一樣,SATA也採用了IBM的8b/lob編碼方式來傳輸數據位流。8b/10b編碼是一種稱為RLL 0.4編碼方式,其中0代表編碼10位符號中連續0的最小個數,而4代表連續0的最大個數。8b/10b編碼保證了接收端能從比特流中可靠地提取同步時鐘,也使信號線上電壓變化間隔很平均,脈衝波形規整平穩,為電路提供了一個穩定負載。
(5)很高的工作時鐘頻率,150MB/s數據傳輸速率
Serial ATA 1.0規範定義SATA單向數據線的比特流速率為1.5Gbps,即相當於工作時鐘頻率為1.5GHz。由於採用8b/10b編碼,每10個時鐘週期傳送一個8位(1B)數據,故最大數據傳輸速率為150MB/s。從一開始,就比PATA的最大數據傳輸速率(100MB/s或133MB/s)高。第二代和第三代SATA的比特流速率預定為3.0Gbps和6.0Gbps,最大數據傳輸速率將分別達到300MB/s和600MB/S。
(6)支持中斷聚合
雖然SATA 1.0的最大數據傳輸速率為150MB/s,但由於中斷延遲的低效率和主板SATA適配器的能力限制等原因,使得這個理論上的最大值並不能在實際上完全體現出來。為此,制訂的Serial ATA 1.oa規範用於對SATA總線周邊環境(包括主機適配器和硬盤機)的改進進行指導。以下幾個性能特徵都是Serial ATA 1.oa規範所支持的。其中一項重要技術是原生命令隊列化(native command queuing,NCQ)。NCQ技術能夠優化硬盤工作任務執行順序,選擇最有效率的數據讀取途徑,並對硬盤內部等待執行的命令序列實現智能化管理。NCQ以先進的數據管理手段來提高數據傳輸速率。
(7)支持第一方DMA技術