什么是SATA？
  
    邁拓是ATA標(biāo)準(zhǔn)的專利所有者。Maxtor不斷推動(dòng)這一硬盤標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)步，成果包括從峰值傳輸速率分別可達(dá)100mbps和133 mbps 的ATA以及Ultra ATA。ATA這一術(shù)語可以同IDE互換，ATA標(biāo)準(zhǔn)有時(shí)也被稱為并行ATA（Parallel ATA，PATA），因?yàn)镻ATA按照并行的方式來傳輸數(shù)據(jù)。 
  
    然而，由于PATA的峰值傳輸速率有限，隨著硬盤驅(qū)動(dòng)器廠商推出的產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳輸速率提高、磁盤轉(zhuǎn)速更快，PATA技術(shù)很快成為了數(shù)據(jù)傳輸過程中的瓶頸。SATA，因一開始出現(xiàn)時(shí)速度就可以達(dá)到150 mbps的峰值傳輸速率，立刻讓PATA黯然失色。SATA的進(jìn)步不僅僅在傳輸性能上，還包括了可擴(kuò)展性、更為簡單的安裝過程，以及更好的散熱性能。SATA主要瞄準(zhǔn)高端PC市場(chǎng)以及低端服務(wù)器市場(chǎng)（或者換句話說，不負(fù)責(zé)非緊急事務(wù)的服務(wù)器?D?D盡管這樣的市場(chǎng)狀況會(huì)很快有所改變）。 
  
    串行ATA工作組（Serial ATA Working Group）是業(yè)界負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、開發(fā)和發(fā)布SATA接口標(biāo)準(zhǔn)的組織。工作組又分成兩個(gè)部分。在2000年，首先設(shè)立了開發(fā)針對(duì)桌面應(yīng)用SATA標(biāo)準(zhǔn)的第一部分。在2002年2月分，為了滿足服務(wù)器器和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)市場(chǎng)的需求又成立了工作組第二部分。
  
    為了全面的了解SATA為存儲(chǔ)技術(shù)所帶來的進(jìn)步，我們需要簡單回顧一下并行ATA的發(fā)展及其弱點(diǎn)。當(dāng)PATA問世的時(shí)候，它僅僅能夠達(dá)到3.3 mbps的傳輸速率，若干年后逐漸增長到了100 mbps。在這段時(shí)間里，PATA還獲得了以下方面的改進(jìn)：

• 開發(fā)了ATAPI以支持其他存儲(chǔ)設(shè)備，例如磁帶驅(qū)動(dòng)器，以及CD-ROM；


• 向后兼容早期版本的ATA設(shè)備；


• 為確保數(shù)據(jù)完整性進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)；


• 為更為快速的訪問驅(qū)動(dòng)器提供EIDE擴(kuò)展；


• 多種傳輸模式，包括DMA和UDMA。

    盡管PATA技術(shù)不斷在發(fā)展，但無可避免的受到了固有的設(shè)計(jì)缺陷影響，從而使得它成為了禁錮硬盤速度和數(shù)據(jù)傳輸速度的首要因素。以下是PATA三個(gè)主要的弱點(diǎn)：

• 線纜長度


• 耗電


• 數(shù)據(jù)完整性問題

    由于信號(hào)衰減，PATA的線纜長度被限制在了18英寸（45厘米）。這使得在大型計(jì)算機(jī)設(shè)備中連接距離很長的兩個(gè)連接點(diǎn)成了一個(gè)問題，導(dǎo)致特定的物理驅(qū)動(dòng)器配置模式無法執(zhí)行。而且，連接PATA設(shè)備所使用的更寬的40針帶狀線纜非常不方便，并且容易阻擋計(jì)算機(jī)內(nèi)部的空氣流動(dòng)。在某些的計(jì)算機(jī)中，還可能造成局部區(qū)域溫度過高。由于這些線纜很寬，因此很難被卷起來。在任何情況下，這樣類似的因素都使得富于創(chuàng)造性的配線方式變得無法實(shí)現(xiàn)。
  
    PATA設(shè)備需要5伏特的信號(hào)。芯片設(shè)計(jì)目前的發(fā)展方向電壓更低，尺寸更小。大的芯片板（chip pads）需要為每個(gè)ATA信道提供26×5伏特的信號(hào)，這意味著芯片板將決定芯片的尺寸。更高的電壓同樣意味著系統(tǒng)的總功耗會(huì)變得很高。
  
    PATA的確提供了循環(huán)冗余校驗(yàn)來保障數(shù)據(jù)完整性，但校驗(yàn)范圍并沒有擴(kuò)展到普通的數(shù)據(jù)。SATA則提供了對(duì)普通數(shù)據(jù)端到端的完整性檢查。
  
    SATA的優(yōu)點(diǎn)
  
    現(xiàn)在來看看SATA和這種新的總線接口技術(shù)所具備的優(yōu)點(diǎn)。其中主要的是數(shù)據(jù)傳輸速率。在文章前一部分，我提到了目前SATA可以提供150 mbps的高峰傳輸速率。到2004年5月和2007年8月，預(yù)計(jì)SATA的數(shù)據(jù)傳輸速率將分別達(dá)到300 mbps和600 mbps。最終，我們可能看到比今天的PATA設(shè)備快上近10倍的傳輸速率。
  
    相對(duì)于PATA又短又寬的笨重線纜而言，SATA技術(shù)采用的線纜則幾乎可以說是PATA用戶們所夢(mèng)寐以求的。串行線纜又小又細(xì)，并可以延伸至1米，使得在大型系統(tǒng)上安裝設(shè)備和布線變得非常容易。更少的線數(shù)使得連接器的體積也減小了，因此你可以跟那些40針的龐然大物說再見了。采用這種線纜有效的改進(jìn)了計(jì)算機(jī)內(nèi)部的空氣流動(dòng)。圖A中可以看看串行線纜有多細(xì)。圖B和圖C則顯示了如何將串行線纜連接到SATA驅(qū)動(dòng)器上。

圖A：SATA線纜比傳統(tǒng)的ATA線纜更細(xì)

圖B：SATA設(shè)備有一個(gè)可插入的連接器

圖C：這是SATA硬盤驅(qū)動(dòng)器的背面

    在電壓方面，SATA使用兩條數(shù)據(jù)信道分別發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，500毫伏的電壓就可以運(yùn)行SATA了。這使得系統(tǒng)功耗有所減少。
  
    SATA可以通過使用多用途的芯片組或串行?D?D并行轉(zhuǎn)換器（反之亦然）來向后兼容PATA設(shè)備。在軟件方面也有類似的進(jìn)步，由于SATA和PATA都使用同樣的驅(qū)動(dòng)器，因此不需要對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)或其他任何的改變

圖D：你可以通過類似的轉(zhuǎn)換器將PATA轉(zhuǎn)換為SATA

    串行ATA驅(qū)動(dòng)器和適配器采用“原（native）”或者“橋接（bridge）”控制芯片。前者可以提供最大的吞吐量（150 mbps），后者則允許信號(hào)進(jìn)行并行到串行的轉(zhuǎn)換。使用橋接控制器的問題在于它會(huì)影響帶寬，而且還比較嚴(yán)重：在150 mbps的設(shè)備上，橋接控制器可能只會(huì)為你提供70到80 mbps的帶寬。對(duì)于適配器生產(chǎn)商而言這現(xiàn)在或許還不是一個(gè)問題，因?yàn)樽羁斓腎DE硬盤的高峰傳輸速率也可以達(dá)到50到70mbps，但在SATA發(fā)展到中期的時(shí)候很可能成為一個(gè)重要的問題。
  
    那么怎樣把SATA驅(qū)動(dòng)器同系統(tǒng)剩下的部分連接起來呢？現(xiàn)在，較為普遍的方法是使用SATA主機(jī)適配器。這種方法已經(jīng)收到了多家不同生產(chǎn)廠商的歡迎，例如Promise、3Ware以及Highpoint。這些適配器通常和IDE連接器一同出售，因?yàn)榧僭O(shè)你希望使用一堆各種各樣的硬盤，當(dāng)然還有額外電源線以及串行線纜。如果需要，你可以為8個(gè)單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器購買具有8SATA信道的適配器。一些生產(chǎn)商提供了包含適配器和驅(qū)動(dòng)器的商品套裝。你可以仔細(xì)在市場(chǎng)里看看能找到些什么。
  
    現(xiàn)在可以在市場(chǎng)上看到第一片直接將SATA集成到主板芯片組的主板。到2003年下半年，這很有可能成為一種標(biāo)準(zhǔn)配置。如圖E，你可以看到PATA（IDE）連接器和SATA連接器（用黃色表明）的對(duì)比圖。顯然，使用SATA線纜可以大量節(jié)省空間。

圖E：現(xiàn)在你可以購買具有SATA連接器的主板

    另一項(xiàng)激動(dòng)人心的功能是SATA不再需要設(shè)置主從盤配置跳線。的確，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器連接好之后，BIOS立即將為它按照1、2、3順序編號(hào)。這些序號(hào)將取決于驅(qū)動(dòng)器接在哪個(gè)SATA連接器上。
  
    在標(biāo)準(zhǔn)的SATA系統(tǒng)中，采用平均4信道的SATA主適配器時(shí)平均磁盤訪問時(shí)間是14.5毫秒。磁盤讀取平均最大值是47 mbps，寫平均最大值是36.6 mbps。平均高峰傳輸速率為79.4 mbps?D?D或許還無法同人們所期望的理論值150 mbps相提并論。
  
    這是一個(gè)有意思的問題，因?yàn)镻ATA驅(qū)動(dòng)器可以提供的平均峰值也在70到75mbps之間。這就是說，不同的SATA硬件組合起來將會(huì)提供更高的峰值速率?D?D但請(qǐng)不要忘了帶寬性能在使用橋接控制器的時(shí)候會(huì)受到影響。橋接控制器的確是導(dǎo)致性能下降的一個(gè)問題，如果打算SATA硬件設(shè)備，那么你需要進(jìn)一步深入研究不同產(chǎn)品的差別。
  
    什么是SCSI？
  
    有人說SCSI接口將一統(tǒng)天下，而另一些人則認(rèn)為SCSI活不了多久了。我傾向于后者，原因如下：
  
    串行ATA II 規(guī)范中添加了一項(xiàng)智能命令隊(duì)列功能。這一功能之前則是SCSI主要的買點(diǎn)。使用SCSI協(xié)議的設(shè)備可以在無需CPU或芯片組的幫助下組成序列并執(zhí)行請(qǐng)求。
  
    實(shí)際上，SATA設(shè)備并不需要分配ID編號(hào)，也可以像SCSI設(shè)備也一樣。這是另一優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檫@會(huì)使得即插即用更為方便。
  
    如果給予了SATA和SCSI相比相同甚至更多的高級(jí)功能，那么二者的價(jià)格差異將意味著SCSI將開始逐步丟失其占有的市場(chǎng)份額。但在高端企業(yè)系統(tǒng)上，SCSI占據(jù)著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，并且這樣的日子還將持續(xù)一段時(shí)間。
  
    我需要花費(fèi)多少錢？
  
    自然，SATA設(shè)備的價(jià)格將會(huì)出現(xiàn)一定差別。Ballpark提供的數(shù)據(jù)表明，類似于Seagate Baracuda V 120 GB這樣的驅(qū)動(dòng)器的價(jià)格將下降到200美元以內(nèi)。相同型號(hào)80GB的產(chǎn)品則價(jià)格在160美元左右。我在這里提到了Seagate的產(chǎn)品是因?yàn)槟壳熬蛢r(jià)格而言，Seagate處于市場(chǎng)的領(lǐng)先地位，并且Seagate還開發(fā)了SoftSonic技術(shù)。其新的驅(qū)動(dòng)器馬達(dá)就是用這一技術(shù)命名，該馬達(dá)采用了流體動(dòng)力軸承（fluid dynamic bearing，F(xiàn)DB）。有報(bào)道說采用這一技術(shù)的驅(qū)動(dòng)器是目前市場(chǎng)上運(yùn)行時(shí)噪音最小的。如果在家里或辦公室使用多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，那么噪聲的確是需要考慮的問題。
  
    SCSI驅(qū)動(dòng)器的平均價(jià)格則在100美元以上，但通常而言你只能夠獲得18到36GB的容量。因此就單位字節(jié)的價(jià)格來看，SCSI驅(qū)動(dòng)器顯得非常昂貴。并且還需要記住SATA是新的技術(shù)，因此驅(qū)動(dòng)器價(jià)格還要下跌，因此必將變得非常廉價(jià)。諸如3ware公司這樣廠家生產(chǎn)的一個(gè)8信道的主機(jī)適配器在北美市場(chǎng)的價(jià)格大約是550到580美元。購買4信道的適配器則要花大約400美元。顯然，采用串行ATA組成RAID5系統(tǒng)將會(huì)比選擇SCSI技術(shù)顯得更加便宜，當(dāng)然不同的技術(shù)需求和條件將會(huì)產(chǎn)生不同的解決方案。
  
    需要記住的另一件事情如果你需要“JBOD模式（just a bunch of disks，一堆獨(dú)立磁盤驅(qū)動(dòng)器）”，即以網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（network-attached storage，NAS）或直接連結(jié)存儲(chǔ)（direct-attached storage ，DAS）的方式來獲得更多的磁盤空間，那么SATA很可能是最佳選擇，尤其是在需要考慮價(jià)格因素的情況下。市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了NAS設(shè)備，其中一些提供了諸如熱拔插（hot-swap）SATA設(shè)備的功能。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)這一功能就顯得非常重要。在這樣的情況下SATA帶來的便利就在于使得執(zhí)行更為簡單，而無需考慮價(jià)格昂貴的SCSI和光纖信道。
  
    如果你希望組建JBODs，但在NAS設(shè)備中又無法提供命令和控制系統(tǒng)（如CPU，內(nèi)存，基本操作系統(tǒng)），你同樣可以使用SATA驅(qū)動(dòng)器。方法是把SATA驅(qū)動(dòng)器放在通過SATA hub跟系統(tǒng)直接相連的硬盤箱里面。SCSI同樣具有這樣的功能，但其價(jià)格因素成為了應(yīng)用的障礙。
  
    未來就在眼前
  
    PATA標(biāo)準(zhǔn)還不會(huì)立即消亡。絕大部分的PC系統(tǒng)（不同于服務(wù)器）都在運(yùn)行并行ATA設(shè)備，并且這樣的狀況還要維持一段時(shí)間。如果市場(chǎng)PC購買量有較大增長，那么這將是快速推進(jìn)串行ATA的良機(jī)。就性能而言，在兩項(xiàng)技術(shù)的性能測(cè)試評(píng)分沒有太大差別，因此等待SATA技術(shù)提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率在現(xiàn)在來看是正確的。 
  
    然而，SATA的確可以在功耗、安裝簡便性、線纜、內(nèi)部散熱以及驅(qū)動(dòng)器配置方面帶來很多的好處。這些因素可能會(huì)比數(shù)據(jù)傳輸速率更為重要，尤其是對(duì)于那些需要節(jié)省時(shí)間和金錢，且缺乏處理故障經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)組裝用戶而言。

多易