浅谈 SATA接口
轉載自品略圖書館?http://www.pinlue.com/article/2020/03/3012/4810071415935.html
摘要
SATA是Serial ATA的縮寫，即串行ATA。這是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤接口類型，由于采用串行方式傳輸數據而得名。SATA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于能對傳輸指令（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。串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。
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SATA接口-簡介
SATA接口
與并行ATA相比，SATA具有比較大的優勢。首先，Serial ATA以連續串行的方式傳送數據，可以在較少的位寬下使用較高的工作頻率
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SATA接口
來提高數據傳輸的帶寬。Serial ATA一次只會傳送1位數據，這樣能減少SATA接口的針腳數目，使連接電纜數目變少，效率也會更高。實際上，Serial ATA 僅用四支針腳就能完成所有的工作，分別用于連接電纜、連接地線、發送數據和接收數據，同時這樣的架構還能降低系統能耗和減小系統復雜性。其次，Serial ATA的起點更高、發展潛力更大，Serial ATA 1.0定義的數據傳輸率可達150MB/sec，這比目前最塊的并行ATA(即ATA/133)所能達到133MB/sec的最高數據傳輸率還高，而目前SATA II的數據傳輸率則已經高達300MB/sec。Serial ATA規范不僅立足于未來，而且還保留了多種向后兼容方式，在使用上不存在兼容性的問題。在硬件方面，Serial ATA標準中允許使用轉換器提供同并行ATA設備的兼容性，轉換器能把來自主板的并行ATA信號轉換成Serial ATA硬盤能夠使用的串行信號，目前已經有多種此類轉接卡/轉接頭上市，這在某種程度上保護了我們的原有投資，減小了升級成本；在軟件方面，Serial ATA和并行ATA保持了軟件兼容性，這意味著廠商絲毫也不必為使用Serial ATA而重寫任何驅動程序和操作系統代碼。
另外，Serial ATA接線較傳統的并行ATA(Paralle ATA)接線要簡單得多，
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SATA接口
而且容易收放，對機箱內的氣流及散熱有明顯改善。而且，SATA硬盤與始終被困在機箱之內的并行ATA不同，擴充性很強，即可以外置，外置式的機柜(JBOD)不單可提供更好的散熱及插拔功能，而且更可以多重連接來防止單點故障；由于SATA和光纖通道的設計如出一轍，所以傳輸速度可用不同的通道來做保證，這在服務器和網絡存儲上具有重要意義。而SATA II是在SATA的基礎上發展起來的，其主要特征是外部傳輸率從SATA的1.5Gbps(150MB/sec)進一步提高到了3Gbps(300MB/sec)，此外還包括NCQ(Native Command Queuing，原生命令隊列)、端口多路器(Port Multiplier)、交錯啟動(Staggered Spin-up)等一系列的技術特征。單純的外部傳輸率達到3Gbps并不是真正的SATA II。
SATA II的關鍵技術就是3Gbps的外部傳輸率和NCQ技術。NCQ技術可以對硬盤的指令執行順序進行優化，避免像傳統硬盤那樣機械地按照接收指令的先后順序移動磁頭讀寫硬盤的不同位置，與此相反，它會在接收命令后對其進行排序，
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排序后的磁頭將以高效率的順序進行尋址，從而避免磁頭反復移動帶來的損耗，延長硬盤壽命。另外并非所有的SATA硬盤都可以使用NCQ技術，除了硬盤本身要支持 NCQ之外，也要求主板芯片組的SATA控制器支持NCQ。此外，NCQ技術不支持FAT文件系統，只支持NTFS文件系統。由于SATA設備市場比較混亂，不少SATA設備提供商在市場宣傳中濫用“SATA II”的現象愈演愈烈，例如某些號稱“SATA II”的硬盤卻僅支持3Gbps而不支持NCQ，而某些只具有1.5Gbps的硬盤卻又支持NCQ，所以，由希捷(Seagate)所主導的SATA-IO(Serial ATA International Organization，SATA國際組織，原SATA工作組)又宣布了SATA 2.5規范，收錄了原先SATA II所具有的大部分功能——從3Gbps和NCQ到交錯啟動(Staggered Spin-up)、熱插拔(Hot Plug)、端口多路器(Port Multiplier)以及比較新的eSATA(External SATA，外置式SATA接口)等等。
值得注意的是，部分采用較早的僅支持1.5Gbps的南橋芯片(例如VIA VT8237和NVIDIA nForce2 MCP-R/MCP-Gb)的主板在使用SATA II硬盤時，可能會出現找不到硬盤或藍屏的情況。不過大部分硬盤廠商都在硬盤上設置了一個速度選擇跳線，以便強制選擇1.5Gbps或3Gbps的工作模式(少數硬盤廠商則
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SATA接口
是通過相應的工具軟件來設置)，只要把硬盤強制設置為1.5Gbps，SATA II硬盤照樣可以在老主板上正常使用。SATA硬盤在設置RAID模式時，一般都需要安裝主板芯片組廠商所提供的驅動，但也有少數較老的SATA RAID控制器在打了最新補丁的某些集成了SATA RAID驅動的版本的Windows XP系統里不需要加載驅動就可以組建RAID。
SATA相較并行ATA可謂優點多多，將成為并行ATA的廉價替代方案。并且從并行ATA完全過渡到SATA也是大勢所趨，應該只是時間問題。相關廠商也在大力推廣SATA接口，例如Intel的ICH6系列南橋芯片相較于ICH5系列南橋芯片，所支持的SATA接口從2個增加到了4個，而并行ATA接口則從2個減少到了1個；而ICH7系列南橋則進一步支持了4個SATA II接口；
下一代的ICH8系列南橋則將支持6個SATA II接口并將完全拋棄并行ATA接口；其它主板芯片組廠商也已經開始支持SATA II接口；目前SATA II接口的硬盤也逐漸成為了主流；其它采用SATA接口的設備例如SATA光驅也已經出現。值得注意的是，無論是SATA還是SATA II，其實對硬盤性能的影響都不大。因為目前硬盤性能的瓶頸集中在由硬盤內部機械機構和硬盤存儲技術、磁盤轉速所決定的硬盤內部數據傳輸率上面，就算是目前最頂級的15000轉SCSI硬盤其內部數據傳輸率也不過才80MB/sec左右，更何況普通的7200轉桌面級硬盤了。除非硬盤的數據記錄技術產生革命性的變化，例如垂直記錄技術等等，目前硬盤的內部數據傳輸率也難以得到飛躍性的提高。說得不好聽的話，目前的硬盤采用ATA 100都已經完全夠用了，之所以采用更先進的接口技術，是可以獲得更高的突發傳輸率、支持更多的特性、更加方便易用以及更具有發展潛力罷了。
SATA接口-SATA和PATA的區別
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一、PATA與SATA技術方面的區分
PATA的全稱是Parallel ATA，就是并行ATA硬盤接口規范，也就是我們現在最常見
的硬盤接口規范了。PATA硬盤接口規模已經具有相當的輝煌的歷史了，而且從ATA33/66一直發展到ATA100/133，一直到目前最高的ATA150。SATA硬盤全稱則是Serial ATA，即串行ATA硬盤接口規范。目前PATA100硬盤的一般寫入速度為65MB/s，而第一代SATA硬盤的寫入速度為150MB/s，第二代SATA硬盤的寫入速度則高達300MB/s，第三代SATA硬盤已經提升到了600MB/s。其傳輸速度是PATA所不能比擬的。SATA硬盤接口規范的出現其實就要取代PATA，就和DDR取代SDRAM一樣。SATA的出現是來取代PATA的，那么SATA和PATA相比，主要的優勢究竟又在那里呢？
首先就是速度，這是最主要的。
第二代SATA的傳輸速度為300MB/s，第三代的SATA產品的傳輸速度為600MB/s。從速度這一點上，SATA已經遠遠把PATA硬盤甩到了后面。另外，在傳輸方式上SATA也比PATA高人一等。SATA采用的是單通道傳輸，PATA是多通道傳輸。有些朋友可能從字面上誤認為，PATA的多通道應該比SATA的單通道快。SATA的單數據通道并沒有象PATA那樣限制速度頻率。SATA傳輸線的傳輸速度比PATA要快了近30倍。PATA必須在數據線中一次傳輸16個信號，
如果信號沒有及時到達或是發生延遲，錯誤數據就會產生。因此比特流傳輸的速度必須減緩以糾正錯誤。而SATA一次只傳輸一個比特的數據，此時比特流的傳遞速度要快得多。這就好比是運球游戲，每次運一個球要比一次運16個球容易的多。還有，SATA另一個進步在于它的數據連線，它的體積更小，散熱也更好，與硬盤的連接相當方便。與PATA相比，SATA的功耗更低，這對于筆記本而言是一個好消息，同時獨有的CRC技術讓數據傳輸也更為安全。頻率低的時候,并口優勢大,可當頻率提升,并口的電器性能就比不上串口了,當串口能正常運行的頻率遠高于并口能承受的時候,自然就超越它了.另外象現在用的并行內存架構,特別是雙通道(128BIT)主板制造難度大,幾乎達到了極限,提升內存頻率只會對走線提出更嚴苛的要求,如果不是硬件商不想冒風險全部替換生產線,我們現在應該用性能高變態的RAMBUS的XDR了(比起雙通道DDR400 6.4GB的帶寬,它有102GB,能組成8通道)。
其次，從數據傳輸角度分析：SATA比PATA抗干擾能力更強。
并行ATA在數據傳輸時，信號容易產生反射，偏移，而且信號之間還存在著干擾。SATA采用一種叫差分信號傳輸，打個比方，把數字5傳輸到另一個設備，可能中途遇到干擾，5變成了6；如果把5分成兩條線路，一條是8，一條是3，讓兩者之間的差來代表5，中途受到干擾，分別變成9跟4，
但差值還是5，所以具有較強的抗干擾能力。因而傳輸率可以達到很高，所以寬帶也就增強了。另外，SATA所具備的熱插撥功能是PATA所不能比的，利用這一功能可以更加方便的組建磁盤陣列。串口的數據線由于只采用了四針結構，因此相比較起并口安裝起來更加便捷，更有利于縮減機箱內的線纜，有利散熱。
二、市場價格對比
一款好的產品，必須與市場掛鉤，我們推出新產品的目的就是為能夠在激烈的競爭中永遠立于不敗之地。如果一款產品在技術上如何優秀，那如果他沒有市場，得不到用戶的認可，那么再高的技術最后也只能被市場淹沒。
隨著SATA技術的成熟和價格的不斷走低，目前SATA接口的硬盤價格已經走入了普通用戶所能接受的范圍。市場中主流容量的SATA與PATA的硬盤差價僅有50元左右，相比起一年前過高的差價來講，SATA真正走到用戶中間來了。拿市場上銷售比較好的希捷酷魚硬盤來講，80GB的PATA接口的傳統硬盤報價為445元，SATA硬盤報價為495元，兩者僅有50元的差價。面對具備更快的傳輸速度，更大的緩存，我想大多數的用戶應該選擇后者。
再者，
就目前支持SATA的主板而言，市場上可謂是玲瑯滿目了。絕大部分主板已經具備了對SATA硬盤的支持，不再需要任何的第三方芯片來完成對SATA的支持了。即便是主打低端市場的主板上，我們也看到了SATA的接口。因為，SATA接口在市場中已成為了真正的主流。綜上所述，SATA硬盤無論是從性能上還是產品本身的價格上，都更勝PATA一籌。更快的傳輸速度，更大的緩存，更穩定的性能，無疑成為近期裝機用戶的首選產品。當然，我們也不能忽視PATA硬盤的存在。對于普通的用戶，如果手中的銀子有限，對硬盤的傳輸速度要求也并不太高，那么普通的PATA硬盤更便宜的價格更適合我們的選購。另外，老用戶升級硬盤時，PATA也是最好的選擇。對于硬件超頻玩家來講，我看你還是老老實實的選擇PATA硬件吧，這其中的原因想必各位玩家朋友心里亮著呢。
最后，雖然SATA硬盤具備了熱插撥功能，但普通的用戶你就忘了這個功能吧，因為這項功能必須在具備一定的條件下才能夠使用，而且SATA數據線的插撥次數也非常有限，插撥五次之后就要更換新的數據線了。另外，在使用SATA硬盤主板BIOS的設置相對于PATA硬盤也要麻煩一些，你還要有足夠的耐心進行詳細的設置，具體的設置過程這里就不多講了，根據不同的主板大家可以查看主板的使用說明進行詳細設置。
SATA接口-SATA與并行ATA比較
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與并行ata相比,sata具有比較大的優勢.
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SATA接口
首先,serial ata以連續串行的方式傳送數據,可以在較少的位寬下使用較高的工作頻率來提高數據傳輸的帶寬.serial
ata一次只會傳送1位數據,這樣能減少sata接口的針腳數目,使連接電纜數目變少,效率也會更高.實際上,serial ata
僅用四支針腳就能完成所有的工作,分別用于連接電纜.連接地線.發送數據與接收數據,同時這樣的架構還能降低系統能耗與減小系統復雜性.其次,serial ata的起點更高.發展潛力更大,serial ata1.0定義的數據傳輸率可達150mb/sec,這比目前最塊的并行ata(即ata/133)所能達到133mb/sec的最高數據傳輸率還高,而在已經發布的serial ata 2.0的數據傳輸率將達到300mb/sec,最終serial ata 3.0將實現600mb/sec的最高數據傳輸率.
sata是serialata的縮寫,即串行ata.這是一種完全不同于并行ata的新型硬盤接口類型,由于采用串行方式傳輸數據而得名.sata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于能對傳輸指令（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.串行接口還具有結構簡單.支持熱插拔的優點.在此有必要對serial ata的數據傳輸率作一下說明.就串行通訊而言,數據傳輸率是指串行接口數據傳輸的實際比
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SATA接口
特率,serial ata1.0的傳輸率是1.5gbps,serial ata 2.0的傳輸率是3.0gbps.sata的物理設計,可說是以fibre channel(光纖通道)作為藍本,所以采用四芯接線;需求的電壓則大幅度減低至250mv(最高500mv),較傳統并行ata接口的5v少上200倍！因此,廠商可以給serial ata硬盤附加上高級的硬盤功能,如熱插拔(hot wapping)等.更重要的是,在連接形式上,除了傳統的點對點(point-to-point)形式外,sata還支持“星形”連接,這樣就可以給raid這樣的高級應用提供設計上的便利;在實際的使用中,sata的主機總線適配器(hba,host bus adapter)就好像網絡上的交換機一樣,可以實現以通道的形式與單獨的每個硬盤通訊,即每個sata硬盤都獨占一個傳輸通道,所以不存在象并行ata那樣的主/從控制的問題. 與其它高速串行接口一樣,serial ata接口也采用了一套用來確保數據流特性的編碼機制,這套編碼機制將原本每字節所包含的8位數據(即1byte=8bit)編碼成10位數據(即1byte=10bit),這樣一來,serial ata接口的每字節串行數據流就包含了10位數據,經過編碼后的serial ata傳輸速率就相應地變為serial
ata實際傳輸速率的十分之一,所以1.5gbps=150mb/sec,而3.0gbps=300mb/sec.serial ata規范不僅立足于未來,而且還保留了多種向后兼容方式,在使用上不存在兼容性的問題.在硬件方面,serial ata標準中允許使用轉換器提供同并行ata設備的兼容性,轉換器能把來自主板的并行ata信號轉換成serial ata硬
盤能夠使用的串行信號,目前已經有多種此類轉接卡/轉接頭上市,這在某種程度上保護了我們的原有投資,減小了升級成本;在軟件方面,serial ata與并行ata保持了軟件兼容性,這意味著廠商絲毫也不必為使用serial ata而重寫任何驅動程序與操作系統代碼.erial ata相較并行ata可謂優點多多,將成為并行ata的廉價替代方案.并且從并行ata過渡到serial ata也是大勢所趨,應該只是時間問題.相關廠商也在大力推廣sata接口,例如intel的ich6系列南橋芯片相較于ich5系列南橋芯片,所支持的sata接口從2個增加到了4個,而并行ata接口則從2個減少到了1個;nvidia的nforce4系列芯片組已經支持sata ii即serial ata 2.0,而且三星已經采用marvell 88i6525 soc芯片開發新一代的sata ii接口硬盤,并將在2005年初推出.另外,serial ata接線較傳統的并行ata(paralle ata)接線要簡單得多,而且容易收放,對機箱內的氣流及散熱有明顯改善.而且,sata硬盤與始終被困在機箱之內的并行ata不同,擴充性很強,即可以外置,外置式的機柜(jbod)不單可提供更好的散熱及插拔功能,而且更可以多重連接來防止單點故障;由于sata與光纖通道的設計如出一轍,所以傳輸速度可用不同的通道來做保證,這在服務器與網絡存儲上具有重要意義.
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總結
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