【工程师】浅谈外部串行ATA接口技术
编者按:很多朋友对主板上的SATA接口都不以为然,同时也有不少玩家认为SATA不过是一个厂商宣传的口号象征意义大于实际意义。更有些朋友认为,SATA现在购买并不适宜,因为接口标准并未统一随时可能会变。其实这些想法不能说错,但也不能说全对。一切都是因为大家对SATA的了解太少。今天大家看到的这篇SATA相关文章比较系统的阐述了SATA的前世今生,也给大家画出了SATA的发展路线图。而且在这篇文章中大家还能欣赏到第二代SATA硬件设备的风采。
【IT168 工程师谈导购专题】随着硬盘制造技术的不断发展,SATA硬盘逐渐成为存储设备的主角。目前用户主要接触到是内部SATA设备(如SATA硬盘),本文向读者介绍外部的SATA标准,以及它在发展过程中所遇到的问题和相应的解决方案。
SATA设备进入历史舞台也已经有了好几年的时间,最初的串行ATA1.0标准的诞生就是为了取代传统的并行ATA硬盘。串行标准几经修订,发展,SATA硬盘也逐渐成为配件的一个标准。随着SATA硬盘良好的发展势头,外部SATA设备也在寻求发展之道。#$[*166956.jpg*#a*#0*#0*#center*]$#
在发展的过程中,相关的组织为SATA接口制定了相关的标准,其中就包括:高速的传输接口,不受噪音干扰的电缆,简单的层次架构和一些其他参数。希望这些标准能够把SATA带领到一个新的发展高度。当然,由于本身的技术优势,外部SATA设备对目前如日中天的USB2.0和IEEE 1394火线接口发起了挑战。理论上,SATA性能上的优势远远高于这两者。USB2.0和火线(IEEE1394b)理论峰值传输带宽分别为480Mbit/s和800Mbit/s, SATA 1.0的标准就可以达到1.5Gbit/s。
SATA正式官方的标准在今年初美国三番市举办的IDF2004论会上正式通过,尽管在此标准中,并没有详细的涉及外部SATA设备,不过目前已经有很多厂家开始了样品的制造。第一款外部SATA设备样品在2003年秋的IDF论会上展出,它是由Maxtor, Silicon Image和Comax公司共同开发,并且基于SATA II工作组提出的草案进行研究。样品中使用了Maxtor DiamondMax SATA硬盘,PC-SATA Sil 3112 SATA桥配器以及Comax公司提供的电缆。
上图中,第一代SATA接口被称为Gen1,其中包括Gen1i和Gen1m两类,它们的不同之处在于信号的等级,不过Gen1只支持内部的SATA设备。基于Gen1的标准,Gen2对此做了相关的修正,最终Gen1x/Gen2x不但在速率上有所提高,而且支持外部SATA设备。
那么我们不禁要问,外部的SATA和内部的SATA 标准到底有什么不同呢?在第一代的SATA标准中,规定当外部SATA设备连进行连接时,SATA电缆最长不能超过1米。HighPoint公司在过去的1年中,全力进行着“准SATA外部控制器”和驱动器的开发,并且在第一代的标准下,尽可能的提高其SATA设备的连接长度。HighPoint公司提供的产品包括独立的控制卡,封装的控制器,电缆和相应的外部存储设备。它使用RocketRAID 1542 PCI卡,它的优势在于不但支持热交换,而且在windows 98/ME/2000/XP,Red Hat,SuSE,Turbo等各种操作系统下都可以非常好的支持RAID 0,1,0/1和JBOD。如果用户的主板已经集成SATA控制芯片的话,那么在Highpoint产品(包括控制卡,外部电缆)配合下,就能完美的实现外部SATA的解决方案。
#$[*166928.jpg*#SATA接口卡*#0*#0*#center*]$#
#$[*166930.jpg*#SATA接口线缆*#0*#0*#center*]$#
除此之外,技嘉公司也提供SATA的支持;购买主板时,还相应的包括额外的电缆和可用于连接两个SATA设备的桥接卡。
#$[*166934.jpg*#技嘉公司提供的与主板搭配SATA支持产品*#0*#0*#center*]$#
#$[*166935.jpg*#技嘉公司提供的与主板搭配SATA支持产品*#0*#0*#center*]$#
不过这些解决的方案只能称为“准外部SATA设备”。第一,目前外部SATA还没有制定官方的正式标准,每个厂家只是提供了各自的解决方案,因此性能和稳定性各不相同。第二,在外部设备连接内部SATA工作过程中,或多或少会受到噪音的干扰,大大影响性能。因此上述的解决方案只能成为基于内部SATA芯片的外部SATA设备。
由于这些问题,开发者们意识到外部SATA必须使用不同的信号等级和支持更长的外部连接。
信号等级
下图很好说明了,在物理电气性质上,内部的SATA和外部SATA设备所使用的不同信号等级(电压)。
#$[*166936.jpg*#SATA供电标准*#0*#0*#center*]$#
支持外部SATA的Gen1x/Gen2x使用了不同的电压,并且规定,在保证稳定性的前提下,外部设备的信号等级(电压)必须提高一倍,不过接收信号保持不变。同时信号的频率范围会扩大一倍。
外部电缆长度和性能
在目前市场上,西部数据的WD Secure Connect是完全符合SATAGen1x/Gen2x标准的SATA电缆。
#$[*166938.jpg*#基于SATA Gen1x/Gen2x标准的SATA电缆*#0*#0*#center*]$#
在新标准中,电缆最长可以达到2米,最多可以连接4个外部设备。为了防止EMI(电磁干扰)和ESD(电磁泄漏),SATA的接口做的更紧,电缆和新连接接口的材料密度也更高。同时能够和今后的串行SCSI设备兼容,接口的物理属性也做了相应的修改。#$[*166942.jpg*#a*#0*#0*#center*]$#
#$[*166943.jpg*#新标准SATA的设计结构示意图*#0*#0*#center*]$#
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#$[*166948.jpg*#新标准SATA的接口设计结构示意图*#0*#0*#center*]$#
新一代的SATA标准如下:
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通道带宽 |
最大电缆长度 |
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1内部通道 |
1.5Gbit/sec |
小于1米 |
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2 - 4内部通道 |
3Gbit/sec |
1米 |
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1外部通道 |
1.5Gbit/sec |
2米 |
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多个外部通道 |
SFF-8470标准,还在制定中 | |
目前,对于外部电缆的产品,Comax最具有实力,他们保证外部SATA电缆可以提供高达4.5Gbit/s的带宽。
#$[*166949.jpg*#a*#0*#0*#center*]$#
#$[*166950.jpg*#Comax设计的SATA线缆*#0*#0*#center*]$#