SATA(Serial ATA),即串行ATA;PATA(parellel ATA),即并行ATA,也就是我們一般意義上的ATA。比如ATA5(ATA66)、ATA6(ATA100)、ATA133就是針對PATA而言的,其中ATA后面的數字代表ATA的規范代碼或理論數據傳輸率(單位MB/s)。SATA和PATA就是這次較量的雙方,前者是主角。
我們知道,隨著PC技術日新月異的發展,磁盤性能越來越成為整個系統的瓶頸,相對于CPU和DDR內存來說,傳統的Parallel ATA硬盤已經在很大程度上限制了整機性能的充分發揮。隨著采用串行Serial ATA技術的新一代硬盤的上市,這種情況得到了改善。
與傳統的并行硬盤相比,Serial ATA硬盤在傳輸速度上有了質的變化,而且具有許多讓人心動的優點。目前隨著各主要硬盤廠家Serial ATA硬盤的推出,Serial ATA已經不再是空中樓閣,我們在市場上已可以見到許多Serial ATA硬盤,硬盤市場的串行時代已經開始,今年的硬盤年度稱號似乎該是“SATA年”。
盡管PATA曾經造就了存儲設備接口的輝煌,但是其自身的局限還是把它自己逼上了“絕路”。
a) 首先是碼間干擾,在傳統的PATA接口上,PATA排線不可避免地總是被折疊或者彎曲,這都使得各個線路的特性趨于不一致,如果再考慮到PATA 排線所連接的PATA設備的多樣性,負載設備帶來的阻抗變化會十分復雜,目前還沒有有效的方法來解決這個碼間的干擾問題,以致通訊頻率無法繼續提高,速度受到限制。
b) 其次是串音干擾,與信號偏移一樣,這種干擾也是并行通訊固有的嚴重問題。各信號線之間通過電磁耦合進行干擾,并且信號頻率越高,干擾愈加嚴重,直至無法工作,同時串音干擾也大大限制了線路的長度。
c) 再次是直流偏置。我們知道數字信號總是帶有直流分量的,在并行通訊中通常各線路上的信號沒有經過編碼處理,所以“0”、“1”信號數量不平衡。這樣的信號序列中的存在不可預測的直流分量,使得信號發送器與接收器產生直流耦合,最終帶來電壓偏置。同時,由于線路兩端設備的供電狀況并不完全相同,所以信號發送器和接收器的參考電壓也存在微小差異。這兩個因素疊加起來,會在一定程度上降低信號采樣時的錯誤容限,使得誤碼率升高。而在并行通訊中,采用編碼處理直流偏移極其困難,因為各個信號線路上的數據都是相關的。要協調所有線路上的“0”/“1”信號數量,其算法的復雜程度和對計算電路的要求大大超過了現在能夠提供的IO處理水平。即使能夠實現,過高的成本也使它變得沒有意義。
由于線路復雜程度的差異,串行通訊在雙工處理和設備拓撲擴展方面也有很大的障礙。
SATA解決之道
看起來所有在PATA發展中遇到的重大問題,SATA已經提供了解決之道,并且解決的很是徹底。
1. 在SATA技術中,由于采用了點對點的拓撲結構,所以不存在這種多接口/設備帶來的碼間干擾。同時,由于連接設備類型單一,在線路中對干擾和信號衰減進行補償也變得更容易和更有效,從而傳輸質量得以進一步提高。因為SATA信號攜帶時鐘信息,接收器是根據串行信號本身來確定采樣時間,而不是時鐘控制線,也就不存在偏移的概念。因此在SATA技術中線路的工作頻率可以提升至非常高的水平。這就是為何SATA采用串行通訊模式,傳輸速度卻比并行的PATA還要高的原因之一。
2. 對比而言,SATA不僅沒有多余的線路相互干擾,而且本身就采用了差分模式,可以最大程度減少其他外界因素帶來的串音干擾。這個優勢不僅使得SATA可以達到更高的傳輸頻率(目前SATA的傳輸頻率是1.5GHz,這已經是微波傳輸了),也使得線路連接長度可以大幅增加。SATA最大連接長度1M對于任何內部設備來說都綽綽有余。
3. 在串行通訊中,解決直流偏移的原理很簡單:通過編碼使得“0”、“1”信號數量相等,這樣就消除了信號序列中的直流分量。沒有直流分量,發送器和接收器就只進行交流耦合,也就不必再考慮兩端參考電壓差異所帶來的影響,從而提高錯誤容限。在SATA中,采用了8b/10b編碼,也就是將8bit(1Byte)的數據通過底層硬件處理轉換為10bit,算法上可以保證10bit數據中“0”/“1”信號的數量相等,然后再由發送器發出。我們根據8bit/10bit(多出了2個bit的校驗碼)編碼可以得出SATA的傳輸效率是80%,因此1.5Gb/s×80%÷8bit=150MB/s,這就是SATA最大理論傳輸速度的來源。
有鑒于PATA和SATA在物理結構層面上的差異化,SATA所代表的無限光輝燦爛的遠景就在眼前。更多的用戶在升級系統或者裝機的過程中,都開始或多或少的考慮采用SATA,尤其是在04~05歲末年初交接之時。畢竟作為一個成熟的產品SATA所表露出的誘惑是我們無法阻擋的,當價格的差異比較性能的提升顯得微不足道時,2005年的SATA必將大行其道。
SATA廠家非常繁多,而日立因為收購IBM硬盤部,秉承多項硬盤制造專利技術,技術一流的“硬盤專家”稱號當之無愧。其中,Deskstar 7K 250系列是其推出的一款“全新”產品。目前Deskstar 7K250系列中串行版本共有5款,容量從80—400GB。新的系列增加了Load/unload(磁頭載入載出)、Tag and Seek(重排指令序列)、Eddy current latch(渦流六磁臂鎖)這三項技術,分別對磁盤的抗震性、穩定性以及故障率幫助巨大,在噪聲水平以及發熱量指標上都控制得相當不錯。
在代理方面,日立授權新天下科技為其在中國的總代理,憑借強大的渠道滲透和遍布全國的售后服務網點,為廣大Hitahci的用戶免去了后顧之憂。SATA硬盤采用8MB緩存,全國享受3年質保。購買時請認準相關激光防偽標識。(新聞稿 新天下提供 2005-02-25)