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硬盘接口IDE、SATA与SATAII的优缺点

我要评论 2011/01/24 15:26:14 来源:绿色资源网 编辑:绿色资源站 [ ] 评论:0 点击:229次

  大家都知道,数据线太粗,安装不方便,严重影响机箱内空气流通,不利于机箱散热,是传统IDE接口即Ultra ATA硬盘的至命缺点。不过,IDE硬盘还有很多其它方面的局限性,大概就不是很多人都清楚了。 

  主从盘相互影响 

  普遍情况下,一块主板只有两个IDE接口,每个接口可以挂两个IDE设备。但同一个接口的两个设备是共用带宽的,对速度的影响非常大。所以稍有常识的人,都会把硬盘和光驱分开两条IDE线连接到主板上 

  这样,IDE有个很大的问题,就是虽然一块主板可以连接4个设备,但事实上只要超过两个,速度就大大下降。 

  更大的问题是,同一条线上两个设备要严格按主/从设置才能正常运行。象西数WD400 JB,主硬盘还有两种不同设置,一条IDE线只接这块硬盘的时候按右边的设置,带从盘的时候则要按中间的设置方式。据亲身经验,如果没带从盘而按中间的方式设了,会出现五花八门百思不得其解的问题——有时可以启动,有时报告找不到硬盘,有时启动过程中报告硬盘错误之类——每次启动可能出现不同的问题。 

  不支持热拔插 

  并行ATA在支持设备热插拔方面能力有限,这一点对服务器方面的应用非常重要。因为服务器通常采用RAID的方式,任何一块硬盘坏了都可以热拔插更换,而不影响数据的完整性,确保服务器任何情况下都正常开着。具有热插拔支持功能的SCSI和光纤通道占据了企业级应用的几乎全部市场,并行ATA空有价格优势而不能获得一席之地,主要原因就是它不支持热拔插。 

  不够完善的错误检验技术 

  Ultra DMA引入了基于CRC的数据包出错检测,该技术是ATA-3标准的组成部分。但是,没有任何一种并行ATA标准提供命令和状态包的出错检测。尽管命令和状态包出错的范围和几率都小,但它们出错的可能性也不容忽略。 

  使用过时的5伏电压 

  处理器核心从几个方面要求向低电压过渡。较低电压允许更快的信号陡变,这对提高速度、降低热耗至关重要。现在的CPU核心电压基本上都小于2伏,为保持与系统主板上其它芯片的互操作性,通常使用3.3伏的外部电压分离出来,5伏电压成为过时的标准。虽然大部分目前的 ATA/ATAPI-6标准为并行ATA设备指定的直流电压供应为3.3V (± 8%),但一些模式的接收器大于4伏,所以要使用过时的5伏电压。 

  接口速度的可升级性差 

  另外,Ultra ATA是受并行总线特性的限制,带宽容易受到限制,经过多次升级,目前最高传输率也只是133M字节/秒。 

SATA比IDE优越在哪些地方? 

  SATA不再使用过时的并行总线接口,转用串行总线,整个风格完全改变。 
  SATA与原来的IDE相比有很多优越性,最明显的就是数据线从80 pin变成了7 pin,而且IDE线的长度不能超过0.4米,而SATA线可以长达1米,安装更方便,利于机箱散热。除此之外,它还有很多优点: 

  一对一连接,没有主从盘的烦恼 

  每个设备都直接与主板相连,独享150M字节/秒带宽,设备间的速度不会互相影响。 

  支持热拔插 

  热拔插对于普通家庭用户来说可能作用不大,但对于服务器却是至关重要。事实上,SATA在低端服务器应用上取得的成功,远比在普通家庭应用中的影响力大。 

  数据传输更加可靠 

  SATA提高了错误检查的能力,除了对CRC对数据检错之外,还会对命令和状态包进行检错,因此和并行ATA相比提高了接入的整体精确度,使串行ATA在企业RAID和外部存储应用中具有更大的吸引力。 
       
  低电压信号 

  SATA的信号电压最高只有0.5伏,低电压一方面能更好地适应新平台强调3.3伏的电源趋势,另一方面有利于速度的提高。 

带宽升级潜力大 

  SATA不依赖于系统总线的带宽,而是内置时钟。刚推出的这一代SATA内置1500MHz时钟,可以达到150M字节/秒的接口带宽。由于不再依赖系统总线频率,每一代SATA升级带宽的增加都是成倍的:下一代300M字节/秒,再下一代可以达到600M字节/秒 

SATA仍然存在的几点不足 

  在国内,现在买IDE的人恐怕比买SATA的人多很多。主要有三个方面的原因: 

  首先,SATA的诸多先进性总体上对个人电脑用户意义不是太大,它最大的意义的反而是适应了入门级企业应用的需要。 

  其次,nForce4、915之前的那些主板使用SATA硬盘,在安装操作系统的时候需要用到软盘,就象SCSI硬盘那样,增添了用户的麻烦。 

  另外,国内用户的电脑配置相对落后,很多人都是旧电脑升级大容量硬盘,稍老点的主板还不支持SATA硬盘。 

  所以,SATA最大的成功在于吸引了很多低端入门级服务器的用户。但在企业级应用方面,它又仍然在很多方面有待改进:


单线程的机械底盘 

  SATA毕竟只是ATA,它的机械底盘是为8x5线程设计的,而SCSI的机械底盘是24x7多线程设计,能更好地满足服务器多任务的需要。所以 SATA虽然在单任务的测试中不比SCSI差,但面对大数据吞吐量的服务器,还是有差距的。除了速度之外,面对多任务数据读取,硬盘磁头频繁地来回摆动,使硬盘过热是SATA最大的问题。 

形同虚设的热拔插功能 

  在实际应用中,RAID硬盘阵列是由多个硬盘组成的,必须知道具体哪一块硬盘坏了,热拔插更换才有意义。SATA硬盘虽然可以热拔插,但SATA组成的阵列在某块硬盘损坏的时候,不能象SCSI、FC和SAS那样,具有SAF- TE机制用指示灯显示,知道具体坏的是哪一块,热拔插替换的时候,如果取下的是好硬盘,就容易使数据出错。所以在实际应用中,SATA的热拔插功能有点形同虚设的味道。 

速度慢 

  SATA相对于SCSI和FC速度慢,主要原因是机械底盘不同,不适应服务器应用程序大量非线性的读取请求。所以SATA硬盘用来做视频下载服务器还不错,用在网上交易平台则力不从心。 

  SATA 1.0控制器的传输速度效率不高,虽然标称具有150MB/s的峰值速度,事实上最快的SATA硬盘速度也只有60MB/s。 

整个解决方案价格 

  虽然SATA硬盘相对于SCSI硬盘来说很便宜,但整个的SATA方案并不便宜。主要原因是SATA 1.0控制器的每个接口只能连接一个硬盘,8个硬盘组成的阵列需要8个接口,把每个接口300多元的花费算进去,就不便宜了。


SATA II与准SATA II 

  很多人到现在都还不是太清楚SATA与Ultra ATA相比有什么区别与好处,这也难怪。因为连Intel刚推出SATA的时候,也没想到这个为个人用户而改进的方案,结果会在入门级服务器和工作站等企业应用的前前景更为广大——也正因为这样,2004年才专门成立了SATA IO(SATA国际组织)。 

  前面那么多介绍,是结合现实情况与SATA官方白皮书整理的,从中已经可以发现,说到SATA优缺点,更多的是从企业应用而不是个人与家庭应用的角度考虑的。 

  现在经常听到“NCQ硬盘”和“SATA II硬盘”这两个名词,它们是SATA向下一代——SATA II发展的两个不同阶段的产品: 

  第一阶段是在SATA的基础上加入NCQ原生指令排序、存储设备管理(Enclosure Management)、底板互连、数据分散/集中这四项新特性。 

  第二阶段是在第一阶段的基出上作进一步改进,加入了双宿主主动式故障替换、与多个硬盘高效连接、3.0Gb(即300MB/s)接口带宽等特性。 

“NCQ硬盘”的改进:不仅仅是NCQ这么简单 

  由于SATA II的第一阶段几项改进中,NCQ原生指令排序技术对个人用户意义比较大,所以也只有这一项技术比较多人了解。其实SATA II第一阶段加入的技术包括如下几项: 

NCQ原生指令排序 

  Native command queuing:什么是NCQ呢?这是SCSI早就使用的一种技术,只是最近才应用于SATA硬盘。 

  传统台式机硬盘都用线性形式处理请求,这种方式潜在很不好的方面,要理解其中原理,必须对硬盘物理结构有个基本了解。硬盘里面是圆盘状的,很象CD光盘。每一个圆盘由许多同心圆划分为一条条磁道,磁道又分出扇区。每个圆盘由一个或多个磁头负责读取。如果数据分布在同一磁道,寻找数据的速度是最快的。在不同磁道之间移动则消耗很多时间。假设要读取三块数据,其中一块在圆盘最外边的磁道上,一块在圆盘最里面的磁道上,还有一块在圆盘最外边的磁道上。传统的硬盘,会依次先读取圆盘最外面的数据,然后读取最里面的数据,最后再回头读取最外面的数据。这样一来,磁头移来移动消耗的寻道时间多,效率就低了。如果把磁头移动减到最少,寻道时间就会相应减少。这就是NCQ的目的所在——NCQ可以重新编排指令,不让磁头从外移到内再移到外,而是在移向圆盘内圈之前就读取外圈的两块数据。 

  现在大家应该明白了,CPU的速度对硬盘性能影响微乎其微,但NCQ技术则可以明显改善硬盘性能,特别是对前面提到的SATA多线程性能差、容易磁头频繁来回摆动、硬盘容易过仍烩些方面有很大改善。 

机架管理(Enclosure Management) 

  前面提到SATA的热拔插技术,由于阵列中有一块硬盘出现故障的时候,不知道具体坏的是哪一块而形同虚设。SATA II第一阶段即拥有NCQ技术的SATA硬盘,加入了机架管理技术,正是用来解决这一问题的。 

背板互连(Backplane Interconnect) 

  SATA用于数据发送的导线数量很小,因而出现了为外部RAID使用而部署

关键词:硬盘接口,IDE,SATA,SATAII

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