全新硬盘接口规范──Serial ATA

硬件周刊

高晨光

现在个人计算机的CPU主频早就上了GHz级，内存和显卡的频率也节节高升，可硬盘传输速率却依然原地不动。虽然前段时间有ATA133技术的推出，目前市场上也有相关的主板开始支持，但是这个技术只能看作是ATA100的升级，并不能算是一个新的技术。下面给大家介绍全新的硬盘接口规范──Serial ATA(串行ATA，也简称为SATA，如（图1）)。

Serial ATA的出现

2000年Intel公司专门成立了制定和推广Serial ATA标准规范的Serial ATA工作组(Serial ATA Working Group)，该工作组一开始就包括了业内众多有影响力的公司，如IBM、Intel、Dell、APT、Maxtor、Quantum(目前其硬盘部门已与Maxtor公司合并)和Seagate公司。随后Serial ATA工作组公布了Serial ATA草案1.0版。 在1.0版规范中规定Serial ATA的数据传输速度为150MB/s，比目前最快的Ultra ATA /133还要高50%，而且随着未来后续版本的发展，其接口速度还会扩展到300MB/s和600MB/s。
但是Serial ATA并没像大家预料那样迅速普及和广泛应用于市场，因为Serial ATA刚刚问世，支持这个技术的厂家寥寥无几。没有量产的Serial ATA硬盘，没有支持Serial ATA的主板芯片，所以Serial ATA推出后，市场先热闹了一阵，随后又陷入了沉寂。后来在Maxtor推出了Ultra ATA/133时，Serial ATA才再次和Ultra ATA/133一起被推向了前台，并且越来越多的厂家开始关注Serial ATA。

Serial ATA的特点

现在的并行ATA一次可传输4个字节(4×8位)的数据，而串行ATA每次传输的数据只有1位，那为什么在高速传输过程中却要使用串行ATA呢？其实主要原因还是并行传输存在着信号串扰的问题。而串行传输几乎就没有信号串扰问题，从理论上说串行传输的工作频率可以无限提高，Serial ATA就是通过提高工作频率来提升接口传输速率的。因此Serial ATA可以实现更高的传输速率，而并行ATA在没有有效地解决信号串扰问题之前，则很难达到这样高的传输速率，这也是为什么新的硬盘接口标准会采用串行传输的原因。由于并行ATA接口采用并行方式传输数据，因此一次可传输多位数据，但其缺点也是显而易见的，仅每个通道需要的信号针就达26个，再加上地线和供电线，信号针就更多了。
我们简单总结了一下，Serial ATA与Ultra ATA相比拥有以下5个特点：
1.Serial ATA支持所有的ATA和ATAPI设备，包括CD、DVD、磁带机和各种大容量移动存储设备等。
2.Serial ATA采用串行方式传送数据，每次只传送1位数据，这样就可以大大减少接口的针脚数目，事实上，Serial ATA只用4个针就可以完成所有的工作(第1针发送，第2针接收，第3针供电，第4针是地线)，因而线缆更简单，线缆连接器更小，也更容易安装，减少了机内占用空间，有利于散热。
3.Serial ATA比并行ATA的设计降低了电压，减小了能耗，使PC系统更加容易设计。
4.采用点对点协议，不存在并行ATA的主/从问题，省去了并行ATA的跳线和设置工作，并且每个通道都独享带宽，提高了设备连接的灵活性和系统I/O能力。
5.能够与目前的操作系统在软件上兼容，这就意味着不必更改目前的任何驱动程序和操作系统代码。
但是Serial ATA点对点传输模式也有一定的缺陷，由于目前面向桌面应用的Serial ATA适配卡或支持Serial ATA的芯片组只能支持2个通道，而Serial ATA的每个通道只能连接1个设备，这就意味着用户在一般情况下只能使用2个设备，当用户需要同时使用多个Serial ATA设备时，唯一的方法是安装多块Serial ATA适配卡，这样会提高成本。其次，虽然从理论上说每一个硬盘都可以独享通道带宽，但实际情况却并非如此。目前PCI总线的带宽为133MB/s，而单个Serial ATA控制器的带宽就已经达到了150MB/s。如果系统要支持2个Serial ATA设备的话，芯片组的南桥(或ICH)就必须集成2个Serial ATA控制器，才能提供300MB/s的带宽。

Serial ATA的未来

2001年2月26日，全球第一块符合Serial ATA 1.0规范的PCI转接卡在春季IDF上由APT公司推出，并且通过Serial ATA标准线缆连接到了Intel P4处理器系统上，这是Serial ATA迈向实用的重要一步。作为最早提出Serial ATA设想的公司，Intel公司计划把Serial ATA作为AGP那样来发展，通过逐步提升时钟频率来提高其传输速率，以满足未来的发展需要。不过到目前为止，许多符合Serial ATA规范的产品还没上市。但发布时间比Serial ATA晚的Ultra ATA/133的相关产品现在却遍地开花了。不过这和厂家的策略有关系，毕竟Ultra ATA/133还是属于那种老瓶装新酒的东西，未来会取代它的还将是Serial ATA。并且，Serial ATA也可与Ultra ATA/133兼容（见（图2））。