阿天视线(44)：第二代SATA蓄势待发
硬件周刊
一直以来，核心硬件的技术发展都遵循着摩尔定律，PC的朝代甚至可以按照年度来划分：一年一小变，三年一大变。然而，磁盘系统性能的瓶颈却越来越显得突出。虽然从以前的5400转/分到现在主流的7200转/分，接口规范也从ATA66发展到了ATA133，同时更多硬盘开始采用SATA接口，但我们在使用中，特别是在大量长时间读写操作时仍然感到硬盘吃不消。
可喜的是，最近有硬盘厂商透露出明年第二代SATA硬盘的计划，同时越来越多的主板芯片组开始支持NCQ，SATAⅡ以及灵活的RAID模式，这些都是值得我们期待的。
SATAⅡ硬盘明年推出
三星和Marvell在上月底宣布使用Marvell 88i6525 SOC芯片开发新一代Serial ATA Ⅱ硬盘产品。据称它将是业界首个原生支持3.0Gbps传输能力。虽然三星公司并没有表示其SATAⅡ硬盘将会在何时上市，但按照三星的产品开发蓝图所示，其SATAⅡ规格的硬盘新品将会在明年1月推出。
技术提示：Intel先前曾宣布，SATAⅡ的传输速率为3.0Gbps(300MB/s)，是第一代SATA的传输速率1.5Gbps(150MB/s)的2倍。此后，许多人对3.0Gbps=300MB/s，1.5Gbps=150MB/s的表示方法感到不解。
对此，Intel作出如下解释：就串行通讯来讲，串行传输速率是指串行接口数据传输的实际比特率，第一代SATA的传输速率为1.5Gbps，第二代SATA的传输速率为3.0Gbps。和其他高速度串行接口一样，Serial ATA接口也采用了一套用来确保数据流特性的编码机制，这套编码机制将原本每字节所包含的8位数据(即1Byte=8bit)编码成10位数据(即1Byte=10bit)，这样一来，Serial ATA接口的每字节串行数据流便包含了10位数据，因此，经过编码过后的Serial ATA传输速率就相应变为Serial ATA实际传输速率十分之一。这就是3.0Gbps=300MB/s，1.5Gbps=150MB/s的原因。
SATAⅡ硬盘的出现将进一步推动串行硬盘的发展，而这种接口也将完全接替PATA的地位，同时SATAⅡ硬盘还将带来新的应用。
NCQ技术助力SATA
在英特尔i915/925系列芯片组中的南桥ICH6中，加入了新的硬盘控制器，其中一个很重要的功能就是加入了对SATA硬盘的Native Command Queuing (NCQ，本地指令序列)优化技术的支持。NCQ技术可以将硬盘的缓存中的命令根据实际要操作的数据所处的地址进行重新排序。比如说缓存中的命令排列是A、B、C、D(如图)，而我们要操作的数据按照顺时针在硬盘上排列是A目标数据、C目标数据、B目标数据、D目标数据。按照以往的操作，硬盘要转动2.5周，而采用NCQ后，可以把缓存中的命令重新排列为A、C、B、D，这样硬盘转动一周就可以完成工作，所以NCQ可以提高硬盘的工作效率，进而提高硬盘的性能。
不过它也需要硬盘本身支持这项技术。目前希捷的7200.7系列中有3款支持NCQ技术，容量分别是80GB(ST380817AS)，120GB(ST3120827AS)，160GB(ST3160827AS)，其中最先发布的是160GB的。目前支持这种功能的硬盘并不多，但随着SATAⅡ硬盘产品的上市，普通用户都能享受到这些很实用的功能，例如上面我们提到的三星明年要发布的SATAⅡ硬盘就能够支持NCQ技术。
RAID应用将普及
由于K8处理器本身集成了内存控制器，因此第三方芯片组厂商在设计K8芯片组时，都将设计重点放在南桥芯片上。就南桥芯片而言，与英特尔的ICH6R类似，威盛VT8251将支持AHCI标准。ACHI支持设备热插拔以及增强性能的本地指令序列技术。这项技术的引入，使得SATA接口存储设备代替SCSI接口设备成为可能，甚至是在高端服务器领域。全新的VT8251南桥芯片可以支持最多4个SATA设备。这些接口连接将可以实现相应的硬盘阵列功能，如RAID 0，1，0+1。
在NVIDIA新推出的nForce4芯片组中，同样支持RAID 0，1，0+1模式与SATAⅡ硬盘。而且nForce4提供了双独立通道控制器，可有效缓解带宽的不足。同时NVIDIA 提供的RAID Morphing 软件可在转换磁盘阵列方式的时候保证数据的安全。比如，你使用的nForce4 主板正采用RAID 0磁盘阵列，但是决定放弃更好的性能转而采用更安全的RAID 1阵列。在一般的操作过程中，必须首先破坏RAID 0 的配置，再使用控制器软件重建RAID 1阵列，然后重新安装软件，而nForce4主板则可以保证数据不会丢失。
而在Intel平台方面，也是对磁盘系统性能倍加关注。《电脑报》曾介绍过ICH6R采用的Matrix RAID技术，Matrix RAID的原理就是将每个硬盘容量各分成两部分(即：将一个硬盘虚拟成两个子硬盘，这时子硬盘总数为4个)，其中用两个虚拟子硬盘来创建RAID 0模式以提高性能，而其他两个虚拟子硬盘则透过镜像备份组成RAID 1用来备份数据，以达到RAID 0+1的效果。一些主板厂商在去年曾推出一种称为“RAID 1.5”的磁盘阵列，同样可以像Matrix RAID那样只需两个硬盘即可达到等同于RAID 0+1 的效能、兼具了数据存入的安全性与读取的快速性。
结 语
可以看出，各家芯片组厂商在RAID功能上都着实下了一番功夫，同时，我们也注意到普通家庭计算的日常应用也越来越需要RAID来完成和提高效率。而廉价的大容量硬盘更是直接刺激消费者去体验这种应用方式。频繁的读写，大量的随机寻址这些操作需求，使得NCQ和RAID更有发挥的空间，如果我们采用支持NCQ技术的SATAⅡ硬盘来搭建RAID 0磁盘阵列，那么整体的磁盘性能将能获得很大的提高。