对SATA接口的全面认识

ATA是Serial ATA的缩写，即串行ATA。这是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。时钟信号

与并行ATA相比，SATA具有比较大的优势。首先，Serial ATA以连续串行的方式传送数据，可以在较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数据传输的带宽。Serial ATA一次只会传送1位数据，这样能减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际上，Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次，Serial ATA的起点更高、发展潜力更大，Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/sec，这比目前最快的并行ATA（即ATA/133）所能达到133MB/sec的最高数据传输率还高，而在已经发布的Serial ATA 2.0的数据传输率将达到300MB/sec，最终Serial ATA 3.0将实现600MB/sec的最高数据传输率。

原理

在此有必要对Serial ATA的数据传输率作一下说明。就串行通讯而言，数据传输率是指串行接口数据传输的实际比特率，Serial ATA 1.0的传输率是1.5Gbps，Serial ATA 2.0的传输率是3.0Gbps。与其它高速串行接口一样，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就包含了10位数据，经过编码后的Serial ATA传输速率就相应地变为Serial ATA实际传输速率的十分之一，所以1.5Gbps=150MB/sec，而3.0Gbps=300MB/sec。

可说是以Fibre Channel（光纤通道作为蓝本，所以采用四芯接线；需求的电压则大幅度减低至250mV（最高500mV），较传统并行ATA接口的5V少上90%到95%！因此，厂商可以给Serial ATA硬盘附加上高级的硬盘功能，如热插拔等。更重要的是，在连接形式上，除了传统的点对点（Point-to-Point）形式外，SATA还支持“星形”连接，这样就可以给RAID这样的高级应用提供设计上的便利；在实际的使用中，SATA的主机总线适配器（HBA，Host Bus Adapter）就好像网络上的交换机一样，可以实现以通道的形式和单独的每个硬盘通讯，即每个SATA硬盘都独占一个传输通道，所以不存在象并行ATA那样的主/从控制的问题。（Hot Swapping））

兼容性

Serial ATA规范不仅立足于未来，而且还保留了多种向后兼容方式，在使用上不存在兼容性的问题。在硬件方面，Serial ATA标准中允许使用转换器提供同并行设备的兼容性，转换器能把来自主板的并行ATA信号转换成Serial ATA硬盘能够使用的串行信号，目前已经有多种此类转接卡/转接头上市，这在某种程度上保护了我们的原有投资，减小了升级成本；在软件方面，Serial ATA和并行ATA保持了软件兼容性，这意味着厂商丝毫也不必为使用Serial ATA而重写任何驱动程序和操作系统代码。

优势

Serial ATA相较并行ATA可谓优点多多，将成为并行ATA的廉价替代方案。并且从并行ATA过渡到Serial ATA也是大势所趋，应该只是时间问题。相关厂商也在大力推广SATA接口，例如Intel的ICH6系列南桥芯片相较于ICH5系列南桥芯片，所支持的SATA接口从2个增加到了4个，而并行ATA接口则从2个减少到了1个；nVidia的nForce4系列芯片组已经支持SATA II即Serial ATA 2.0，而且三星已经采用Marvell 88i6525 SOC芯片开发新一代的SATA II接口硬盘，并已经在2005年初推出。

值得注意的是，无论是SATA还是SATA II，其实对硬盘性能的影响都不大。因为目前硬盘性能的瓶颈集中在由硬盘内部机械机构和硬盘存储技术、磁盘转速所决定的硬盘内部数据传输率上面，就算是目前最顶级的15000转SCSI硬盘其内部数据传输率也不过才80MB/sec左右，更何况普通的7200转桌面级硬盘了。除非硬盘的数据记录技术产生革命性的变化，例如垂直记录技术等等，目前硬盘的内部数据传输率也难以得到飞跃性的提高。说得不好听的话，目前的硬盘采用ATA 100都已经完全够用了，之所以采用更先进的接口技术，是可以获得更高的突发传输率、支持更多的特性、更加方便易用以及更具有发展潜力罢了。

不过随着技术的发展，现在SSD技术正在快速发展，已经有公司推出了SSD，其速度远远超过HDD。所以SATA，及SATA II 的推出及进一步发展是很有必要的。

SATA标准的出现，让计算机储存产业掀起了大波澜，除了一改过去并行传输的方式，转而以串行的方式，不仅在排线尺寸方面得到了有效的缩减，在传输速度方面也获得了相当大的提升。

SATA标准的变革

其实我们常见到的SATA II名称，最早是一个委员会的名称，该委员会成立的目的就是为了制订最早的SATA 1.x标准。后来该组织更名为SATA 国际组织 （SATA-IO）。但是SATA II的名称保留了下来。由于不同厂商所推出的相关产品在功能上或支持度都有所不同，各家SATA产品命名规则有都有所差异。

由于SATA-IO并未硬性规定命名规则与功能要求，因此在推广初期也造成不少产品定位上的困扰。一般厂商在命名上，多以特定功能作为命名规则，一般常见的多以其最大传输速度为主，常见的SATA 300， SATA 3Gb/s和SATA 3G等名称，部分也有直接取用SATA II为其支持规格名称，后其的产品在硬件规格上已经相当完备，因此大多舍弃了过去的速度命名规则，加上 SATA-IO于2005年8月底的秋季IDF展中，将过去由各家厂商自行认定的SATA II内容：如3Gbps、本地命令队列（NCQ）、连结埠分享器（Port Multipliers）和接口选择器（port selectors）等，统一整合为SATA 2.5的标准规格，大幅减少了市场紊乱的现象。而在2007年第一季度，SATA-IO推出了2.6版的规范，更进一步的3.0版规范也即将在下半年推出。

SATA界面的优势仍须面对客观的现实

SATA 1.0的出现代表著计算机产业正式从低时脉并列传输走向高时脉序列传输，初始规格订在1.5Gbps，明显有著比过去IDE界面更丰沛的传输能量。不过SATA虽然提供了如此宽广的总线，但是硬盘机速度进展非常缓慢，转速与碟片密度的提升速度不够快，让SATA总线速度的提升意义并不大。

SATA界面已然成为通用的储存界面标准

很多人爱举的一个例子：在速限200的高速公路上骑50CC的小绵羊摩托车，这也正足以完全角容硬盘机所面临的窘况。以SATA 1.0的规范来看，其最高传输速度约为150Mbyte/s，而目前即使是高达万转以上的高阶SATA硬盘，持续传输速度也无法超越100MByte/s，想让SATA的高总线带宽得到发挥，就必须使用磁盘阵列才有办法，而另一个可以发挥SATA界面高带宽优势的方法，就是采用具备连结埠分享器的硬盘外接装置，将单一SATA连接埠的带宽可以均分给数量不等的硬盘使用，就目前来说，以单一硬盘而言，传输速度并不会比过去在IDE界。