硬盤(pán)接口IDE、SATA與SATAII的優缺點
大家都知道(dào),數據線太粗,安裝不方便,嚴重(chóng)影響機箱內空氣流通,不利於機箱散熱,是傳統IDE接口即Ultra ATA硬盤的至(zhì)命缺點。不過,IDE硬盤(pán)還有(yǒu)很多其它方麵(miàn)的局限性,大概就不是很多人都清楚了。
主從盤相互影響
普遍情況下,一塊主板隻有兩個IDE接口,每個接口可以(yǐ)掛兩個IDE設(shè)備。但同一個接口的兩個(gè)設備是共用帶寬的,對速度的影響非(fēi)常大。所以稍有常識(shí)的人(rén),都會把硬盤和光驅(qū)分開兩條IDE線連接(jiē)到主板上
這樣,IDE有個很大的問題,就是(shì)雖然一塊主板可以連接4個設(shè)備,但事實上(shàng)隻要超過兩個,速(sù)度就大大下(xià)降。
更大的問題是,同一(yī)條線(xiàn)上(shàng)兩個設備要嚴格按主/從設置(zhì)才能正常運行。象西數WD400 JB,主(zhǔ)硬盤(pán)還有兩種不同設置,一條IDE線隻(zhī)接這塊硬(yìng)盤的時候按右邊的設置,帶從盤的(de)時候則要按中間(jiān)的設置方式。據親身經(jīng)驗,如果沒(méi)帶從盤(pán)而按中(zhōng)間(jiān)的方式設了,會出現五花八門百思不得其解的問題(tí)——有時(shí)可以啟動,有時報(bào)告找不到硬盤,有時啟動過(guò)程中報告硬盤錯誤之類(lèi)——每次啟動可能出現(xiàn)不同的問題。
不支持熱拔插
並行ATA在支持設備熱插拔方麵(miàn)能力(lì)有限,這一點對服務器方麵的應用非常重要。因(yīn)為(wéi)服(fú)務(wù)器通常采用(yòng)RAID的方式,任何一塊硬盤壞了都可以熱拔(bá)插更換,而(ér)不影響數據的完整(zhěng)性,確保服務器任何情況下都正常開著。具有熱插拔支持功能的SCSI和光纖通道占據了企業級應(yīng)用的幾乎全部市場,並行(háng)ATA空有價格優勢而不(bú)能獲得一席之地,主要原因就是它不支持(chí)熱拔插。
不夠完善的錯誤檢驗技術
Ultra DMA引入了基於CRC的(de)數據包出錯(cuò)檢測,該技術是(shì)ATA-3標準的組成部分。但(dàn)是,沒(méi)有任何一種並行ATA標準提供命令和狀(zhuàng)態包的出錯檢測。盡(jìn)管命令和狀態(tài)包出錯的範圍(wéi)和幾率都小(xiǎo),但它們出錯的可能性也不容(róng)忽略。
使用過時的5伏電壓
處理器核心從幾個方麵要求向低(dī)電壓過渡。較(jiào)低電壓允許更快(kuài)的信號陡(dǒu)變,這對提高速度、降低熱耗至關重要。現在(zài)的(de)CPU核心電壓基本上都小(xiǎo)於2伏,為保持與係(xì)統主板上(shàng)其它芯片(piàn)的(de)互操(cāo)作性,通常使用3.3伏的外部電壓分離出來,5伏電(diàn)壓成為過(guò)時的標準(zhǔn)。雖然大部分目前的 ATA/ATAPI-6標準為並行ATA設備指定的直流電壓供應為3.3V (± 8%),但一些模式的接收器大於4伏,所(suǒ)以要使用過時的5伏電壓(yā)。
接口速度的可升(shēng)級性差
另外,Ultra ATA是受並行總線特(tè)性的(de)限製,帶寬容易受到限製,經過多次升級,目前最高傳輸率(lǜ)也隻是133M字節/秒。
SATA比IDE優越在哪些(xiē)地方?
SATA不再使用過時的並行總線接口,轉用串行(háng)總線,整個風格完全改變。
SATA與原來的IDE相比有很多優(yōu)越性,最明顯的就是數據線從80 pin變成了7 pin,而且IDE線的長度不能超過0.4米,而SATA線可(kě)以長達1米,安裝更方(fāng)便,利於機(jī)箱散熱。除此之外,它還有很多優點:
一對一連接,沒有主從(cóng)盤的煩惱
每個設備都直接與主板相連,獨享150M字(zì)節/秒帶(dài)寬,設備間的(de)速度不會互(hù)相影響(xiǎng)。
支持熱拔插
熱拔(bá)插對(duì)於普通家庭用戶來說可能作用不大,但對於服務器卻是至關重要。事實上,SATA在低端服務器(qì)應用上取得的成功,遠比在普通家庭應用中的影響力大。
數據(jù)傳輸更加可靠
SATA提高了錯誤檢查的能力,除了對CRC對數據檢錯之外,還會對命令和狀態(tài)包進行檢錯,因此和並行ATA相比提高了接入的整體精確度,使串行ATA在企業RAID和外部存儲應用中(zhōng)具有更大(dà)的吸引力。
低電壓信號
SATA的信號(hào)電壓最高隻有0.5伏,低電壓一方麵(miàn)能(néng)更好地適應新平(píng)台強調3.3伏的電源趨勢(shì),另一方麵有(yǒu)利於速度的提高。
帶寬(kuān)升級潛力大
SATA不依賴(lài)於係統總線(xiàn)的帶寬,而是內置時鍾。剛推出的這一(yī)代SATA內置(zhì)1500MHz時鍾,可(kě)以達(dá)到150M字節/秒的接口帶寬。由於(yú)不再依賴係統總線(xiàn)頻率,每(měi)一代SATA升級帶寬的增加都是成倍(bèi)的:下(xià)一代300M字節/秒,再(zài)下一代可以達到(dào)600M字節/秒
SATA仍然存在的幾點不足
在國內,現在買IDE的人恐怕比買(mǎi)SATA的人多很多。主要有三個方麵的原因:
首先,SATA的諸多先進性總(zǒng)體上對個人電腦用戶意義(yì)不是太大,它最大的意義的反而是適應了入(rù)門級企業應用的需要。
其次,nForce4、915之前的(de)那些主板使用SATA硬(yìng)盤(pán),在安(ān)裝操作係統的時候需要用到軟盤,就象SCSI硬盤那樣,增添了用戶的麻煩。
另外,國內用(yòng)戶的電腦配置相對落(luò)後,很多人都是(shì)舊電(diàn)腦升級大容量(liàng)硬盤,稍老點的主板還不(bú)支持SATA硬盤。
所以(yǐ),SATA最大的成功在於吸引了很多低端入門級服務器的用戶(hù)。但在企業(yè)級應用方麵,它又仍然在很多方麵有待改進:
單線(xiàn)程的機械底盤
SATA畢竟隻是ATA,它(tā)的機械底盤是為8x5線程設計的,而SCSI的機(jī)械底盤是24x7多線程設計,能更好地滿足服務器多任務的需要。所以(yǐ) SATA雖然在單任務的測試中不比SCSI差(chà),但麵對大數據吞吐量的(de)服務器,還是有差距的。除了速度之外,麵對(duì)多任務數據(jù)讀取,硬盤磁頭頻繁地來回擺動,使硬盤過熱是SATA最大的問題。
形同虛設的熱拔插功能
在實際應用中,RAID硬盤陣列是由多個硬盤組成的,必須知道具體哪一塊(kuài)硬盤壞了,熱拔插更換才有意義。SATA硬盤雖然可以熱拔插,但SATA組成的陣(zhèn)列在某塊硬盤損壞的(de)時候,不(bú)能象SCSI、FC和SAS那樣,具有SAF- TE機製用指示(shì)燈顯示(shì),知(zhī)道(dào)具體壞的是哪一塊,熱拔插替換的時候,如(rú)果(guǒ)取下的是好硬(yìng)盤,就容易使數據出(chū)錯。所以在實際(jì)應用中,SATA的熱拔插功能有點形同虛設(shè)的味道。
速度慢
SATA相對於SCSI和(hé)FC速度慢,主要原因是機械底盤不同,不適應服務器應用程序大量非線(xiàn)性的讀取請(qǐng)求。所以(yǐ)SATA硬盤用(yòng)來做視頻下載服務器還不錯,用在網上交易平台則力不從心(xīn)。
SATA 1.0控製器的傳輸速(sù)度效率(lǜ)不高,雖然標(biāo)稱具有150MB/s的峰值速度,事實上最快的SATA硬盤速度也隻有60MB/s。
整個解決方案價格
雖然SATA硬盤相對(duì)於SCSI硬盤來說很便宜(yí),但整(zhěng)個的SATA方案並不便宜。主要原因是SATA 1.0控製器的每個接口隻能連接一個硬盤,8個硬盤組成的陣列需要8個接口,把每個接口300多元的花費算進去,就不(bú)便宜了。
SATA II與準SATA II
很多人到現在都還不是太清楚SATA與Ultra ATA相(xiàng)比有什(shí)麽區(qū)別與好處,這也難怪。因為連Intel剛(gāng)推出SATA的時候,也沒想到這個為個人用戶而改進的方案,結果會在入門級服務器(qì)和工作站等企業應用的前前景更為廣大——也正(zhèng)因為這樣,2004年才專門成立了SATA IO(SATA國際組織)。
前麵那麽多介紹(shào),是結(jié)合現實情況與SATA官方白皮(pí)書整理(lǐ)的,從中已經可以(yǐ)發現,說到SATA優缺點,更多的(de)是從企業應用而不是個人與家庭應(yīng)用的角度考慮的。
現在經常聽到“NCQ硬盤”和“SATA II硬盤”這兩(liǎng)個名詞,它們是SATA向(xiàng)下一代——SATA II發(fā)展的兩個不同階段的產品:
第一階段是在(zài)SATA的基礎上加入NCQ原生指令排序、存儲設備管理(Enclosure Management)、底板互連、數據分散/集中這四項新特性。
第二階段是(shì)在第一階段的基出上作進一步改進,加入了雙宿主主動式(shì)故障替(tì)換、與多個硬盤高(gāo)效連接(jiē)、3.0Gb(即300MB/s)接口帶寬等特性。
“NCQ硬盤”的改進:不僅僅是NCQ這麽簡單
由於SATA II的第(dì)一階(jiē)段幾(jǐ)項改進中,NCQ原生指令排序技術對個人(rén)用戶意義比較(jiào)大,所以也隻有這一項技術比較多人了(le)解。其實SATA II第一階段加入的技術包括如下幾項:
NCQ原生指令(lìng)排序
Native command queuing:什麽是NCQ呢?這是SCSI早就使用的(de)一種技術,隻(zhī)是最(zuì)近才應(yīng)用於SATA硬盤。
傳統台式機硬盤都用線性(xìng)形式處理請求,這種方式潛在很不(bú)好的方麵,要理解其中原(yuán)理,必(bì)須對硬盤物理結構有個基本了(le)解。硬盤裏麵(miàn)是圓盤狀的,很象CD光盤。每一個圓盤(pán)由許多同心圓劃分為一條條(tiáo)磁道,磁道(dào)又分出扇區。每個圓盤(pán)由一個或多個磁頭負責讀取。如果數據分(fèn)布在同一磁道,尋找數據的速度(dù)是最(zuì)快的。在不同磁道之間移動則消耗很(hěn)多時(shí)間。假(jiǎ)設要讀取三(sān)塊數據,其中一塊在圓(yuán)盤最外邊的磁道上,一塊在圓盤最裏麵的磁(cí)道上(shàng),還有一塊在圓盤最外邊的磁道上。傳統的硬盤,會依(yī)次先讀取圓盤最外麵(miàn)的數據,然後讀取最裏麵的數據,最後再回頭(tóu)讀取最外麵的數據。這樣一來,磁頭移來移動消耗的(de)尋道時間(jiān)多,效率就低了。如果把磁頭移動減到最少(shǎo),尋道時間就會相應減少。這就(jiù)是NCQ的目的所在——NCQ可以重新編排指令,不讓磁頭從外移到內再(zài)移到外,而是在移向(xiàng)圓盤內圈之前就讀取外圈的兩塊數據。
現在大家應該明白了,CPU的速度對硬盤性(xìng)能影響微乎(hū)其微,但NCQ技術則可以明(míng)顯改善硬盤性能,特別(bié)是對前麵提到的SATA多線程性能差、容易磁頭頻繁來回擺動(dòng)、硬盤容易過仍燴些方麵有很大改善。
機架(jià)管理(Enclosure Management)
前麵提到SATA的熱拔插技(jì)術,由於陣列中有一塊硬盤出現故障的時候,不知道具體壞的是(shì)哪一塊而形同虛設(shè)。SATA II第一階段即擁有NCQ技(jì)術的SATA硬盤,加入了機架管理技術,正是用來解決(jué)這一(yī)問題的。
背板互連(Backplane Interconnect)
SATA用於數據發送的導線數量很小,因而出現了為外部RAID使用而部署
關鍵詞:硬(yìng)盤接(jiē)口,IDE,SATA,SATAII
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