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硬盤接口IDE、SATA與SATAII的優(yōu)缺點

我要評論 2011/01/24 15:26:14 來源:綠色資源網(wǎng) 編輯:綠色資源站 [ ] 評論:0 點擊:229次

  大家都知道,數(shù)據(jù)線太粗,安裝不方便,嚴(yán)重影響機箱內(nèi)空氣流通,不利于機箱散熱,是傳統(tǒng)IDE接口即Ultra ATA硬盤的至命缺點。不過,IDE硬盤還有很多其它方面的局限性,大概就不是很多人都清楚了。 

  主從盤相互影響 

  普遍情況下,一塊主板只有兩個IDE接口,每個接口可以掛兩個IDE設(shè)備。但同一個接口的兩個設(shè)備是共用帶寬的,對速度的影響非常大。所以稍有常識的人,都會把硬盤和光驅(qū)分開兩條IDE線連接到主板上 

  這樣,IDE有個很大的問題,就是雖然一塊主板可以連接4個設(shè)備,但事實上只要超過兩個,速度就大大下降。 

  更大的問題是,同一條線上兩個設(shè)備要嚴(yán)格按主/從設(shè)置才能正常運行。象西數(shù)WD400 JB,主硬盤還有兩種不同設(shè)置,一條IDE線只接這塊硬盤的時候按右邊的設(shè)置,帶從盤的時候則要按中間的設(shè)置方式。據(jù)親身經(jīng)驗,如果沒帶從盤而按中間的方式設(shè)了,會出現(xiàn)五花八門百思不得其解的問題——有時可以啟動,有時報告找不到硬盤,有時啟動過程中報告硬盤錯誤之類——每次啟動可能出現(xiàn)不同的問題。 

  不支持熱拔插 

  并行ATA在支持設(shè)備熱插拔方面能力有限,這一點對服務(wù)器方面的應(yīng)用非常重要。因為服務(wù)器通常采用RAID的方式,任何一塊硬盤壞了都可以熱拔插更換,而不影響數(shù)據(jù)的完整性,確保服務(wù)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(jù)了企業(yè)級應(yīng)用的幾乎全部市場,并行ATA空有價格優(yōu)勢而不能獲得一席之地,主要原因就是它不支持熱拔插。 

  不夠完善的錯誤檢驗技術(shù) 

  Ultra DMA引入了基于CRC的數(shù)據(jù)包出錯檢測,該技術(shù)是ATA-3標(biāo)準(zhǔn)的組成部分。但是,沒有任何一種并行ATA標(biāo)準(zhǔn)提供命令和狀態(tài)包的出錯檢測。盡管命令和狀態(tài)包出錯的范圍和幾率都小,但它們出錯的可能性也不容忽略。 

  使用過時的5伏電壓 

  處理器核心從幾個方面要求向低電壓過渡。較低電壓允許更快的信號陡變,這對提高速度、降低熱耗至關(guān)重要。現(xiàn)在的CPU核心電壓基本上都小于2伏,為保持與系統(tǒng)主板上其它芯片的互操作性,通常使用3.3伏的外部電壓分離出來,5伏電壓成為過時的標(biāo)準(zhǔn)。雖然大部分目前的 ATA/ATAPI-6標(biāo)準(zhǔn)為并行ATA設(shè)備指定的直流電壓供應(yīng)為3.3V (± 8%),但一些模式的接收器大于4伏,所以要使用過時的5伏電壓。 

  接口速度的可升級性差 

  另外,Ultra ATA是受并行總線特性的限制,帶寬容易受到限制,經(jīng)過多次升級,目前最高傳輸率也只是133M字節(jié)/秒。 

SATA比IDE優(yōu)越在哪些地方? 

  SATA不再使用過時的并行總線接口,轉(zhuǎn)用串行總線,整個風(fēng)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(shù)據(jù)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線可以長達1米,安裝更方便,利于機箱散熱。除此之外,它還有很多優(yōu)點: 

  一對一連接,沒有主從盤的煩惱 

  每個設(shè)備都直接與主板相連,獨享150M字節(jié)/秒帶寬,設(shè)備間的速度不會互相影響。 

  支持熱拔插 

  熱拔插對于普通家庭用戶來說可能作用不大,但對于服務(wù)器卻是至關(guān)重要。事實上,SATA在低端服務(wù)器應(yīng)用上取得的成功,遠比在普通家庭應(yīng)用中的影響力大。 

  數(shù)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(shù)據(jù)檢錯之外,還會對命令和狀態(tài)包進行檢錯,因此和并行ATA相比提高了接入的整體精確度,使串行ATA在企業(yè)RAID和外部存儲應(yīng)用中具有更大的吸引力。 
       
  低電壓信號 

  SATA的信號電壓最高只有0.5伏,低電壓一方面能更好地適應(yīng)新平臺強調(diào)3.3伏的電源趨勢,另一方面有利于速度的提高。 

帶寬升級潛力大 

  SATA不依賴于系統(tǒng)總線的帶寬,而是內(nèi)置時鐘。剛推出的這一代SATA內(nèi)置1500MHz時鐘,可以達到150M字節(jié)/秒的接口帶寬。由于不再依賴系統(tǒng)總線頻率,每一代SATA升級帶寬的增加都是成倍的:下一代300M字節(jié)/秒,再下一代可以達到600M字節(jié)/秒 

SATA仍然存在的幾點不足 

  在國內(nèi),現(xiàn)在買IDE的人恐怕比買SATA的人多很多。主要有三個方面的原因: 

  首先,SATA的諸多先進性總體上對個人電腦用戶意義不是太大,它最大的意義的反而是適應(yīng)了入門級企業(yè)應(yīng)用的需要。 

  其次,nForce4、915之前的那些主板使用SATA硬盤,在安裝操作系統(tǒng)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(nèi)用戶的電腦配置相對落后,很多人都是舊電腦升級大容量硬盤,稍老點的主板還不支持SATA硬盤。 

  所以,SATA最大的成功在于吸引了很多低端入門級服務(wù)器的用戶。但在企業(yè)級應(yīng)用方面,它又仍然在很多方面有待改進:


單線程的機械底盤 

  SATA畢竟只是ATA,它的機械底盤是為8x5線程設(shè)計的,而SCSI的機械底盤是24x7多線程設(shè)計,能更好地滿足服務(wù)器多任務(wù)的需要。所以 SATA雖然在單任務(wù)的測試中不比SCSI差,但面對大數(shù)據(jù)吞吐量的服務(wù)器,還是有差距的。除了速度之外,面對多任務(wù)數(shù)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(shè)的熱拔插功能 

  在實際應(yīng)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組成的陣列在某塊硬盤損壞的時候,不能象SCSI、FC和SAS那樣,具有SAF- TE機制用指示燈顯示,知道具體壞的是哪一塊,熱拔插替換的時候,如果取下的是好硬盤,就容易使數(shù)據(jù)出錯。所以在實際應(yīng)用中,SATA的熱拔插功能有點形同虛設(shè)的味道。 

速度慢 

  SATA相對于SCSI和FC速度慢,主要原因是機械底盤不同,不適應(yīng)服務(wù)器應(yīng)用程序大量非線性的讀取請求。所以SATA硬盤用來做視頻下載服務(wù)器還不錯,用在網(wǎng)上交易平臺則力不從心。 

  SATA 1.0控制器的傳輸速度效率不高,雖然標(biāo)稱具有150MB/s的峰值速度,事實上最快的SATA硬盤速度也只有60MB/s。 

整個解決方案價格 

  雖然SATA硬盤相對于SCSI硬盤來說很便宜,但整個的SATA方案并不便宜。主要原因是SATA 1.0控制器的每個接口只能連接一個硬盤,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,就不便宜了。


SATA II與準(zhǔn)SATA II 

  很多人到現(xiàn)在都還不是太清楚SATA與Ultra ATA相比有什么區(qū)別與好處,這也難怪。因為連Intel剛推出SATA的時候,也沒想到這個為個人用戶而改進的方案,結(jié)果會在入門級服務(wù)器和工作站等企業(yè)應(yīng)用的前前景更為廣大——也正因為這樣,2004年才專門成立了SATA IO(SATA國際組織)。 

  前面那么多介紹,是結(jié)合現(xiàn)實情況與SATA官方白皮書整理的,從中已經(jīng)可以發(fā)現(xiàn),說到SATA優(yōu)缺點,更多的是從企業(yè)應(yīng)用而不是個人與家庭應(yīng)用的角度考慮的。 

  現(xiàn)在經(jīng)常聽到“NCQ硬盤”和“SATA II硬盤”這兩個名詞,它們是SATA向下一代——SATA II發(fā)展的兩個不同階段的產(chǎn)品: 

  第一階段是在SATA的基礎(chǔ)上加入NCQ原生指令排序、存儲設(shè)備管理(Enclosure Management)、底板互連、數(shù)據(jù)分散/集中這四項新特性。 

  第二階段是在第一階段的基出上作進一步改進,加入了雙宿主主動式故障替換、與多個硬盤高效連接、3.0Gb(即300MB/s)接口帶寬等特性。 

“NCQ硬盤”的改進:不僅僅是NCQ這么簡單 

  由于SATA II的第一階段幾項改進中,NCQ原生指令排序技術(shù)對個人用戶意義比較大,所以也只有這一項技術(shù)比較多人了解。其實SATA II第一階段加入的技術(shù)包括如下幾項: 

NCQ原生指令排序 

  Native command queuing:什么是NCQ呢?這是SCSI早就使用的一種技術(shù),只是最近才應(yīng)用于SATA硬盤。 

  傳統(tǒng)臺式機硬盤都用線性形式處理請求,這種方式潛在很不好的方面,要理解其中原理,必須對硬盤物理結(jié)構(gòu)有個基本了解。硬盤里面是圓盤狀的,很象CD光盤。每一個圓盤由許多同心圓劃分為一條條磁道,磁道又分出扇區(qū)。每個圓盤由一個或多個磁頭負(fù)責(zé)讀取。如果數(shù)據(jù)分布在同一磁道,尋找數(shù)據(jù)的速度是最快的。在不同磁道之間移動則消耗很多時間。假設(shè)要讀取三塊數(shù)據(jù),其中一塊在圓盤最外邊的磁道上,一塊在圓盤最里面的磁道上,還有一塊在圓盤最外邊的磁道上。傳統(tǒng)的硬盤,會依次先讀取圓盤最外面的數(shù)據(jù),然后讀取最里面的數(shù)據(jù),最后再回頭讀取最外面的數(shù)據(jù)。這樣一來,磁頭移來移動消耗的尋道時間多,效率就低了。如果把磁頭移動減到最少,尋道時間就會相應(yīng)減少。這就是NCQ的目的所在——NCQ可以重新編排指令,不讓磁頭從外移到內(nèi)再移到外,而是在移向圓盤內(nèi)圈之前就讀取外圈的兩塊數(shù)據(jù)。 

  現(xiàn)在大家應(yīng)該明白了,CPU的速度對硬盤性能影響微乎其微,但NCQ技術(shù)則可以明顯改善硬盤性能,特別是對前面提到的SATA多線程性能差、容易磁頭頻繁來回擺動、硬盤容易過仍燴些方面有很大改善。 

機架管理(Enclosure Management) 

  前面提到SATA的熱拔插技術(shù),由于陣列中有一塊硬盤出現(xiàn)故障的時候,不知道具體壞的是哪一塊而形同虛設(shè)。SATA II第一階段即擁有NCQ技術(shù)的SATA硬盤,加入了機架管理技術(shù),正是用來解決這一問題的。 

背板互連(Backplane Interconnect) 

  SATA用于數(shù)據(jù)發(fā)送的導(dǎo)線數(shù)量很小,因而出現(xiàn)了為外部RAID使用而部署

關(guān)鍵詞:硬盤接口,IDE,SATA,SATAII

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