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网络维护必备知识：硬盘接口类型

发布时间：2010-12-13 9:55:46

　　硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口，决定着硬盘与计算机之间的连接速度。在整个系统中，硬盘接口的优劣，直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。从整体的角度上，硬盘接口分为 IDE、SATA、SCSI、SAS 和光纤通道几种。

　　1) IDE 接口硬盘，多用于家用产品中，也部分应用于服务器。

　　2) SCSI 接口的硬盘，则主要应用于服务器市场。

　　3) 光纤通道，只在高端服务器上，价格昂贵。

　　4) SATA 是一种新的硬盘接口类型，还正处于市场普及阶段，在家用市场中有着广泛的前景。

　　在 IDE 和 SCSI 的大类别下，又可以分出多种具体的接口类型，又各自拥有不同的技术规范，具备不同的传输速度。比如，ATA100 和 SATA，Ultra160 SCSI 和 Ultra320 SCSI，都代表着一种具体的硬盘接口，各自的速度差异也较大。

　　1、IDE

　　IDE 的英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器”。它的本意，是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法，减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。IDE 这一接口技术，从诞生至今就一直在不断发展，性能也不断的提高，其拥有的价格低廉、兼容性强的特点，为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。

　　IDE 代表着硬盘的一种类型，但在实际的应用中，人们也习惯用 IDE 来称呼最早出现 IDE 类型硬盘 ATA-1，这种类型的接口，随着接口技术的发展已经被淘汰了。而其后发展分支出更多类型的硬盘接口，比如 ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA 等接口，都属于 IDE 硬盘。

　　IDE 是一种硬盘的传输接口，它有另一个名称，叫做 ATA（AT Attachment）。这两个名词都有厂商在用，指的是相同的东西。IDE 的规格后来有所进步，而推出了 EIDE（Enhanced IDE）的规格名称，而这个规格同时又被称为 Fast ATA。所不同的是 Fast ATA 是专指硬盘接口，而 EIDE 还制定了连接光盘等非硬盘产品的标准。这个连接非硬盘类的 IDE 标准，又称为 ATAPI 接口。之后再推出更快的接口，名称都只剩下 ATA 的字样，像 Ultra ATA、ATA/66、ATA/100 等。

图36 主板 IDE 接口

　　早期的 IDE 接口，有两种传输模式：一个是 PIO（Programming I/O）模式，另一个是 DMA（Direct Memory Access）。虽然 DMA 模式系统资源占用少，但需要额外的驱动程序或设置，因此被接受的程度比较低。后来在对速度要求愈来愈高的情况下，DMA 模式由于执行效率较好，操作系统开始直接支持，而且厂商更推出了愈来愈快的 DMA 模式传输速度标准。从英特尔的 430TX 芯片组开始，就提供了对 Ultra DMA 33 的支持，提供了最大 33MB/sec 的的数据传输率，以后又很快发展到了 ATA 66、ATA 100 以及迈拓提出的 ATA 133 标准，分别提供 66MB/sec、100MB/sec 以及 133MB/sec 的最大数据传输率。值得注意的是，迈拓提出的 ATA 133 标准并没能获得业界的广泛支持，硬盘厂商中只有迈拓自己才采用 ATA 133 标准，而日立（IBM）、希捷和西部数据，则都采用 ATA 100 标准。芯片组厂商中，也只有 VIA、SIS、ALi 以及 nViidia 对此标准提供支持，英特尔则只支持 ATA 100 标准。

　　各种 IDE 标准都能很好的向下兼容，例如 ATA 133 兼容 ATA 66/100 和 Ultra DMA33，而 ATA 100 也兼容 Ultra DMA 33/66。

　　要特别注意的是，对 ATA 66 以及以上的 IDE 接口传输标准而言，必须使用专门的 80 芯 IDE 排线，其与普通的 40 芯 IDE 排线相比，增加了 40 条地线，以提高信号的稳定性。

　　以上这些，都是传统的并行 ATA 传输方式。现在又出现了串行 ATA（Serial ATA，简称 SATA），其最大数据传输率，更进一步提高到了 150MB/sec，将来还会提高到 300MB/sec，而且其接口非常小巧，排线也很细，有利于机箱内部空气流动，从而加强散热效果，也使机箱内部显得不太凌乱。与并行 ATA 相比，SATA 还有一大优点，就是支持热插拔。

图37 主板 SATA 接口

　　在选购主板时，其实并无必要太在意 IDE 接口传输标准有多快，其实在 ATA 100、ATA 133 以及 SATA 150 下，硬盘性能都差不多，因为受限于硬盘的机械结构和数据存取方式，硬盘的性能瓶颈，是硬盘的内部数据传输率，而非外部接口标准。目前，主流硬盘的内部数据传输率离 ATA 100 的 100MB/sec 都还差得很远。所以，要按照自己的具体需求选购。

　　2、SCSI

　　SCSI 的英文全称为“Small Computer System Interface”（小型计算机系统接口），是同 IDE（ATA）完全不同的接口。IDE 接口是普通 PC 的标准接口，而 SCSI 并不是专门为硬盘设计的接口，而是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI 接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU 占用率低，以及热插拔等优点，但较高的价格，使得它很难如 IDE 硬盘般普及。因此，SCSI 硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。

　　3、光纤通道

　　光纤通道的英文拼写是 Fibre Channel。和 SCIS 接口一样，光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术，而是专门为网络系统设计的。但随着存储系统对速度的需求，才逐渐应用到硬盘系统中。光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。光纤通道的主要特性有：热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。

　　光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计，能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。

　　4、SATA

　　使用 SATA（Serial ATA）口的硬盘，又叫串口硬盘，是未来 PC 机硬盘的趋势。2001 年，由 Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的 Serial ATA 委员会，正式确立了 Serial ATA 1.0 规范。2002 年，虽然串行 ATA 的相关设备还未正式上市，但 Serial ATA 委员会已抢先确立了 Serial ATA 2.0 规范。Serial ATA 采用串行连接方式，串行 ATA 总线使用嵌入式时钟信号，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。

图38 支持 Serial-ATA 技术的标志

图39 主板上的 Serial-ATA 接口

　　串口硬盘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知名。相对于并行 ATA 来说，就具有非常多的优势。首先，Serial ATA 以连续串行的方式传送数据，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/s，这比目前最新的并行 ATA（即 ATA/133）所能达到 133MB/s 的最高数据传输率还高。而 Serial ATA 2.0 的数据传输率，将达到 300MB/s，最终 SATA 将实现 600MB/s 的最高数据传输率。

5、SAS

　　SAS是新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，提供与串行ATA (Serial ATA，缩写为SATA)硬盘的兼容性。

　　SAS的接口技术可以向下兼容SATA。SAS系统的背板(Backpanel)既可以连接具有双端口、高性能的SAS驱动器，也可以连接高容量、低成本的SATA驱动器。因为SAS驱动器的端口与SATA驱动器的端口形状看上去类似，所以SAS驱动器和SATA驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。但需要注意的是，SATA系统并不兼容SAS，所以SAS驱动器不能连接到SATA背板上。由于SAS系统的兼容性，IT人员能够运用不同接口的硬盘来满足各类应用在容量上或效能上的需求，因此在扩充存储系统时拥有更多的弹性，让存储设备发挥最大的投资效益。

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