硬盘接口类型

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硬盘接口类型
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和光纤通道四种，IDE接口硬盘多用于家用产品中，也部分应用于服务器，SCSI接口的硬盘则主要应用于服务器市场，而光纤通道只在高端服务器上，价格昂贵。SATA是种新生的硬盘接口类型，还正出于市场普及阶段，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。
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。
相关术语：IDE接口
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，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。
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，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。
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。

支持Serial-ATA技术的标志



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，而在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

硬盘技术纵横谈 -- 接口篇IDE硬盘的未来之路--串行ATA
　　硬盘接口即连接硬盘与主机系统的连接组件，在存储在线的《 硬盘小辞典 》中是这么定义的：“接口是硬盘与主机系统的连接模块，接口的作用就是将硬盘数据缓存内的数据传输到电脑主机内存或其它应用系统中。不同的接口类型会有不同的最大接口带宽，从而在一定程度上影响着硬盘传输数据的快慢。”
Serial ATA(串行ATA)
对于IDE硬盘来说，接口新技术也无非就是Serial ATA。Serial ATA中文直译过来也就是串行ATA，它与目前广泛采用的ATA/100或ATA/133等接口最根本的不同在于，以前硬盘所有的ATA接口类型都是采用并行方式进行数据通信，因而统称并行ATA(Parallel ATA)。而Serial ATA，顾名思义，也就是采用串行方式进行数据传输。
　　Serial ATA技术最早是由Intel公司于2000年发起，目的是了为取代目前广泛使用的Parallel ATA接口的新型硬盘接口技术，Serial ATA 1.0即第一个正式版于2001年正式确立，而在2002年初SerialATA委员会又公布了第二个正式版的Serial ATA串行标准。目前SerialATA委员会成员包括APT Technologies,Inc、Dell Computer Corporation(戴尔电脑)、IBM Corporation、Intel Corporation(英特尔公司)、Maxtor Corporation(迈拓硬盘公司)和Seagate Corporation(希捷科技)这六家。
　　从Serial ATA委员会公布的资料来看，到2007年，在第三代串行ATA技术中，个人电脑存储系统将具有最高达600MB/s的数据带宽，对于串行ATA的发展蓝图，如表2 所示。而关于串行ATA与并行ATA的技术特征对比，请见表3。
图4：并行ATA系统连接设置示意图
　　从上面的技术特征对比中，我们可以看出串行ATA具有有如下特点。首先，串行ATA 的数据传输率比目前的并行ATA高，因此将为用户带来更加"极速狂飙"的体验。
　　其次，串行ATA在系统比较简单，而拓展性却很强。因为在Serial ATA标准中，理想状态下只需要四支针脚就能够完成所有工作，第1针供电，第2针接地，第3针作为数据发送端，第4针充当数据接收端。另外由于Serial ATA使用这样的点对点传输协议，所以不存在主/从问题，并且每个驱动器是独享数据带宽。这样，用户也就不需要再为设置硬盘主从跳线器而苦恼；另外，由于串行 ATA采用点对点的传输模式，所以串行系统将不再受限于单通道只能连接两块硬盘。
　　串行ATA目前还未得到大规模的应用，市场的主流依然是并行ATA的代表人物Ultra ATA/100。不过多家硬件厂商（包括芯片组厂商、主板厂商、硬盘厂商）都表示，他们将在2003年推出支持串行ATA的相关系统，相信到那时，串行ATA系统在市场上将随处可见。
SCSI硬盘的新接口技术--Ultra320 SCSI
　　上面介绍的Serial ATA主要是应用于个人电脑系统的硬盘接口技术，而面向服务器领域的接口新技术的代表人物就是Ultra320 SCSI。Ultra320 SCSI是一种新型 SCSI 接口标准。SCSI已经近有20年的历史，具有完全的向后兼容性和良好的向前兼容性。大约每经过两年左右的时间，就要对该标准做一些小的改进，以提高速度、可靠性和易管理性。Ultra320 SCSI就是最新一次修改的结果，它执行起来简单容易、风险小。
　　在增强了可靠性和易管理性的同时，Ultra320 SCSI的传输速率提高为其前身Ultra160 SCSI的两倍。所有的改进都是渐进性的，也就是说Ultra320 SCSI设备与单端宽口和窄口的SCSI设备是向后兼容的。美国国家标准协会T10委员会在SPI-4(SCSI并行接口)标准中定义了Ultra320 SCSI。SPI-4标准是由现存的SPI-3标准演变发展而来。
　　数据库服务器、RAID、音视频编辑系统、工作站以及高端桌面系统将受益于Ultra320 SCSI的以下优点：
　　<> 传输速率是Ultra160 SCSI的两倍，达到了每秒320 MB/秒。
　　 <> 与现存的Ultra2 SCSI、Ultra160 SCSI电缆连接兼容，易于集成。
　　 <> Ultra2(80 MB/秒)、Ultra160(160 MB/秒)和Ultra320(320 MB/秒)可以同时安装在一条总线上，不会引起Ultra320设备性能下降。
　　 <> 通过提高检纠错能力增强了产品的可靠性。
　　 <> 具有监控接口性能和最高可靠传输速率的能力。
　　 <> 用于单个设备的电缆长度可达25米，用于两个或多个设备的电缆长度可达12米。
　　 <> 支持多达15部装置。
　　目前，市面上已出现了部分支持Ultra320 SCSI的产品，主要包括硬盘控制卡和SCSI硬盘。例如迈拓前阵子就发布了支持Ultra320 SCSI的Atlas 10k IV，而希捷、日立、富士通等企业也均推出了支持Ultra320 SCSI的相关硬盘产品。
高端的选择--SCSI-FCP(FC-AL，光纤通道)
　　在过去的两三年当中，“信息高速公路”或者说“数字高速公路”的概念已经引起人们的广泛关注并且成为新闻报道的主要内容，这主要是由于那些吸引人的字眼儿产生的心理意象。对于一般人来说，很容易想象一个宽阔的，开放的，八条车道的高速公路，上面有不同类型的数据单元（如视频和图像）就象公共汽车，卡车和小汽车在高速公路上一样飞快地驶向世界的各个地方。
　　不幸地是，虽然在计算世界里经常用到这一概念，但如何实际地实施信息高速公路却鲜有提及。它所使用的技术解决方案不仅要灵活廉价，而且还需要具有高性能的特点来支持极高的数据传输速率。一种针对解决这些问题，但是并没有引起广泛注意的解决方案就是一种还比较新的技术，称作光纤通道。
　　光纤通道已经被美国国家标准协会(ANSI)采用，是业界标准接口。通常人们认为它是系统与系统或者系统与子系统之间的互连架构，它以点对点（或是交换）的配置方式在系统之间采用了光缆连接。当然，当初人们就是这样设想的，在众多为它制订的协议中，只有IPI（智能外设接口）和IP（网际协议）在这些配置里是理想的。
　　后来光纤通道的发展囊括了电子（非光学）实现，并且可以用成本相对较低的方法将包括硬盘在内的许多设备连接到主机端口。对这个较大的光纤通道标准集有一个补充称为光纤通道仲裁环（FC-AL）。FC-AL使光纤通道能够直接作为硬盘连接接口，为高吞吐量性能密集型系统的设计者开辟了一条提高I/O性能水平的途径。SCSI-3（小型计算机系统接口-3）已经被定义为硬盘协议，在技术上也被称为 FC-AL的SCSI-FCP协议（光纤通道协议）。
　　对于低级功能如外设连接来说，光纤通道太昂贵并且耗费能源。但对于大中型计算系统来说，光纤通道已经成为选择的接口。同时，计算机行业使用SCSI的经验告诉我们要延长电缆距离，要有灵活性，要减少指令总开销，要支持阵列功能和要增强可连通性。而这些对于SCSI来说，都有很明确的限制，但对于光纤通道，灵活性得到大大增强，如表4和表5。

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硬盘接口类型
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和光纤通道四种，IDE接口硬盘多用于家用产品中，也部分应用于服务器，SCSI接口的硬盘则主要应用于服务器市场，而光纤通道只在高端服务器上，价格昂贵。SATA是种新生的硬盘接口类型，还正出于市场普及阶段，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。
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。
相关术语：IDE接口
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，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。
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，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。
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。

支持Serial-ATA技术的标志



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，而在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

硬盘技术纵横谈 -- 接口篇IDE硬盘的未来之路--串行ATA
　　硬盘接口即连接硬盘与主机系统的连接组件，在存储在线的《 硬盘小辞典 》中是这么定义的：“接口是硬盘与主机系统的连接模块，接口的作用就是将硬盘数据缓存内的数据传输到电脑主机内存或其它应用系统中。不同的接口类型会有不同的最大接口带宽，从而在一定程度上影响着硬盘传输数据的快慢。”
Serial ATA(串行ATA)
对于IDE硬盘来说，接口新技术也无非就是Serial ATA。Serial ATA中文直译过来也就是串行ATA，它与目前广泛采用的ATA/100或ATA/133等接口最根本的不同在于，以前硬盘所有的ATA接口类型都是采用并行方式进行数据通信，因而统称并行ATA(Parallel ATA)。而Serial ATA，顾名思义，也就是采用串行方式进行数据传输。
　　Serial ATA技术最早是由Intel公司于2000年发起，目的是了为取代目前广泛使用的Parallel ATA接口的新型硬盘接口技术，Serial ATA 1.0即第一个正式版于2001年正式确立，而在2002年初SerialATA委员会又公布了第二个正式版的Serial ATA串行标准。目前SerialATA委员会成员包括APT Technologies,Inc、Dell Computer Corporation(戴尔电脑)、IBM Corporation、Intel Corporation(英特尔公司)、Maxtor Corporation(迈拓硬盘公司)和Seagate Corporation(希捷科技)这六家。
　　从Serial ATA委员会公布的资料来看，到2007年，在第三代串行ATA技术中，个人电脑存储系统将具有最高达600MB/s的数据带宽，对于串行ATA的发展蓝图，如表2 所示。而关于串行ATA与并行ATA的技术特征对比，请见表3。
图4：并行ATA系统连接设置示意图
　　从上面的技术特征对比中，我们可以看出串行ATA具有有如下特点。首先，串行ATA 的数据传输率比目前的并行ATA高，因此将为用户带来更加"极速狂飙"的体验。
　　其次，串行ATA在系统比较简单，而拓展性却很强。因为在Serial ATA标准中，理想状态下只需要四支针脚就能够完成所有工作，第1针供电，第2针接地，第3针作为数据发送端，第4针充当数据接收端。另外由于Serial ATA使用这样的点对点传输协议，所以不存在主/从问题，并且每个驱动器是独享数据带宽。这样，用户也就不需要再为设置硬盘主从跳线器而苦恼；另外，由于串行 ATA采用点对点的传输模式，所以串行系统将不再受限于单通道只能连接两块硬盘。
　　串行ATA目前还未得到大规模的应用，市场的主流依然是并行ATA的代表人物Ultra ATA/100。不过多家硬件厂商（包括芯片组厂商、主板厂商、硬盘厂商）都表示，他们将在2003年推出支持串行ATA的相关系统，相信到那时，串行ATA系统在市场上将随处可见。
SCSI硬盘的新接口技术--Ultra320 SCSI
　　上面介绍的Serial ATA主要是应用于个人电脑系统的硬盘接口技术，而面向服务器领域的接口新技术的代表人物就是Ultra320 SCSI。Ultra320 SCSI是一种新型 SCSI 接口标准。SCSI已经近有20年的历史，具有完全的向后兼容性和良好的向前兼容性。大约每经过两年左右的时间，就要对该标准做一些小的改进，以提高速度、可靠性和易管理性。Ultra320 SCSI就是最新一次修改的结果，它执行起来简单容易、风险小。
　　在增强了可靠性和易管理性的同时，Ultra320 SCSI的传输速率提高为其前身Ultra160 SCSI的两倍。所有的改进都是渐进性的，也就是说Ultra320 SCSI设备与单端宽口和窄口的SCSI设备是向后兼容的。美国国家标准协会T10委员会在SPI-4(SCSI并行接口)标准中定义了Ultra320 SCSI。SPI-4标准是由现存的SPI-3标准演变发展而来。
　　数据库服务器、RAID、音视频编辑系统、工作站以及高端桌面系统将受益于Ultra320 SCSI的以下优点：
　　<> 传输速率是Ultra160 SCSI的两倍，达到了每秒320 MB/秒。
　　 <> 与现存的Ultra2 SCSI、Ultra160 SCSI电缆连接兼容，易于集成。
　　 <> Ultra2(80 MB/秒)、Ultra160(160 MB/秒)和Ultra320(320 MB/秒)可以同时安装在一条总线上，不会引起Ultra320设备性能下降。
　　 <> 通过提高检纠错能力增强了产品的可靠性。
　　 <> 具有监控接口性能和最高可靠传输速率的能力。
　　 <> 用于单个设备的电缆长度可达25米，用于两个或多个设备的电缆长度可达12米。
　　 <> 支持多达15部装置。
　　目前，市面上已出现了部分支持Ultra320 SCSI的产品，主要包括硬盘控制卡和SCSI硬盘。例如迈拓前阵子就发布了支持Ultra320 SCSI的Atlas 10k IV，而希捷、日立、富士通等企业也均推出了支持Ultra320 SCSI的相关硬盘产品。
高端的选择--SCSI-FCP(FC-AL，光纤通道)
　　在过去的两三年当中，“信息高速公路”或者说“数字高速公路”的概念已经引起人们的广泛关注并且成为新闻报道的主要内容，这主要是由于那些吸引人的字眼儿产生的心理意象。对于一般人来说，很容易想象一个宽阔的，开放的，八条车道的高速公路，上面有不同类型的数据单元（如视频和图像）就象公共汽车，卡车和小汽车在高速公路上一样飞快地驶向世界的各个地方。
　　不幸地是，虽然在计算世界里经常用到这一概念，但如何实际地实施信息高速公路却鲜有提及。它所使用的技术解决方案不仅要灵活廉价，而且还需要具有高性能的特点来支持极高的数据传输速率。一种针对解决这些问题，但是并没有引起广泛注意的解决方案就是一种还比较新的技术，称作光纤通道。
　　光纤通道已经被美国国家标准协会(ANSI)采用，是业界标准接口。通常人们认为它是系统与系统或者系统与子系统之间的互连架构，它以点对点（或是交换）的配置方式在系统之间采用了光缆连接。当然，当初人们就是这样设想的，在众多为它制订的协议中，只有IPI（智能外设接口）和IP（网际协议）在这些配置里是理想的。
　　后来光纤通道的发展囊括了电子（非光学）实现，并且可以用成本相对较低的方法将包括硬盘在内的许多设备连接到主机端口。对这个较大的光纤通道标准集有一个补充称为光纤通道仲裁环（FC-AL）。FC-AL使光纤通道能够直接作为硬盘连接接口，为高吞吐量性能密集型系统的设计者开辟了一条提高I/O性能水平的途径。SCSI-3（小型计算机系统接口-3）已经被定义为硬盘协议，在技术上也被称为 FC-AL的SCSI-FCP协议（光纤通道协议）。
　　对于低级功能如外设连接来说，光纤通道太昂贵并且耗费能源。但对于大中型计算系统来说，光纤通道已经成为选择的接口。同时，计算机行业使用SCSI的经验告诉我们要延长电缆距离，要有灵活性，要减少指令总开销，要支持阵列功能和要增强可连通性。而这些对于SCSI来说，都有很明确的限制，但对于光纤通道，灵活性得到大大增强，如表4和表5。