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SATA

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SATA
SATA ports.jpg
主機板上的SATA 1.5Gb/s插口
英文全名 Serial Advanced Technology Attachment
中文全名 串行ATA
發明日期 2003
最多連接 每接口 1 個
带宽 1.5Gbit/s,3.0Gbit/s,6.0Gbit/s
(150 ,300 ,600 MByte/s)
類別 串行
熱插拔 支持,需要其他系統組件配合
外置介面 支持,eSATA

串行ATASerial ATA: Serial Advanced Technology Attachment)是串列SCSI(SAS: Serial Attached SCSI)的孿生兄弟。兩者的排線相容,SATA硬碟可接上SAS介面。它是一種電腦匯流排,主要功能是用作主機板和大量儲存裝置(如硬碟光碟機)之間的數據傳輸之用。

2000年11月由「Serial ATA Working Group」團體所制定,SATA已經完全取代舊式PATA(Parallel ATA或舊稱IDE)接口的舊式硬盘,因采用串行方式传输数据而得名。在數據傳輸上這一方面,SATA的速度比以往更加快捷,並支持热插拔,使電腦運作時可以插上或拔除硬件。另一方面,SATA总线使用了嵌入式時脈訊號,具备了比以往更强的纠错能力,能对传输指令(不仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,提高了数据传输的可靠性。不過,SATA和以往最明顯的分別,是用上了較细的排線,有利機箱內部的空氣流通,某程度上增加了整個平台的穩定性。

現時,SATA分別有SATA 1.5Gbit/sSATA 3Gbit/sSATA 6Gbit/s三種規格。未來將有更快速的SATA Express規格。

特色[编辑]

頻寬速度換算[编辑]

需要注意的是,在一些新的技术标准中,为了防止数据在高速传输中出错而加入了校验码,比如PCI-E 2.0、USB 3.0和SATA 3.0中采用的是8/10编码,每10位编码中只有8位是真实数据,这时单位换算就不再是1:8而是1:10了,USB 3.0的5Gbps速度实际上是理论500MB/s而非理论625MB/s,SATA 6Gbps的理论速度则是600MB/s而非750MB/s。 所謂3Gb/s的算法,3000MHz的頻率x每次發送一個數據x 80%(8b/10b的編碼) / 8 bits per byte = 300Mbytes/s,同理1.5Gb/s也是這樣可算成150MB/s,也就是一般我們在買硬碟時,有時候會看到SATA 150MB/s / 300MB/s,有時候又會看到SATA 1.5Gb/s / 3Gb/s的緣故。

以USB 3.0而言,它擁有5Gbps的頻寬,每次發送一個數據x 80%(8b/10b的編碼) / 8 bits per byte = 500Mbytes/s,所以USB 3.0的頻寬比SATA 3.0的600MB/s還來的小。

SATA版本 頻寬 速度
SATA Express 16Gb/s 809MB/s
SATA 3.0 6Gb/s 600MB/s
SATA 2.0 3Gb/s 300MB/s
SATA 1.0 1.5Gb/s 150MB/s

排線和電源線[编辑]

Pin # 功能
1 Ground
2 A+(發送)
3 A−(發送)
4 Ground
5 B−(接收)
6 B+(接收)
7 Ground
A 7-pin Serial ATA data cable.
SATA排線

傳統的Parallel ATA使用單模信號放大系統「single-end-signal-amplified-system」。在這種系統中,雜訊會隨著正常信號一起傳輸、放大,不易被抑制;在高速時尤其嚴重,為了有效的減少雜訊的干擾,我們只好使用高達5V的電壓來傳送正常訊號,使大電壓的正常訊號蓋過小電壓的雜訊信號。雖然大的電壓可以有效的抑制雜訊,但是大的電壓同時也表示驅動電路的生產成本將因此上升,大電壓更不利於高速傳輸系統的設計和製造,高達5V的傳輸電壓限制追求高速和低成本的可能性。

和Parallel ATA相比,新的Serial ATA使用差分信號系統(differential-signal-amplified-system)。這種系統能有效的將雜訊從正常訊號中濾除,良好的雜訊濾除能力使得SATA只要使用低電壓操作即可,和Parallel ATA高達5V的傳輸電壓相比,SATA只要0.5V(500mv)的峰對峰值電壓即可操作於更高的速度之上。比較正確的說法是:峰對峰值『差模電壓』。

和Parallel ATA的5V驅動電壓相比,0.5V的SATA系統節省電力,其驅動IC的生產成本也較為便宜。

有種排線附有小金屬片可以卡住插座,比較不會發生不小心將排線拔出的問題。

進階主機控制器介面[编辑]

SATA支援進階主機控制器介面功能,可讓SATA儲存裝置啟用進階SATA功能,例如NCQ熱插拔

版本[编辑]

SATA 1.5Gb/s[编辑]

SATA 1.5Gb/s為第一代SATA介面,坊間的非官方名稱為SATA-1[1],传输速度为1.5Gbit/s。

SATA 3Gb/s[编辑]

SATA 3Gb/s在2004年正式推出,坊間的非官方名稱為SATA-2(SATA-II),符合ATA-7規範,傳輸速度可達3.0Gbit/s。這顯示SATA的速度提升是以幾何級數增長,這點和PATA的一級級算術級數增長是不同的。

SATA 3Gb/s比SATA 1.5Gb/s進步的地方在於:

1. 3.0Gb/s的高傳輸速度

2.支持真正的SATA指令排序(NCQ)

3. SATA 3Gb/s資料線長度最多2m。SATA 1.5Gb/s只是1m,PATA更短到50cm

4.全新的圍擋式接口更穩固。

SATA 6Gb/s[编辑]

SATA 6Gb/s官方標誌

SATA 6Gb/s 在2009年5月26日SATA-IO完成SATA 3.0最終規格發布,比上一代提升一倍速率至6Gb/s,此外增加多項新技術,包涵新增NCQ指令以改良傳輸技術,並減低傳輸時所需耗電量。

依據Serial ATA Revison 3.0規格白皮書,AHCI底下改善了(NCQ)串行指令NCQ的指令數目、NCQ的指令優先權及演算法SATA 3.0亦會增加,包括為即時性的資源提供優先處理,主要用於影像及音像傳輸方面。此外SATA 3.0同時會為正被系統處理中的資源作優先安排,大大提升了系統的執行效率。

為了降低耗電SATA 3.0採用全新INCITS ATA8-ACS標準,不但可相容舊有的SATA裝置、改良傳輸訊號技術,亦大幅減低了SATA2.0傳輸時所需功耗。

針對筆記型電腦(NB)市場對體積的需求,SATA 3.0提供了較一般SATA2.0接口細小的LIF介面(Low Insertion Force Connector),專門針對1.8吋的儲存裝置,包括僅厚7mm光碟機。

2011年7月18日SATA-IO公佈了SATA3.1規格,3.1版帶來了諸多特性,例如節電測量,TRIM性能提升和一些雜項調整。

3.1版帶來了一個新的mini SATA接口,主要用於為移動計算設備增強互操作性,Zero-Power Optical Disk Drive(ODD)的發明減少了閑置光驅的耗電量,用新的電源管理策略降低了整個系統的電力需求。TRIM改進允許SATA固態硬盤在不影響性能的前提下自行修剪,改善了SSD的性能,同時還帶來了讓主機識別設備的硬件設備功能,提升了SATA的兼容性。

另一個值得注意的是SATA通用存儲模塊(USM)和熱插拔SATA驅動器模塊,它讓SATA硬盤的熱插拔機制更為成熟,目前希捷GoFlex部分型號的硬盤已經開始支持。

SATA Express[编辑]

為解決固態硬碟的資料傳送瓶頸,國際序列式ATA組織‎正著手制定下一代串列ATA的標準——SATA 3.2。SATA Express最大傳送速率為16Gb/s,使用兩條PCIe 3.0總線連接SSD。連接埠和制式向下相容前三代SATA的標準。[2][3][4][5][6]

eSATA[编辑]

官方標誌
左:SATA
右:eSATA
eSATA插座

External Serial ATA的略称,是为面向外接驱动器而制定的Serial ATA 1.0a的扩展规格。虽然规模比较小,但已经有相对应的产品在市面流通。它最大的缺點是沒有電力供應,競爭對手USB, FireWire, Thunderbolt都能傳輸數據電力。這使得eSATA硬碟需要連接一個獨立火牛才可運作。

  • 为了防止误接,eSATA的接口形状与SATA的接口形状是不一样的
  • 连接线的最大长度为2m
  • 支持热插拔
  • 传输速度可以达到现在主流的USB 2.0的传输速度的2倍以上,但依然比USB 3.0為慢
  • 提高接頭的插拔耐用度

eSATA与其他规格的比较[编辑]

名稱 頻寬(Mbit/s) 速度(MB/s) 接線最大長度(m) 電源供應 每頻道最多可接設備
eSATA 3000 300 2 with eSATA HBA(1 with passive adapter) 0[7] 1(15 with port multiplier
串列SCSI 3000 375 8 0 4
SATA 6.0Gb/s 6000 600 1
SATA 3.0Gb/s 3000 300 1 0 1(100 with port multiplier
SATA 1.5Gb/s 1500 150 1 0 1 per line
PATA 133 1064 133 0.46(18 英寸) 0 2
FireWire 3200 3144 393 100; alternate cables available for 100 m+ 115 W, 12–25 V 63(with hub)
FireWire 800 786 98.25 100[8] 115 W, 12–25 V 63(with hub)
FireWire 400 393 49.13 4.5[8][9] 115 W, 12–25 V 63(with hub)
USB 3.0 5000 500 14.5 W, 5 V
USB 2.0 480 60 5[10] 12.5 W, 5 V 127(with hub)
USB 1.1 12 1.5
USB 1.0 1.5 0.1875
Ultra-640 SCSI 5120 640 12 0 15(plus the HBA)
Ultra-320 SCSI 2560 320
Fiber Channel
透過銅線
4000 400 12 0 126
(16777216 with switches
Fiber Channel
透過光纖
10520 2000 2–50000 0 126
(16777216 with switches
Infiniband
12X Quad-rate
120000 12000 5 (銅線)[11][12]

<10000 (光纖)

0 1 with Point to point
Many with switched fabric

mSATA[编辑]

上: mSATA固态硬盘
下: 2.5" SATA硬盘

mSATA (mini-SATA)是迷你版本SATA接口,外型和電子介面與mini PCI-E完全相同,但電子信號不同,兩者互不相容。mSATA接口多用于固态硬盘,适用于需要尺寸较小的存储器的场合(例如Ultrabook)。

mSATA固态硬盘形似mini PCI-E扩展卡,尺寸很小,有助于节省机器内部空间。官方標準為MO-300 mSATA,也有自定长度的mSATA固态硬盘。

参见[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ SATA Naming Guidelines. SATA-IO. [2008-12-24]. 
  2. ^ SATA3也落后了? SATA新接口标准将到来 - zol.com.cn
  3. ^ 打破传输瓶颈SATA Express接口标准即将登场 - mydrivers.com
  4. ^ SATA的下一代「SATA Express」 - coolaler.com
  5. ^ Speedy 8Gbit, 16Gbit SATA Express systems coming this year - computerworld.com
  6. ^ [1] - Serial ATA國際組織
  7. ^ SATA-IO states power will be added by 2009
  8. ^ 8.0 8.1 FireWire Developer Note: FireWire Concepts. Apple Developer Connection. 
  9. ^ 16 cables can be daisy chained up to 72 m
  10. ^ USB hubs can be daisy chained up to 25 m
  11. ^ Minich, Makia. Infiniband Based Cable Comparison (PDF). 2007-06-25 [2008-02-11]. 
  12. ^ Feldman, Michael. Optical Cables Light Up InfiniBand. HPCwire (Tabor Publications & Events). 2007-07-17: (1) [2008-02-11]. 

外部链接[编辑]