IDE,SCSI,SATA硬盤接口比較

2008年01月07日 硬盤是PC機上的重要部件之一,它在很大程度上決定了機器的性能。硬盤能達到今天這樣優秀的性能和可靠性,經過了一個以IT產業的眼光來看是漫長的發展歷程。

最早用於PC的硬盤接口是ST-506/412,它是由希捷公司開發的一種硬盤接口。這種接口把磁盤的編解碼器位於PC插槽上的磁盤控制卡上,用一個34芯的控制電纜(Control cable)接頭和一個20芯的數據電纜(Data cable)把硬盤連接起來。在早期PC如IBM PC/XT和PC/AT上,使用的硬盤就是以ST-506/412為接口的硬盤。這種接口由於使用“改進調頻制”(MFM)來進行數據編解碼,所以也常稱為MFM硬盤。它支持的傳輸速度和穩定性都不高,因此到了1987 年左右這種接口就基本上被淘汰了。

目前硬盤接口類型不算多,主要有IDE、SCSI、SATA三種。IDE許多時候以Ultra ATA代替,很多人習慣將Ultra ATA硬盤稱為IDE硬盤,關於IDE接口http://www.51hei.com上有詳細介紹,但需要說明的是IDE的概念要大於ATA——原則上所有硬盤驅動器集成控制器的設計都屬於IDE,SCSI也不例外。當然,以IDE指代ATA已經形成很大的慣性,SATA開始將IDE與ATA區別開來。成熟廉價的是IDE,最新興的是SATA,穩定價高的SCSI。最早出現的是IDE接口,後來出現SCSI接口,主要面向服務器。如果仔細觀察,你可以發現,最近電腦業界的系統總線都是朝串行發展,硬盤的接口總線SATA是個代表,包括今後的將要頂替AGP接口的圖形接口標準PCI-Express,都朝著串行方向發展。

1. IDE接口:(提示:xSeries 擁有唯一一款120GB IDE硬盤)

IDE的英文全稱為:Integrated Drive Electronics,是目前最主流的硬盤接口,包括光儲類的主要接口。它經過數年的發展變得很成熟、廉價、穩定。IDE接口使用一根40芯或80芯的扁平電纜連接硬盤與主板,每條線最多連接2個IDE設備(硬盤或者光儲)。早期的是用IDE多功能卡插在主板上,再連接IDE線,這功能卡已經淘汰;目前主板全部提供2個IDE接口,相比IDE多功能卡,它顯得價格便宜和易於安裝。IDE接口又分為UDMA/33,UDMA/66,UDMA/100,UDMA/133。1996年底,昆騰和英特爾公司宣佈共同開發了Ultra DMA/33的新型EIDE接口,因其數據傳輸率為33MB/s,故稱UDMA/33,後面的UDMA/66,UDMA/100,UDMA/133命名同上。Ultra DMA把時鐘脈衝的上升和下降沿均用作選通信號,即每半個時鐘週期傳輸一次數據,這就使得最大外部傳輸速率從16.6MB/s倍增至33.3MB/s。另外,Ultra DMA採用總線控制方式,在硬盤上有直接內存通道控制器,可大大降低硬盤在讀寫時對CPU的佔用率,可將對CPU的佔用率從92%降至52%,這也是Ultra DMA的一個重要作用。當然,要實現Ultra DMA功能,還需要支持Ultra DMA規格的主板和相應的驅動程序。所有的IDE硬盤接口都使用相同的40針連接器,如下圖所示:

IDE,SCSI,SATA硬盤接口比較

2.SATA接口(提示:xSeries 擁有80GB和160GB兩款SATA硬盤)

SATA的英文全稱是:Serial-ATA(串行),IDE系列屬於Parallel-ATA(並行),SATA是最近頒佈的新標準,具有更快的外部接口傳輸速度,數據校驗措施更為完善,初步的傳輸速率已經達到了150MB/s,比IDE最高的UDMA/133還高不少。由於改用線路相互之間干擾較小的串行線路進行信號傳輸,因此相比原來的並行總線,SATA的工作頻率得意大大提升。雖然總線位寬較小,但SATA 1.0標準仍可達到150MB/s,未來的SATA 2.0/3.0更可提升到300以至600MB/s。並且S-ATA具有更簡潔方便的佈局連線方式,在有限的機箱內,更有利於散熱,並且簡潔的連接方式,使內部電磁干擾降低很多。相信最後存在的是SATA接口,SCSI及IDE接口硬盤今後都會採用SATA接口標準。我們知道SATA接口與IDE硬盤接口不兼容,供電接口方式也不相同,下圖是與並行ATA的傳輸線比較:

IDE,SCSI,SATA硬盤接口比較

左邊是串行數據傳輸線,右邊是並行數據傳輸線

電源的輸入接口也與原來的4pin電源不同,需要經過轉換。

縱觀三種硬盤接口,PATA逐步被SATA取代已經是必然的趨勢,剩下的只是個時間問題。而SCSI因為其自身的優勢,恐怕地位一時間難以動搖。同時SCSI的倡導廠商也開始著手製定串行SCSI標準,或許到時候串行SCSI全面取代SCSI接口才是真正的大勢所趨Serial ATA相較並行ATA可謂優點多多,將成為並行ATA的廉價替代方案。並且從並行ATA過渡到Serial ATA也是大勢所趨,應該只是時間問題。相關廠商也在大力推廣SATA接口,例如Intel的ICH6系列南橋芯片相較於ICH5系列南橋芯片,所支持的SATA接口從2個增加到了4個,而並行ATA接口則從2個減少到了1個;nVidia的nForce4系列芯片組已經支持SATA II即Serial ATA 2.0,而且三星已經採用Marvell 88i6525 SOC芯片開發新一代的SATA II接口硬盤,並將在2005年初推出。

  • 附表:

硬盤接口特性及其發展簡表

接口名稱

傳輸速率

連接方式

ATA-1

40針電纜連接

單字節 DMA 0

2.1 MByte/s

PIO - 0

3.3 MByte/s

單字節 DMA 1,多字節 DMA 0

4.2 MByte/s

PIO - 1

5.2 MByte/s

PIO - 2,單字節 DMA 2

8.3 MByte/s

ATA-2

40針電纜連接

PIO -3

11.1 MByte/s

多字節 DMA 1

13.3 MByte/s

PIO -4,多字節 DMA 2

16.6 MByte/s

ATA-3

40針電纜連接

多字節 DMA3,Ultra DMA 33

33.3 MByte/s

ATA-4

40針80芯電纜連接

Ultra DMA 66

66.7 MByte/s

ATA-5

40針80芯電纜連接

Ultra DMA 100

100 MByte/s

ATA-6

40針80芯電纜連接

Ultra DMA 133

133 MByte/s

Serial ATA 1.0

4針電纜連接

Serial ATA 1.0

150 MByte/s

  • 3.SCSI接口(提示:xSeries 擁有業界所有規格的SCSI硬盤)
  • SCSI英文全稱:Small Computer System Interface,它出現的原因主要是因為原來的IDE接口的硬盤轉速太慢,傳輸速率太低,因此高速的SCSI硬盤出現。其實SCSI並不是專為硬盤設計的,實際上它是一種總線型接口。由於獨立於系統總線工作,所以它的最大優勢在於其系統佔用率極低,不過轉速快,傳輸率高的SCSI接口硬盤也有它的不足之處:價格高、安裝不便、還需要設置及其安裝驅動程序,因此這種接口的硬盤大多用於服務器等高端應用場合。它是使用一根50芯的扁平

電纜,轉速在萬轉以上,不過隨著IDE技術的發展,如今IDE接口的硬盤在容量和速度上已與SCSI接口硬盤相差無幾,不久將來,它可能不會存在了。所有SCSI接口都使用下面3種連接器中的1種,如下圖所示:

IDE,SCSI,SATA硬盤接口比較

光纖通道

光纖通道的英文拼寫是Fibre Channel,和SCIS接口一樣光纖通道最初也不是為硬盤設計開發的接口技術,是專門為網絡系統設計的,但隨著存儲系統對速度的需求,才逐漸應用到硬盤系統中。光纖通道硬盤是為提高多硬盤存儲系統的速度和靈活性才開發的,它的出現大大提高了多硬盤系統的通信速度。光纖通道的主要特性有:熱插拔性、高速帶寬、遠程連接、連接設備數量大等。光纖通道是為在像服務器這樣的多硬盤系統環境而設計,能滿足高端工作站、服務器、海量存儲子網絡、外設間通過集線器、交換機和點對點連接進行雙向、串行數據通訊等系統對高數據傳輸率的要求。


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