现在SATA的技能发展太快了,很多人还没搞清楚SATA到底有什么好,SATA II又来了。传统的IDE,新潮的SATA,前卫的SATA II硬盘有什么区别?几种不同的硬盘各自的价格呢?相信很多想知道的朋友。
在我们深入了解新标准之前,有必要回忆一下原来的技能。长期以来,硬盘技术的进步主要集中在两个方面:传输速度和容量。从第一次见到电脑开始,大家就一直在用Ultra ATA。这种长期使用的接口技术在许多方面已经过时,需要改进:
众所周知,数据线太粗,安装不方便,严重影响机箱内的空气流通,也不利于机箱散热。它是传统IDE接口,即Ultra ATA硬盘的致命问题。但是IDE硬盘还有很多其他的限制,大概很多人都不清楚。
主从磁盘交互
一般来说,一块主板只有两个IDE接口,每个接口可以连接两个IDE设备。但是同一个接口的两台设备共享带宽,对速度影响很大。所以稍微有点常识的人都会留两根IDE线把硬盘和光驱连接到主板上。这样一来,IDE就有一个很大的问题,就是虽然一块主板可以连接四个设备,但实际上只要有两个以上的设备,速度就会大大下降。
更大的问题是同一条线上的两台设备必须严格按照主/从设置才能正常工作。主硬盘有两种不同的设置,如图中的WD400 JB。当一根IDE线只连到这个硬盘上时,按右边的设置,带从盘时,按中间的设置方法。根据个人经验,如果不拿从盘,用中间的方法设置,会出现各种令人费解的问题。有时3354能启动,有时报告硬盘找不到,有时报告硬盘启动时有故障。3354每次开机都可能出现不同的问题。
不支持热插拔
并行ATA支持设备热插拔的能力有限,而设备热插拔对于服务器的利用率非常重要。由于服务器通常采用RAID方式,任何坏了的硬盘都可以热插拔更换,不影响数据的完整性,保证服务器在任何情况下正常开机。具有热插拔支持功能的SCSI和光纤通道几乎占据了企业级应用的全部市场。并行ATA无法获得一席之地,因为它不支持热插拔。
缺陷检查技能不足
Ultra DMA引入了基于CRC的包错误检测,这是ATA-3标准的一个组成部分。然而,对于命令和状态包的错误检测,没有并行的ATA标准。尽管命令和状态包错误的范围和概率很小,但它们出错的可能性不应被忽略。
使用过时的5伏电压。
处理器内核从几个方面请求转换到低电压。较低的电压允许更快的信号突变,这对于提高速度和降低热消耗是必不可少的。目前CPU的核心电压不到2伏。为了保持与系统主板上其他芯片的互操作性,通常单独使用3.3伏的外接电压,5伏的电压已经成为过时的标准。虽然当前大多数ATA/ATAPI-6标准为并行ATA设备指定了3.3V(8%)的DC电源,但某些型号的吸收器大于4V,因此应采用过时的5V电压。
接口速度扩展性差。
另外,Ultra ATA受限于并行总线的特性,带宽容易受限。经过多次升级,目前最高传输速率仅为133M Mbytes/s。
SATA比IDE有什么优势?
SATA不再套用过时的并行总线接口,改用串行总线,彻底改变了风格。
与最初的IDE相比,SATA有很多优点。最明显的就是数据线由80 pin改为7 pin,IDE线长度不能超过0.4米,而SATA线可以长达1米,安装更方便,有利于机箱散热。此外,它还有许多优点:
一对一连接,没有主从盘的麻烦
每台设备都直接连接到主板上,享受150M b/s的专属带宽,设备的速度不会互相影响。
热插拔可能对普通家庭用户影响不大,但对服务器却至关重要。事实上,SATA在低端服务器利用率上的成功远大于其在普通家庭利用率上的影响力。
数据传输比较KAO
SATA提高了故障检查的能力。除了检查CRC的数据错误,它还检查命令和状态包。因此,与并行ATA相比,它提高了访问的整体准确性,并使串行ATA在企业RAID和外部存储利用率方面更具吸引力。
低电压信号
SATA的信号电压最高只有0.5伏。低电压一方面可以更好的适应新平台强调3.3伏的供电趋势,另一方面有利于速度的进步。
巨大的带宽升级潜力
SATA不依附于系统总线的带宽,而是内置时钟。新推出的一代SATA内置1500MHz时钟,可以实现150 MB/s的接口带宽,由于不再依赖于系统总线频率,每一代SATA升级带宽翻倍:下一代300M MB/s,下一代可以达到600M MB/s。
SATA还是有一些不足的。在国内,买IDE的人恐怕比买SATA的人多很多。有三个重要原因:
首先,SATA的很多优点整体上对PC用户来说意义并不大,但它最大的意义是满足入门级企业的需求。
其次,那些nForce4和915之前的主板都是使用SATA硬盘,安装操作系统的时候需要软盘,就像SCSI硬盘一样,增加了用户的麻烦。
此外,国内用户的电脑配置相对落后,很多人将旧电脑升级到大容量硬盘,而旧主板不支持SATA硬盘。
所以SATA最大的成功在于吸引了很多低端入门级服务器的用户。但是,在企业级利用率方面,仍有许多方面需要改进:
单线程机械机箱
毕竟SATA只是ATA,它的机械机箱是为8x5线程设计的,而SCSI的机械机箱是为24x7线程设计的,可以更好的满足服务器的多任务需求。所以虽然SATA在单任务测试中不比SCSI差,但是到了大数据吞吐量的服务器上还是有差距的。除了速度,面对多任务数据读取,硬盘磁头频繁来回摆动,导致硬盘过热,这是SATA最大的问题。
不存在热插入效应
实际使用中,RAID硬盘阵列是由多个硬盘组成的,需要知道哪个硬盘坏了,热插拔更换才有意义。虽然SATA硬盘可以热插拔,但是当硬盘损坏时,SATA组成的阵列无法像SCSI、FC、SAS那样具备SAF- TE机制,热插拔时如果是好的硬盘也容易出现数据错误。所以在实际使用中,SATA的热插拔效果有些不灵。
低速
相对于SCSI和FC,SATA速度慢,很重要的原因是机械底盘不同,无法适应服务器使用程序的大量非线性读取请求。所以SATA硬盘对于视频下载服务器来说还不错,但是不能用于网络交易平台。SATA 1.0控制器传输速度效率不高。虽然它标称峰值速度为150MB/s,但实际上,最快的SATA硬盘速度只有60 MB/s。
所有的解决方案都不便宜。
虽然SATA硬盘比SCSI硬盘便宜,但所有SATA方案都不便宜。重要原因是SATA 1.0控制器的每个接口只能连接一个硬盘,8个硬盘组成的阵列需要8个接口。如果算上每个接口300多块钱的消费,也不算便宜。
SATA II和准SATA II
很多人还是不太清楚SATA和Ultra ATA的区别和好处。这也难怪。即使是英特尔当初推出SATA的时候,也没想到这种针对个人用户的改进方案,成果用于入门级服务器、工作站等企业的前景会更广阔。也正因为如此,2004年成立了SATA IO(SATA国际组织)。
前面这么多介绍都是结合实际情况和SATA官方白皮书收集的,从中我们已经可以进行创作了。说到SATA的优缺点,更多的是从企业利用的角度考虑,而不是个人和家庭利用。
现在经常听到“NCQ硬盘”和“SATA II硬盘”这两个词,是SATA发展到下一代——SATA II的两个不同阶段的产物:
在SATA的基础上,第一阶段是参与NCQ原生指令订购、机柜管理、背板互联、数据疏散/集中四大新功能。
第二阶段在第一阶段的基础上进一步完善,加入了双主机主动故障切换、多硬盘高效连接、3.0Gb (300MB/s)接口带宽等特性。
“NCQ硬盘”的改进:不只是NCQ。
在SATA II的第一阶段,在几项改进中,NCQ原生指令排序技能对于个人用户来说意义重大,因此该技能是唯一一项被很多人知道的技能。实际上,参与SATA II第一阶段的技巧包括以下几点:
NCQ本地指令订购
本地命令队列:什么是NCQ?这是SCSI早就使用的技能,只是最近才在SATA硬盘中使用。
传统的桌面硬盘都是利用行字符势来处理请求。这种方法可能非常糟糕。要理解原理,必须对硬盘的物理结构有一个基本的了解。硬盘是盘状的,很像CD。每个磁盘被许多同心圆分成磁道,磁道又被分成扇区。每个磁盘由一个或多个磁头读取。如果数据分散在同一个轨迹上,找到数据是最快的。在不同的轨道之间移动需要很多时间。假设您要读取三段数据,一段在磁盘的最外磁道,一段在磁盘的最内磁道,一段在磁盘的最外磁道。传统硬盘会先读取磁盘最外面的数据,然后是最里面的数据,最后再回去读取最外面的数据。这样,寻找磁头要花很多时间,效率低。如果磁头移动最小化,寻道时间将相应减少。这是NCQ的目标。——NCQ可以重新排列指令,而不是把磁头从外移到内再移到外。相反,在移动到磁盘的内环之前,它从外环读取两条数据。
现在大家应该都清楚了,CPU的速度对硬盘性能影响不大,但是NCQ技能可以明显提升硬盘性能,尤其是SATA多线程性能差,容易频繁来回甩头,硬盘容易过热。
外壳管理
如上所述,SATA的热插拔技术是没有用的,因为当阵列中的一个硬盘出现故障时,不知道是哪个坏了。SATAII的第一阶段,即具有NCQ技能的SATA硬盘,参与了机架管理技能来解决这个问题。
背板互连(背板互连)
SATA用于数据传输的导线较少,因此出现了为外部RAID应用而安排的背板。底板是一个物理电路板,通常集成在机架的背板中,其上嵌有多个通过刻在电路板上的导线连接到中央支架插件的设备连接器。值得注意的是,中央控制