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SATA磁盘及接口性能分析

SATA磁盘及接口性能分析

SATA(Serial ATA,串行ATA)是进入串行时代的标志,在它的带领下,许多基于串行指令的接口和总线技术层出不穷,如InfiniBand、PCI-E、SAS也是串行的。

IDE(ATA )磁盘接口数据是并行传输的,以前一致认为并行的传输效率比较高,因为它可以在同一时刻传输多位数据。但事实证明,并行传输有很大的局限性,主要体现在接口复杂,工作频率能以提高,最终的结果是传输性能无法提高。

SATA接口还象SCSI那样具有支持热插拔、传输速度快的特点、执行效率高等诸多特点,所以得到广泛应用。综合起来,SATA相对于ATA技术区别如下

1、SATA 传输速率更高。

2、SATA采用串行数据传输方式,ATA采用并行

3、SATA接口和电缆为四芯,ATA/66以上的接口和电缆为80芯,而且SATA电缆最长可以达到1m,而ATA最长为45cm。

4、SATA支持热插拔,ATA不支持。

5、SATA接口工作电压为250mV (最高为500mV),而ATA接口工作电压为5V。

SATA技术特性

1、SATA接口的物理设计是以Fibre Channel为基础的。在给RAID这样的高级应用提供了设计上的便利。在实际应用中,SATA的主机总线适配器HBA(host bus adapter)就好象网络上的交换机一样,可以实现通道的形式单独和某块硬盘通信,即每个SATA 磁盘都占用一个传输通道,所以不存在像并行ATA那样的主/从控制的问题。在传输速率上可用不同的通道来做保证,这在服务器和网络存储上有重要意义。

2、SATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,可同时对指令及数据包进行CRC循环冗余校验,相比ATA只对数据进行校验,数据传输稳定性大为提高。

3、与ATA相比,SATA的主要优势就是其传输性能的提高。SATA以连续串行的方式传输数据,可以在较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数据传输的带宽。同时降低系统的能耗和减小系统的复杂性。

SATAⅡ标准

SATAⅡ标准是从SATA基础上发展来的,其主要特征是外部传输速率从第一代的1.5Gbps提高到了3Gbps。此外还采用了NCQ(Native Command Queuing)本地命令队列、可维护性设备管理(Enclosure Management) 、端口多路器(Port Multiplier)、Port Selector(端口选择器)和可升级到SAS等一系列新技术。

1、NCQ技术可以对磁盘的指令执行顺序性优化,避免像传统磁盘那样机械地按照指令的先后顺序移动磁头读写磁盘的不同位置,NCQ会在接收命令后对其进行排序,排序后的磁头将以更高的效率顺序进行寻址,从而避免磁头反复移动带来的损耗,延长磁盘寿命,当然除了磁盘本身要支持NCQ之外,也要求主板芯片组的SATA控制器支持NCQ。

2、Port Multiplier技术可以在一个控制器上扩展多个SATA设备,可以把一个活动主机连接多路复用至多个设备,相当于一个 SATA的HUB。

3、Port Selector是一种数据冗余保护方案,可使Host端口的两个独立SATA Port连接至同一设备,以建立连接设备端的备份路径。端口选择器为一个硬盘提供两条连线连到控制器,其中一条是用来冗余的。

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