不久前,英特尔公司刚刚举行了2001年秋季的开发者论坛(IDF 2001),在此次大会上正式确立了硬盘接口新标准——Serial ATA 1.0,相信大家对其或多或少也有所听说。在本届IDF上确定的最初版本串行ATA支持最高传输率为150MB/s,这比迈拓公司制定的 ATA/133标准还高了一些,而它的最终目标将是实现600MB/s的外部数据传输率,我们每个人肯定都非常期盼将来能有这么快的硬盘数据传输率,但硬盘能达到那样的速度,也是经过了一个曲折的接口发展才能实现。 回顾历史,我们可以看出硬盘接口发展所带来的系统效能增强非常显著,从最早的ST-506/412到现在最新的Serial ATA 1.0,硬盘不仅在速度上有了“飞一般”的提高,而且在数据传输的完整性与稳定性方面也有了质的提高。
最早的ST-506/412是希捷公司开发的一种硬盘接口,首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST-506及ST-412。ST-506 接口使用起来相当简便,它不需要任何特殊的电缆及接头,但是它支持的传输速度很低,因此到了1987 年左右这种接口就基本上被淘汰了,采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB,早期IBM PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘就是ST-506/412硬盘或称MFM硬盘。
在ST之后,硬盘出现了ESDI(Enhanced Small Drive Interface)接口,它是迈拓公司于1983年开发完成。它的特点是将编解码器放在硬盘本身之中,而不是在控制卡上,理论传输速度是前面所述的 ST-506的2-4倍,一般可达到10Mbps,但其成本较高,与后来产生的IDE/EIDE接口相比无优势可言,因此在九十年代后就补淘汰了。
上面介绍的两种接口在早期对奠定硬盘接口标准起到了非常重要的作用,但对于 ATA硬盘接口来说有实质意义上的飞跃还是 IDE接口推出,因为从 IDE开始,硬盘接口开始走向了规范化的道路,我们现在经常称呼的 IDE 硬盘也有些在延续那时 IDE接口的意思,由此不难想像 IDE接口推出的意义。在这个硬盘接口规范化道路的建设过程中,许多公司为之付出了许多努力,例如英特尔公司、希捷公司、迈拓公司、IBM 公司,但有一家公司我们不能不提,那就是美国的“西部数据(Western Digital)”公司,因为是WD制定了 EIDE的接口标准,而在那之后制定的所有 IDE接口(并行 ATA)差不多都是在 IDE/EIDE的基础上不断创新产生得。
追溯历史,最早 IDE(Integrated Drive Electronics)的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器,这样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。正是基于它所具有这么多优点与好处,因此至今个人电脑上使用的硬盘大多数都是 IDE兼容的,它只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。
在IDE之后,西部数据公司在原有基础上制定了增强版IDE(EIDE,Enhanced IDE),它增加了2种PIO和2种DMA模式,把最高传输率提高到了16.7MB/s,同时引进了LBA地址转换方式,突破了老BIOS固有504MB的限制,支持最高可达8.1GB的硬盘。如你的电脑支持EIDE,则可以在CMOS设置中找到(LBA,Logical Block Address)或(CHS,Cylinder,Head,Sector)的设置。其两个插口分别可以连接一个主设备和一个从设备,从而可以支持四个设备,两个接口也分为主接口和从接口。通常可将最快的硬盘和CD—ROM放置在主接口上,而将次要一些的设备放在从插口上,这种放置方式对于486及早期的Pentium电脑是必要的。
随着IDE/EIDE得到了越来越广泛的应用,全球标准化协议将该接口制定成了全球硬盘标准,这样就产生ATA(Advanced Technology Attachment),此后的硬盘接口发展则一直在延续着并行 ATA的发展脚步,从ATA-1一直发展到了ATA-6标准,它所包含的接口类型也越来越先进。在最早的ATA-1中一共规定了3种PIO模式和4种DMA模式(没有得到实际应用),速度最高不超过 8.3 MByte/s;之后的ATA-2是对ATA-1的扩展,它增加了2种PIO和2种DMA模式,把最高传输率提高到了16.7MB/s,从根本上讲它就是对西部数据公司制定的EIDE接口规范化。 而后的ATA标准不断升级,推出了广为人知并且应用广泛的Ultra ATA/33(DMA 33)、Ultra ATA/66(DMA 66),这两种接口分别被划为ATA-3、ATA-4规范中,其中Ultra ATA/33支持的最高传输率为 33MB/s,目前已基本上看不到支持该标准的产品推出。而Ultra ATA/66是去年硬盘的主流接口类型,从根本上说,它跟Ultra ATA/33太大的区别,只是将支持的最高传输率提高了一倍。
现在市场上主流硬盘接口使用的 Ultra ATA/100(DMA 100)则属于ATA-5规范,顾名思意,它支持的最高传输率为 100MB/s,从技术角度来看,它与ATA/33或ATA/66也没有太大的区别,也还只是将硬盘带宽进一步拓宽至100MB/s。最近迈拓公司推出的 ATA/133接口类型如果正式被列为标准则将会是属于ATA-6规范中,它依然是在延续并行 ATA的发展脚步,它支持的最高数据传输率为 133MB/s。在所有这些并行 ATA接口中,都是完全向后兼容得,即新版本的 ATA接口可以兼容旧版本的 ATA接口,例如在ATA/100上也可以使用上ATA/66或者ATA/33的产品。
纵观由ATA-1至ATA-6标准,IDE 硬盘接口的技术核心一直都没怎么变化,即都是在西部数据公司制定的IDE/EIDE基础上不断创新而推出产生得,它们都属于并行 ATA接口,自ATA/66起硬盘的接口电缆也一直没有变化过,都是采用 40针80芯的接口电缆。随着并行 ATA接口的不断提速,在 40针80芯的电缆上的速度极限到底有多大?硬盘业内专家普遍认为并行 ATA的最高传输率将不超过 200MB/s。
正是基于并行 ATA接口即将耗竭,英特尔公司联合西部数据公司(Western Digital)等几大硬盘厂商共同制定了完全不同于并行 ATA接口的Serial ATA接口(串行 ATA),如其名所示,它以连续串行的方式传送资料,在同一时间点内只会有1位数据传输,此做法能减小接口的针脚数目,用四个针就完成了所有的工作(第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线),这样做法能降低电力消耗,减小发热量。目前的Serial ATA 1.0支持最高传输率为 150MB/s,它的最终目标将是实现 600MB/s接口传输率,基于串行 ATA的特点及其发展潜力,业内普遍认为Serial ATA将取代并行 ATA接口类型成为将来硬盘的主流接口类型。
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