2022年硬盘的接口 .pdf

现在的硬盘接口：，IDE、ATA、Ultra ATA/33、Ultra ATA/66、Ultra ATA/100、Serial ATA、SCSI、SCSI II、Wide SCSI II、Ultra SCSI II、Ultra Wide SCSI II、Ultra2 SCSI、Ultra160 SCSI、Ultra320 SCSI、Fibre Channel、IEEE 1394、FireWire、iLink、USB,当今硬盘接口综合起来说可以分成如下几种：IDE(即 ATA)、SCSI、Fibre Channel（光纤）、IEEE1394(即火线)与 USB，IDE 是最常采见的也是我们普通用户所使用的，因为它价格相对比较便宜，而且性能也不差，所以在PC 中得到了非常广泛的应用；对于SCSI，在服务器上最常看到它的踪迹，因为它具有很好的并行处理能力，同时也具有相对比较高的磁盘性能，因此非常适合服务器的需要，当然它的价格也不菲；光纤我想大家都知道它的特点，宽带宽，但价格也极其昂贵；至于IEEE1394 与 USB 相对而言是新一点的接口类型，不过正因为是比较新的接口技术，所以在某些方面做得比IDE 与 SCSI 好，例如同时挂接设备的数量等。下面我们来具体看看各种接口的特性：1、IDE/ATA IDE即 Integrated Drive Electronics，它的本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，我们常说的IDE 接口，也叫ATA（Advanced Technology Attachment）接口，现在 PC 机使用的硬盘大多数都是IDE 兼容的，只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。把盘体与控制器集成在一起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。发展到今，细分可以分成ATA-1（IDE）、ATA-2（EIDE Enhanced IDE/Fast ATA）、ATA-3（FastATA-2）、Ultra ATA、Ultra ATA/33、Ultra ATA/66、Ultra ATA/100 及 Serial ATA。SATA 是 Serial ATA 的缩写，即串行ATA。这是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而得名。SATA 总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。2、SCSI 就是指 Small Computer System Interface(小型计算机系统接口)，它最早研制于1979 年，原是为小型机的研制出的一种接口技术，但随着电脑技术的发展，现在它被完全移植到了普通微机上。SCSI 广泛应用于如：硬盘、光驱、ZIP、MO、扫描仪、磁带机、打印机、光盘刻录机等设备上，由于较其他标准接口的传输速率来得快，所以在较好的高端电脑、工作站、服务器上常用来作为硬盘及其他储存装置的接口。SCSI 接口是向前兼容的，也就是说新的SCSI 接口可以兼容老接口，而且如果一个SCSI 系统中的两种SCSI 设备不是位于同一规格，那么SCSI 系统将取较低级规格作为工作标准。例如你有的SCSI 控制卡是Ultra160 SCSI（160MB/s）卡，而硬盘只支持Wide Ultra2 SCSI（80MB/s），那么你的SCSI系统将工作于Wide Ultra2 SCSI。同样如果你的控制卡是Wide Ultra2 SCSI 卡，而硬盘却支持 Ultra160 SCSI，那么 SCSI 系统也只能工作于Wide Ultra2 SCSI。所以在选购SCSI 系统时名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 4 页 -应该注意这个问题，SCSI 控制卡和SCSI 硬盘要选择支持相同规格标准得。目前SCSI 有以下几种延伸规格：SCSI-1、SCSI-2、Fast SCSI、Wide SCSI、ULTRA SCSI、Ultra Wide SCSI、ULTRA 2 SCSI、WIDE ULTRA 2 SCSI、Ultra 160/m SCSI、Ultra320 SCSI。3、Fibre Channel（光纤通道）光纤通道是一种跟SCSI 或 IDE 有很大不同的接口，它很像以太网的转换开头。以前它是专为网络设计得，后来随着存储器对高带宽的需求，慢慢移植到现在的存储系统上来了。光纤通道通常用于连接一个SCSI RAID（或其它一些比较常用的RAID类型），以满足高端工作或服务器对高数据传输率的要求。光纤现在能提供100MBps 的实际带宽，而它的理论极限值为1.06GBps。不过现在有一些公司开始推出2.12Gbps 的产品，它支持下一代的光纤通道（即Fibre Channel II）。不过为了能得到更高的数据传输率，市面的光纤产品有时是使用多光纤通道来达到更高的带宽。不像SCSI，光纤通道的配线非常柔韧。如果带有光纤光学电缆(Fiber Optic Cabling），它支持最长的长度超过了 10 公里，所以可以说SCSI 在接口电缆长度的限制上跟光纤是没法比得，因为SCSI 最长接口电缆不得超过12 米。4、IEEE 1394（Firewire、iLink、Lynx）IEEE1394 的前身 FireWire 在 1986 年由 Michael Teener(Apple 公司的一名工程师)所草拟。FireWire 是 Apple 电脑的商标，Apple 公司称为火线(FireWire)，而 Sony 公司则称为i.Link，Texas Instruments 公司称为Lynx。实际上所有的商标名称都是指同一种技术-IEEE-1394。Firewire 于 1987 年完成，IEEE 在 1995 年认可其为 IEEE1394-1995 规范，因为在 IEEE1394-1995 中存在一些模糊的定义，所以采用 IEEE 1394接口的设备在前几年并不普遍。后来又有一份补充文件(1394a 草案)来澄清疑点，更正错误及添加了一些功能。这就是为什么1995 年就已完成的IEEE1394 规范，一直到1998 年才有相关的 PC 产品问市的原因。目前人们愈来愈认识到数字影像的品质比模拟影像更好后，配有 1394 接口的数字摄像机已慢慢变成一种趋势(这一点许多拥有数字摄像机朋友都该清楚机器上有这种接口)。不少 PC 制造商也将IEEE1394 加到其产品中,最近可以看到许多中高档主板都配有1394 接口。IEEE 1394 是为了增强外部多媒体设备与电脑连接性能而设计的高速串行总线，传输速率可以达到400 Mbps，利用 IEE1394 技术我们可以轻易地把电脑和如摄像机，高速硬盘，音响设备等多种多媒体设备连接。这个技术有很多大的厂商共同联合发展，既有电脑界的也有家电业的，包括Apple，Sony，德州仪器和VIA。在一个400Mbps的火线通道上支持多于63 个设备。它已经不仅仅是一种局限于某些特殊应用的一种技术,而是一种将来有可能取代PCI 总线的全新总线标准。5、USB，全称为 Universal Serial Bus（通用串行总线）是在 1994 年年底由Compaq、IBM、Microsoft 等多家公司联合提出的。不过直到近期，它才得到广泛的普及应用。ATX 主板的Back Panel 设计成了二层，使USB 接口终于在主板上有了安身立足之处，无须再通过外接USB 转接卡来实现了。一个USB 接口理论上可以连接127 个 USB 设备，其连接的方式也十分灵活，既可以使用串行连接，也可以使用Hub，把多个设备连接在一起，再同PC 的USB 口相接。而此前传统的串口或并口只能连接一个设备，这是 SCSI 等其它接口望尘莫及的。另外，USB 不需要单独的供电系统，而且还支持热插拔，不再需要麻烦地开、关机，设备的人工切换因此变得省时省力。软件方面，针对USB 设计的驱动程序和应用软件支持自启动，无需用户做更多的设置。同时，USB 设备也不会涉及原先那令人心烦的IRQ 冲突问题。USB 接口有自己的保留中断，不会争夺其它周边的有限资源。速度方面，现在USB接口的最高传输率可达每秒12Mb，是串口的100 多倍，而已经正式发布的USB 2.0 标准将USB 带宽拓宽到了480Mbps，这使得USB 2.0 在外置设备的连接中具有很强的竞争性。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -最近硬盘技术方面没有什么太大的突破，容量的增加和性能的增强更多的来源于工艺水平的提高和设计能力的加强。不过SATA 接口已经顺利的全面取代了PATA 接口，而10000 转桌面硬盘和SATA2 接口也开始崭露头角。而更多的新技术则有待今后逐步投入使用，继续提高硬盘的容量和速度。一、新技术突破硬盘容量极限毫无疑问，硬盘最重要的技术指标是存储容量,大多数硬盘被淘汰，不是因为损坏或速度不够快，而是容量不足。硬盘容量发展主线是记录密度的提高，记录密度的提高不仅让硬盘容量继续提升成为可能，而且还可在不提高转速的情况下提高性能，同时也让小型、微型硬盘的应用更加普及。尽管通过改进现有技术可以在一定幅度内继续提高,但已经接近理论极限，因此必需有新技术来支撑记录密度的继续提升。今后将从新型磁头技术、新型记录媒体技术、垂直记录技术以及HAMR 热磁技术等方面进行发展和应用，下面就给大家谈谈这些新技术的具体情况。单牒容量 188GB 的酷鱼 7200.10 750GB 硬盘目前硬盘广泛使用GMR（巨磁阻）磁头，利用了把盘片上的磁信息识别为电阻的MR（磁阻）效应，单牒容量可以做到100GB 以上，但很快将达到极限。目前新型磁头技术主要有 TMR 磁头和 CPP 磁头等。提高硬盘记录密度不仅要求提高读取磁头的性能，另一方面，记录位缩小后更容易受到噪音的影响。为解决这种磁转变 噪音，可以通过缩小粒子粒径减少交错区域来解决。另外盘片的改进也在不断进行，比如通过减小记录层的膜厚度降低粒子高度，从而不会轻易受到相邻记录位的影响。今后硬盘容量的提高将会越来越缓慢。因为已经使用了目前磁场强度最高的磁体，通过改进磁头和盘片结构提高记录密度正在逐渐接近水平记录方式磁体本身的极限。要突破这一极限，可以采用垂直磁记录方式，通过使磁场方向垂直于盘面，不仅能够进一步缩小磁体粒径，同时还能够确保一定的体积。这种方式的另一个效果是利用相邻记录位的磁场就能使记录位磁场保持稳定。垂直磁记录方式作为未来的高密度技术已开始被业界寄予厚望。与水平记录方式不同，采用这种方式不必把膜设计得非常薄，还可以确保粒子的大小，避免受热搅动的影响。几年前提出的“湿盘”（wetdisk）技术，也在继续都到关注。当我们要把磁盘密度进一步增大，目前以金属薄膜盘片以及玻璃基片的温盘技术 便无能为力了。我们知道，当磁盘密度达到一定程度时，信号便会变得更加微弱，并且相邻信号之间的干扰也更为严重。要解决只能把磁头进一步贴近盘片，但目前的磁头飞高已不到0.08 微米，要进一步令磁头靠近盘片非常困难，因为这要克服磁头抖动及盘片细微凹凸等引起问题。为此，有人提出干脆把磁头紧贴磁盘（Contactrecording），于是一种全新的盘片技术“湿盘”（wetdisk）被提上的研发日程，“湿盘”可以最大限度地减少磁头与盘片的磨擦，但其中还有不少技术上与工艺上的问题有待解决。我们期待着这种新型磁盘材料的早日问世。希捷公司则在今年发布了一种可在一平方英寸介质上存储50TB 数据的技术，通过这一技术，超大容量的硬盘可能在不久的将来面世。这就是 Heat Assisted Magnetic Recording（热辅助磁记录HAMR）的技术。这种技术使用激光热辅助手段，通过磁记录方式将数据记录到高稳定性介质上，从而大大提高了每平方英寸的存储量，使磁记录极限进一步超越人们的想象。HAMR 结合了铁铂粒子自排列的磁阵列技术，将把所谓的磁记录超顺磁极限提高100倍以上，最终可以实现每平方英寸50 TB 的存储密度。具体说HAMR 技术在将要记录数据位的位置，用激光束精确地加热介质，就容易将数据写到它上面了，而且随后的快速冷却又可以使已写入的数据变得稳定，从而大大提高磁盘面密度纪录。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -二、串行接口技术进一步发展由于具备诸多优点，SATA 接口在今年已经顺利普及，预计其生命期为十年左右，计划推出三代产品。目前使用的SATA1.0 提供了150MB/s 的传输速度。而SATA2.0 能提供300MB/s 的传输率，SATA 3.0 的速度至少可以达到600MB/s，且具备其他一些新特性，将目标瞄准了高端企业市场。为真正体现出SATA 接口优势，人们都期待着具有SATA 2.0 特性硬盘 现在已正式更名为 SATA Rev.2.5的推出和应用。但是由于种种原因具有SATA 2.0 特性硬盘普及的步骤还不够快，今年市场上出现了一些采用SATAII 接口的新款硬盘，这里要明确一点，SATA II 并不是真正意义上的具有SATA 2.0 特性硬盘，最显著的一点是，其接口速度依然保持在150MB/s。大家知道SATA 硬盘分为原生(Native)与桥接(Bridge)两类，使用桥接方式的SATA接口，本质上仍为PATA，实际性能受到一定影响。真正原生串行硬盘是指接口速率为150MB/s，并支持命令队列等新功能、采用真正SATA 控制器的产品。SATA II 硬盘可以简单被视为是由桥接模式到原生模式的升级。SATAII 代表产品是迈拓最新推出的MaXLine III。这是是迈拓第一款真正意义上的SATA接口硬盘，所以在这款产品上大家将不会看到4 针的电源接口，只使用15 针符合 SATA 标准的电源接口。尽管接口速度仍然维持在150MB/s，但这款硬盘使用了部分SATA2.0 特性的新技术，其中最引人注目的是本机命令排队（Native Command Queuing，NCQ），NCQ 技术可以最大限度的消除硬盘的转动延迟和减少寻道距离。NCQ 技术在 SCSI 硬盘中早就得到了广泛的应用，但到现在才正式引用到ATA 硬盘中。使用 SATAII 的 MaXLine IIISATA Rev.2.5 真正的发展不是在Desktop 平台，而是在企业应用中。在服务器领域SAS（Serial Attached SCSI）技术将得到广泛应用，但由于 SCSI Ultra640 标准一直没有被业界所采纳，所以相关厂商把SATA Rev.2.5 特性作为SAS 的一部分。长期以来，ATA 只是在功能上被视为SCSI 的子集，两者之间并不兼容。如今SAS 在软硬件层面上都涵盖了SATA，企业级用户可以在同一环境中混用SAS 和 SATA 驱动器，保持性能及价格的均衡。SAS 就是SCSI，却有串行连接的特性，SAS 技术将会对光纤通道技术发起挑战，使企业磁盘市场又多一种选择。外部SATA 接口在今年也得到了初步发展，串行ATA 技术在制定之初就未局限于机箱内部设备的使用。目前相关组织开始为外部SATA 接口制定明确的标准，其中包括：高速的传输接口、不受噪音干扰的电缆、简单的层次架构和一些其他参数。除了 SATA，今年还有其他新型硬盘接口新标准得到了发展。英特尔在2004 秋季 IDF上推出了全新的CE-ATA 接口，CE 是消费电子（Consumer Electronics）的英文缩写。新规范概念上与个人电脑和服务器硬盘的Serial ATA 接口相似。这意味CE-ATA 将取代并行接口和大家熟悉的缎带式排线，改用小而薄的线缆和连接器形成串列，所需针脚数目也会减少，这将有助于降低耗电量和成本，并提高系统稳定性。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -