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上篇：观察SATA应用技术现状 PC硬盘，你还在关注什么？---SATA II？ 相对于PC系统的其他部分，DIY玩家显然已经把硬盘遗忘在了较为次要的位置。想想看那些飙升得飞快的CPU/GPU/Memory指标，硬盘唯一能触动我们神经的似乎只有还在不时翻番的容量而已了。硬盘承担着做为主力PC外部存储器的重要任务，然而存在大量机械部件的结构加上磁记录技术方面进展的缓慢都让它本身在最近几年缺乏真正的亮点，也许爆炸式增长的多媒体数据让你不时去增加或替换它们，可是你能回忆起去购买硬盘之前的准备工作么？我们几乎不会像买显卡/主板一样查阅大量的测试报告，杀向电脑市场，衡量下不同容量，不同品牌之间的价格差异，新的硬盘就捧回了家里。 如果真的要提出些给人留下印象的东西，那自然是ATA接口方面的更新，外部接口传输速率的稳步提升多多少少还能刺激下用户的神经。虽然ATA66标准事实上就不会给目前绝大多数硬盘造成瓶颈，但是ATA100、ATA133还是按时到达，以及目前我们面对的SATA150甚至是SATA300；但是考虑到许多能够提供多达4个150MB/s以上接口的“强大”磁盘控制器甚至仅仅是运行在33MHz/32bit的PCI总线上时，我们越来越能感觉到提升外部接口速率的滑稽之处。直到今天，芯片组厂商和硬盘制造商已经在开始推广它们的“SATA II”产品，这次仍然是外部接口传输速率的简单升级么？ 纠正：SATAII不等于3Gb/s 也许你已经注意到，芯片组/控制器研发商和硬盘制造商或多或少的使用“3Gb/s”的典型口号来宣传他们的产品，并且把这样的产品标注成SATA II型号。但是根据SATA-IO（Serial ATA International Organization，串行ATA国际组织）所称，SATA II并不是一个可以划分产品级别的规范，它只是一组技术规范的集合，也就是说SATA-IO并不推荐以SATA II来给任何具体产品冠名，换句话说，就是SATA II的意义并非早先ATA66/100/133那么单纯，它已经不是外部接口传输速率的代名词。 SATA-IO在其网站上公布了题为“Dispelling the Confusion: SATA II does not mean 3Gb/s”的简短文章，并附带了下表关于命名ATA产品的规范，虽然我们不能找到完整的所谓SATA II的具体规范内容，但至少可以明确的是：3Gb/s、NCQ（Native Command Queuing）、Hot Plug等是最重要的几个特征，其他值得注意的还包括eSATA（External SATA）和Staggered Spin-Up（交错启动）等。
了解一些细节 3Gb/s 300MB/s的外部接口传输速率，两倍于最初版本SATA的150MB/s。这个速度是SATA设备和控制器点对点的连接速度，也就是说两者之间的通信已300MB/s为速度上限。3Gb/s特性不能给现有的ATA硬盘驱动器带来什么帮助，设备和控制器之间握手速率的提升仅仅能在改进了硬盘缓存效率之后让突发传速速率突破150MB/s而已，这可能让硬盘在某些情况下比同等SATA150硬盘快上1/10秒，也许还不到1/10秒。 NCQ（Native Command Queuing） 原生命令排序，指可以排列硬盘所接收到的指令以改进性能。具体来说是将所接收的指令以某种顺序进行重新排序，排序的目的在于让磁头能集中寻址，减少磁头不必要的来回寻址以缩短整体用时，当遇到大量随时寻址的操作时，在并行ATA时代，NCQ技术的前身CQ（Command Queuing）已开始研发，但限于实际情况，技术并未得到怎样的实物应用，而在SCSI界面上CQ的分支技术TCQ（Tagged Command Queuing）则得到较多的应用，NCQ作为民用技术对比TCQ可以说是其一个简化版本，两者最主要的区别，NCQ支持最多储存32条指令，TCQ支持255条，而NCQ支持一个命令序列集，TCQ支持三个。TCQ最早应用于SCSI-2代标准的硬盘上，其可允许硬盘执行从PC同时发来的多重命令。当命令在硬盘的缓存里时，通过硬盘的微处理器，他们会被标记然后重新排序。这样是为了减少硬盘寻找数据头时的时间。举例来说，一个命令正在硬盘的一个扇区上寻找数据，随之而来的另外一个命令正在寻找上一个命令相邻的数据，SCSI控制卡可重新对命令排序，从而使这2个命令的执行动作连续发生。这是SCSI-2与SCSI-1和ATA不同的地方。 NCQ是主机与硬盘的综合特性，它使硬盘有能力处理多个命令。目前支持NCQ的SATA控制器有Intel ICH6/7的高级版本、VIA VT8251、nVIDIA nForce4等最新主板芯片组以及一些非主板芯片组的第三方控制器。在硬盘方面最先上市的是Seagate Barracuda 7200.7 NCQ，最新发布的其他厂商3.5英寸硬盘也都加入了对这个特性的支持，Fujitsu（富士通）还在不久前发布了2.5英寸的支持NCQ的硬盘产品。另一方面ATA版本的TCQ虽然比NCQ更为强大，但因为并没有成为SATA-IO的标准，仅被WD WD740GD硬盘和极少数几种非主板芯片组的第三方控制器支持。
明显的，NCQ技术在多用户/多工任务下，短时间对硬盘进行较多请求的场合里能够有效改善硬盘的响应速度和总的传输速度，但在配置SATA硬盘的PC中，它能够有效发挥的时候非常少，可以期待的也许是PC的衍生类型之一，作为数字家庭媒体中心的主机，在双核心处理器/多路输出显卡的声势之下，NCQ技术的硬盘加以配合应该是较为理想的应用模式。 Hot Plug 热插拔，也称Hot Swap。相对于PCI扩展卡、内存等，硬盘热插拔技术相对简单也更加成熟。 在PATA时代，ATA硬盘本身不具备这样的功能，插针接口的物理形式本身限制了热插拔操作的可能，PATA硬盘实现热插拔应用需要特制的附加模组才行。SATA硬盘从最开始就被设计成支持热插拔的形式，除了控制器等部分，主要是物理接口的设计。
弹片式的接口显然更适合热插拔操作，长短不一的数据/电力接口触点保证硬盘和主机/电力脱离的瞬间保持接地，来保护硬盘控制电路以及主机部分免受击穿。可以说SATA硬盘本身已经具备了接近SCA接口SCSI硬盘的热插拔特性，欠缺的只是更多样化的解决方案，毕竟对于PC来讲，机箱内的热插拔是复杂而不是必须的功能，而机箱外的便携类热插拔方案还未成型。 热插拔也是主机与硬盘的综合特性，存在于主板上的磁盘控制器以及操作系统/软件也要支持热插拔才能让这个应用完整，目前nVIDIA nForce4芯片以及Siliconimage的某些控制器已经可以较为完美的支持热插拔了。 eSATA（External SATA） 外部SATA的竞争对手包括应用在存储上的USB2.0和IEEE1394，但是无论在规格制定进度上还是产品应用模型上都还相差较远。我们能看到的事实是：绝大部分PC系统以及零售的主板上都没有配置标准的外部SATA接口；市场上几乎买不到提供SATA外部接口的移动存储装置；如果以裸体SATA硬盘直接应用在外部，它缺少方便的电力连接装置并且本身也缺乏有效的保护，脆弱的PCB完全暴露在外面。
然而eSATA似乎是最容易解决的问题，它不牵涉到底层的复杂技术，只需要完善下接口部分而已，最终的应用形式显然是需要把硬盘配置在某种盒状装置内的，虽然SATA硬盘本身支持热插拔。 上图可以看到eSATA接口的描述，它基于标准的SATA线缆和接口，连接处加装了金属弹片来保证物理连接的稳固性，现在已经有主板厂商在产品上提供这样的装置。 Port Multiplier 端口复用技术，可以把SATA点对点的传输模式加以扩展，把某1接口扩展成超过2个标准的SATA连接。 SATA的主机总线适配器(HBA，Host Bus Adapter)就好像网络上的交换机一样，可以实现以通道的形式和单独的每个硬盘通讯，即每个SATA硬盘都独占一个传输通道，所以不存在象并行ATA那样的主/从控制的问题。然而大多数控制器提供的4个SATA连接在部分场合就不能满足需求，而单纯增加主控器成本较高，此时正需要端口复用技术。 以下通过Siliconimage公司的端口复用方案来描述：
Sil3132是运行在PCI Express x1上的SATA控制器，它支持SATA II规范集合内的大多数重要特性，包括3Gb/s、NCQ、Hot Plug和eSATA，本身能够提供两个3Gb/s的SATA接口。Sil3132可以和Sil3726端口复用器搭配，Sil3726通过3Gb/s的SATA通道和Sil3132连接，其本身模拟成一个SATA设备和Sil3132进行通信，而Sil3726端口复用器还是可以扩充多达5个SATA硬盘的！
虽然这些连接在端口复用器上的硬盘能够以3Gb/s和Sil3726进行通信，但Sil3726和Sil3132之间的连接速度只有3Gb/s，也就是说当5块硬盘全都全速工作时，总体速度将受到一定程度的降低；然而考虑到目前SATA硬盘平均传输率还未及60MB/s的水准，5*60MB/s=300MB计算下来影响并不是很大。 典型的SATA端口复用方案就如上面所述，具体到产品通常是在PC主板上安装Sil3132，然后使用一个配置了Sil3726的专用背板和Sil3132的一个接口连接，硬盘连接到带有Sil3726的背板上，这可以使用内置或者外置两种形式。 SATA 2.5？ SATA-IO不久前于美国旧金山举行的IDF上宣布完成了SATA 2.5规范，这显然是对于之前SATA
II或者是SATA 2.0定义不明，行业冠名混乱的一种补救，因为SATA 2.5将把所有必要的SATA架构的可用信息整理进一个单一的文档，只有符合这个文档规则的产品才能称作SATA
2.5产品，相信未来市场上的冠名状况将得到整肃。根据目前的信息，SATA 2.5规范收录了原先SATA
II所辖的大部分功能：3Gb/s、NCQ、Staggered Spin-up、Hot Plug、Port Multiplier以eSATA。这个规范的正式出台会在今年年底。
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