SATA
计算机总线接口 来自维基百科,自由的百科全书
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串行ATA(英语:Serial ATA,全称:Serial Advanced Technology Attachment,又称SATA)是一种电脑总线,负责主板和大容量存储装置(如硬盘及光碟机)之间的数据传输,主要用于个人电脑。串行ATA与串列SCSI(SAS: Serial Attached SCSI)的两者排线兼容,SATA硬盘可接上SAS接口。
2000年11月由国际串列式ATA组织所制定,取代旧式PATA(Parallel ATA或旧称IDE)接口的旧式硬盘,因采用串行方式传输数据而得名。在数据传输上这一方面,SATA的速度比以往更加快捷,并支持热插拔,使电脑运作时可以插上或拔除硬件。另一方面,SATA总线使用嵌入式时脉信号,具备比以往更强的纠错能力,能对传输指令(不仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,提高数据传输的可靠性。不过,SATA和以往最明显的分别,是使用较细的排线,有利机箱内部的空气流通,某程度上增加整个平台的稳定性。
现时,SATA分别有SATA 1.5Gbit/s、SATA 3Gb/s和SATA 6Gb/s三种规格。2013年推出更快速的SATA Express规格。
在一些新的技术标准中,为了防止数据在高速传输中出错而加入校验码,比如PCI-E 2.0、USB 3.0和SATA 3.0中采用的是8/10编码,每10位编码中只有8位是真实数据,这时单位换算就不再是1:8而是1:10,USB 3.0的5Gbps速度实际上是理论500MB/s而非理论625MB/s,SATA 6Gbps的理论速度则是600MB/s而非750MB/s。
所谓3Gb/s的算法,3000MHz的频率x每次发送一个数据x 80%(8b/10b的编码) / 8 bits per byte = 300MBytes/s,同理1.5Gb/s也是这样可算成150MB/s,也就是一般我们在买硬盘时,有时候会看到SATA 150MB/s / 300MB/s,有时候又会看到SATA 1.5Gb/s / 3Gb/s的缘故。
以USB 3.0而言,它拥有5Gbps的带宽,每次发送一个数据x 80%(8b/10b的编码) / 8 bits per byte = 500MBytes/s,所以USB 3.0的带宽比SATA 3.0的600MB/s还来的小。
版本 | 带宽 | 理论速度 | 编码 |
---|---|---|---|
SATA Express | 16Gb/s | 1969MB/s | 128b/130b |
SATA 3.0 | 6Gb/s | 600MB/s | 8b/10b |
SATA 2.0 | 3Gb/s | 300MB/s | 8b/10b |
SATA 1.0 | 1.5Gb/s | 150MB/s | 8b/10b |
传统的Parallel ATA使用单模信号放大系统“single-end-signal-amplified-system”。在这种系统中,噪声会随着正常信号一起传输、放大,不易被抑制;在高速时尤其严重,为了有效的减少噪声的干扰,我们只好使用高达5V的电压来发送正常信号,使大电压的正常信号盖过小电压的噪声信号。虽然大的电压可以有效的抑制噪声,但是大的电压同时也表示驱动电路的生产成本将因此上升,大电压更不利于高速传输系统的设计和制造,高达5V的传输电压限制追求高速和低成本的可能性。
和Parallel ATA相比,新的Serial ATA使用差分信号系统(differential-signal-amplified-system)。这种系统能有效的将噪声从正常信号中滤除,良好的噪声滤除能力使得SATA只要使用低电压操作即可,和Parallel ATA高达5V的传输电压相比,SATA只要0.5V(500mv)的峰对峰值电压即可操作于更高的速度之上。比较正确的说法是:峰对峰值‘差模电压’。
和Parallel ATA的5V驱动电压相比,0.5V的SATA系统节省电力,其驱动IC的生产成本也较为便宜。
有些排线附有小金属片可以卡住插座,比较不会发生不小心将排线拔出的问题。
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SATA 1.0于2003年1月7日推出,为第一代SATA接口,坊间的非官方名称为SATA-1[1],传输速度为1.5Gbit/s。
SATA 2.0于2004年正式推出,坊间的非官方名称为SATA-2(SATA-II),符合ATA-7规范,传输速度可达3.0Gbit/s。显示SATA的速度提升是以几何级数增长,这点和PATA的算术级数增长是不同的。
SATA 3Gb/s比SATA 1.5Gb/s进步的地方在于:
SATA 3.0于2009年5月26日完成最终规格发布,比上一代提升一倍速率至6Gb/s,此外增加多项新技术,包含新增NCQ指令以改良传输技术,并减低传输时所需耗电量。
依据Serial ATA Revison 3.0规格白皮书,AHCI底下改善(NCQ)串行指令NCQ的指令数目、NCQ的指令优先权及算法SATA 3.0亦会增加,包括为即时性的资源提供优先处理,主要用于影像及音像传输方面。此外SATA 3.0同时会为正被系统处理中的资源作优先安排,大大提升系统的执行效率。
为了降低耗电,SATA 3.0采用全新INCITS ATA8-ACS标准,不但可兼容旧有的SATA装置、改良传输信号技术,亦大幅减低SATA2.0传输时所需功耗。
针对手提电脑(NB)市场对体积的需求,SATA 3.0提供较一般SATA2.0接口细小的LIF接口(Low Insertion Force Connector),专门针对1.8吋的存储装置,包括仅厚7mm光碟机。
2011年7月18日SATA-IO公布SATA3.1规格,3.1版带来诸多特性,例如节电测量,TRIM性能提升和一些杂项调整。
3.1版带来一个新的mini SATA接口,主要用于为移动计算装置增强互操作性,Zero-Power Optical Disk Drive(ODD)的发明减少闲置光碟机的耗电量,用新的电源管理策略降低整个系统的电力需求。TRIM改进允许SATA固态盘在不影响性能的前提下自行修剪,改善SSD的性能,同时还带来让主机识别装置的硬件装置功能,提升SATA的兼容性。
另一个值得注意的是SATA通用存储模块(USM)和热插拔SATA驱动器模块,它让SATA硬盘的热插拔机制更为成熟,目前希捷GoFlex部分型号的硬盘已经开始支持。
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为解决固态盘的数据发送瓶颈,国际串列式ATA组织正着手制定下一代串列ATA的标准——SATA 3.2。SATA Express最大发送速率为16Gb/s,使用两条PCIe 3.0总线连接SSD。连接端口和制式向下兼容前三代SATA的标准。[7][8][9][10][11]
于2016年2月22号提出,主要为优化SMR技术,将硬盘存储密度提升到25%,还可将SATA远程断电(Power Disable)。
External Serial ATA的略称,是为面向外接驱动器而制定的Serial ATA 1.0a的扩展规格。虽然规模比较小,但已经有相对应的产品在市面流通。它最大的缺点是没有电力供应,竞争对手USB, FireWire, Thunderbolt都能传输数据及电力。这使得eSATA硬盘需要连接一个独立变压器才可运作。
为了解决供电问题,SATA-IO于2008年推出了eSATAp (Power over eSATA),它结合了eSATA的七个针脚及USB 2.0的四个针脚,利用USB针脚提供5V及12V(可选)电压。此插座主要在硬盘外接盒中使用,既可以插入eSATA,也可以插入USB。
mSATA (mini-SATA)是迷你版本SATA接口,外型和电子接口与mini PCI-E完全相同,但电子信号不同,两者互不兼容。mSATA接口多用于固态硬盘,适用于需要尺寸较小的存储器的场合(例如超极本)。
mSATA固态硬盘形似mini PCI-E扩展卡,尺寸很小,有助于节省机器内部空间。官方标准为MO-300 mSATA,也有自定长度的mSATA固态硬盘。
Name | 原始带宽 | 传输速度 | 排线最长长度 | 电源 | 链接的装置数量 |
---|---|---|---|---|---|
eSATA | 6 Gbit/s | 600 MB/s | 2 m with eSATA HBA (1 m with a passive adapter) | 否 | 1 个 (15 with a port multiplier) |
eSATAp | 3 Gbit/s | 300 MB/s | 2 m with eSATA HBA (1 m with a passive adapter) | 5 V/12 V[12] | 1 个 (15 with a port multiplier) |
M.2 | 最快8GB/s(PCI Express 4.0 x4) | 最快8GB/s | ? | 是 | 每插座 1 个 |
SATA Express[锚点失效] | 16 Gbit/s | 1.97 GB/s[a] | 1 m | 否 | 每条线 1 个 |
SATA revision 3.2[锚点失效] | 16 Gbit/s | 1.97 GB/s[b] | 1 m | 否 | 1 个 (15 with a port multiplier) |
SATA revision 3.0 | 6 Gbit/s | 600 MB/s[13] | 1 m | 否 | 1 个 (15 with a port multiplier) |
SATA revision 2.0 | 3 Gbit/s | 300 MB/s | 1 m | 否 | 1 个 (15 with a port multiplier) |
SATA revision 1.0 | 1.5 Gbit/s | 150 MB/s[14] | 1 m | 否 | 每条线 1 个 |
PATA (IDE) 133 | 1.064 Gbit/s | 133.3 MB/s[c] | 0.46 m (18 in) | 5 V (44-pin for 2.5" drives only) | 2 个 |
SAS-3 | 12 Gbit/s | 1.2 GB/s | 10 m | 否 | 1 - 8 个 (> 65k with expanders) |
SAS-2 | 6 Gbit/s | 600 MB/s | 10 m | 否 | 1 个 (> 65k with expanders) |
SAS 300 | 3 Gbit/s | 300 MB/s | 10 m | 否 | 1 个 (> 65k with expanders) |
SAS 150 | 1.5 Gbit/s | 150 MB/s | 10 m | 否 | 1 个 (> 65k with expanders) |
IEEE 1394 (FireWire) 3200 | 3.144 Gbit/s | 393 MB/s | 100 m (more with special cables) | 15 W, 12–25 V | 63 (with a hub) |
IEEE 1394 (FireWire) 800 | 786 Mbit/s | 98.25 MB/s | 100 m[15] | 15 W, 12–25 V | 63 (with a hub) |
IEEE 1394 (FireWire) 400 | 393 Mbit/s | 49.13 MB/s | 4.5 m[15][16] | 15 W, 12–25 V | 63 (with a hub) |
USB 3.1 | 10 Gbit/s | 1.21 GB/s[d] | 3 m | 100 W, 5, 12 or 20 V[17] | 127 (with a hub) |
USB 3.0[e] | 5 Gbit/s | 400 MB/s or more (protocol overhead, flow control, framing excluded)[18] | 3 m[19] | 4.5 W, 5 V | 127 (with a hub)[19] |
USB 2.0 | 480 Mbit/s | 35 MB/s | 5 m[20] | 2.5 W, 5 V | 127 (with a hub)[19] |
USB 1.1 | 12 Mbit/s | 1.5 MB/s | 3 m | 是 | 127 (with a hub)[19] |
SCSI Ultra-320 | 2.56 Gbit/s | 320 MB/s | 12 m | 否 | 15 (plus the Host Bus Adapter/Host) |
10GFC Fibre Channel | 10.52 Gbit/s | 1.195 GB/s | 2 m – 50 km | 否 | 126 (16,777,216 with switches) |
4GFC Fibre Channel | 4.25 Gbit/s | 398 MB/s | 12 m | 否 | 126 (16,777,216 with switches) |
InfiniBand Quad Rate |
10 Gbit/s | 0.98 GB/s | 5 m (copper)[21][22]
<10 km (fiber) |
否 | One with point-to-point, many with switched fabric |
Thunderbolt | 10 Gbit/s | 1.22 GB/s | 3 m (copper) 100 m (fiber) |
10 W (copper only) | 7 个 |
Thunderbolt 2 | 20 Gbit/s | 2.44 GB/s | 3 m (copper) 100 m (fiber) |
10 W (copper only) | 7 个 |
Thunderbolt 3 | 40 Gbit/s | 4.88 GB/s | 3 m (copper) 100 m (fiber) |
100 W (copper only) | 7 个 |
与 PATA 不同,SATA 和 eSATA 都支持热插拔,但此功能需要主机、装置和操作系统的支持。基本上所有 SATA 装置(硬盘)都支持热插拔(基于装置的需要),绝大部分的 SATA 主机适配器都支持此指令。[23]
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