解析硬盘接口之争

上篇：ATA 133

ATA即 Advanced Technology Attachment，定义了硬盘与计算机之间接口的连接速度。随着行业不断引进快速、大容量硬盘，人们同时也在进行着硬盘与计算机之间接口的加速工作，力图避免硬盘优于接口而出现数据瓶颈。

在过去，Advanced Technology Attachment一向是绝对的统一，即使在ATAPI PIO Mode 4之后再无标准组织推出新规格之后，Ultra DMA 33/66/100仍然是为目前所有IDE硬盘厂商和主板芯片组，以及整个IT业界所遵循，甚至如今正式发展为了Ultra ATA标准。但这样的情况似乎要在不久的将来有所改变，因为如今的IDE硬盘界出现了两个高速硬盘标准：Serial ATA和Ultra ATA 133，两者都有极其强硬的后台——Intel和Maxtor，究竟谁会是未来的真命天子呢？让我们就来看看两者究竟有些什么特点。

上篇：ATA 133

我们先来看看Ultra ATA 133，它是最新的一个规格，由迈拓（Maxtor）于2001年的7月31日发布，作为Maxtor力推的下一代硬盘的接口标准。迈拓把这个技术叫做Fast Drives（快速驱动），并且表示，它可以把电脑与硬盘之间的传输速率提高到133MB/s，这要比现在的Ultra ATA/100技术所提供的速率快1/3。Ultra ATA/133 向后兼容现在的ATA标准，如果计算机用户需要由Ultra ATA/100升级到Ultra ATA/133 ，需要购买一个兼容的适配卡或者支持这个新标准的主板以及相应的硬盘。

名称	UDMA0	UDMA1	UDMA2	UDMA3	UDMA4	UDMA5	UDMA6
最大传输速率	22.2MB/s	22.2MB/s	33.3MB/s	44.4MB/s	66.6MB/s	100MB/s	133MB/s

规格的特点及兼容性

规格的特点及兼容性

说起Maxtor，恐怕现在所有DIY爱好者都应该比较了解，它自从收购了Quantum的IDE硬盘部门之后，一举成为了目前IDE硬盘界的龙头老大，而过去的Ultra ATA 33、66和100都是由Quantum的IDE硬盘部门所主导，因此，这次Maxtor推出Ultra ATA的下一代规范就毫不奇怪了。

Ultra ATA 133作为Ultra ATA的最新一个规范准则，与它的前辈们几乎没有差别，特别是与Ultra ATA 66和Ultra ATA 100之间，简直就是完全的同胞兄弟，它们都使用普通的40芯接口，配合80芯并行传输连线，提供高速硬盘数据传输，可以说，唯一区别就是提高了最大传输速率，从技术上却没有任何创新，当然也就意味着ATA 133将与过去所有的ATA规范完全兼容——包括接口。

其实，这样的设计对用户来说却是一个相当良好的消息，虽然没有什么突破，但使用现有的Ultra ATA 66或100硬盘的用户不必担心，未来的Ultra ATA 133主板或者适配器将可以很好得运行你现有的硬盘，而现有的Ultra ATA 66和Ultra ATA 100主板或者适配器用户也大可不必担心，因为支持Ultra ATA 133规格的硬盘也将非常完美地兼容现有的所有ATA接口。

当然，Maxtor宣布Ultra ATA 133增加了CRC校验功能，但这并非ECC纠错功能，对实际使用上来说，即使发现CRC校验错误，若不能ECC纠错，等于只是摆设。

最大局限性

不过，ATA 133的确也有不少局限性，如使用PCI总线结构的主板，倘若支持Ultra ATA 133，将必然导致严重瓶颈，如果硬盘传输完全占据了Ultra ATA 133的数据通道，整个系统将不能再传输任何PCI数据信号了。此外，目前的Ultra ATA 66和Ultra ATA 100很多都通过专用的PCI适配器来支持，例如High Point和Promise的产品，Ultra ATA 133运行于PCI上将直接限制其实际性能。

支持度和实际产品

支持度和实际产品

当然，无论如何，Ultra ATA 133还是一个进步，也有不少厂商开始支持，这项标准也将可能会在2002年广泛流行起来。

主板芯片组和适配器制造商方面，VIA、SIS、Adaptec、Promise、Silicon Image 已经正式与迈拓公司签署了完全的授权协议以使用Ultra ATA/133 。Acard、Acer Labs、Agere Systems、HighPoint Technologies、Pacific Digital正在使用这个技术制造产品。不过，似乎Intel似乎对此并不感冒，称其性能提升不大，没有什么意义，并声明在未来的芯片组中将不支持Ultra ATA 133，着实给了Maxtor一个不小的打击。

硬盘制造商方面，似乎也并不给Maxtor太大的面子，IBM至今没有宣布将会发表Ultra ATA 133接口硬盘，至于Seagate更是表态不采纳Ultra ATA 133标准。不过，从硬盘厂商方面说，其实应该并不会太坚定自己的态度，如主要的适配器厂商和芯片组厂商推出了Ultra ATA 133的产品，想必它们也应该会跟进支持Ultra ATA 133。

Maxtor前一段时间宣布开始批量上市DiamondMax Plus D740X是首个支持Ultra ATA/133的7200转硬盘。DiamondMax Plus D740X如今已经成为市场主流产品之一，这也算是Ultra ATA 133便于实施并且拥有优良兼容性的一个重要信号吧。

中篇：Serial ATA 中篇：Serial ATA

Ultra ATA 133显然在技术上并无什么创新，而且性能提升幅度也有限，但Serial ATA就不同了。Serial ATA是Intel在2000年的IDF会议上正式对外推出的。众所周知，目前的IDE接口规范是已经执行了十多年的工业化并行接口规范，但是Intel即将试图使用最新的Serial ATA串行技术规范所取代，据Intel公布的资料表明。该规范能提供比超高的传输速率和非常强大的性能提升潜力。那么让我们来看看Intel的这个计划究竟对硬盘传输有什么影响。

大幅度提升的IDE数据吞吐量

如果算上最近推出的Ultra ATA 133规范的话，现有的并行IDE接口规范已经超过十五年了，回想当初IBM PC推出时提出的IDE硬盘规范是多么的先进，而如今却随着硬件设备的串行化而成为低速、落后的标志。这个规范在这十数年中不断地发展，并且其传输速率在不断地提高，从最早的PIO Mode开始，包括有1、2、3、4，四种模式，到现在的ATA 133，将硬盘从原先只有4MB/s的传输速率提升到了高达133MB/s，将原先不可逾越的SCSI和IDE之间的传输速率缩到了可以忽略不记的程度。虽然IDE的性价比较高，连接方便，但缺点也是不可避免的。首先是ATA需要宽大的信号电缆，容易造成机箱内的空气流通不畅。另一个负面因素来自于它的驱动器是采用5V电压的发生器。随着系统内各部件对电源需求的下降（显示卡除外），ATA接口产品的优势已不再明显，尤其是依靠长寿命电池的笔记本电脑系统。最重要的是，按照Serial ATA的表述，除非采用更加先进的技术，否则100MB～133MB/s的传输速率将会成为ATA技术的限制，也正由于如此，Intel才不考虑ATA 133，而直接设计Serial ATA作为其下一代芯片组产品的支持对象。

正是由于这些问题，APT Technologies、Dell、IBM、Intel、Maxtor、Quantum以及Seagate等公司合作开发了取代并行ATA的新技术：Serial ATA（串行ATA）。Serial ATA（简称S-ATA）是一种非常先进的技术，有相当大的优势，从IDF上发布的规划表明，未来的S-ATA将以150MB/s的传输速率起步，比目前主流的ATA 100一下子提升了50%的传输速率，并且在未来，它的提升幅度将远远高于ATA结构，很快就会翻倍达到300MB/s，并迅速提升到600MB/s，而最终据说将允许Serial ATA提升到1.5GB/s的传输率，这在现在是不可想象的！

此外，Serial ATA的硬盘将不再有主从盘之分，这个新的规范是一种点对点协议，它将每个硬盘直接连接到了IDE控制器上，这样可以让IDE控制器对硬盘提供更好的控制能力，由于采用了点对点模式，Serial ATA将能非常方便地提升性能规范。

虽然目前的硬盘其平均传输速率只有最高40MB/s左右（IBM 75GXP），而硬盘直接读取速率（不包含缓存存取）往往刚超过10MB/s，所以看起来Intel提升IDE传输规范似乎是在面对一个错误的瓶颈在进行改革，相比之下，买个速度更快的硬盘或许更能解决问题。但是除了更快的传输速率以外，Serial ATA相比并行ATA有更多有益的性能提升来淘汰并行ATA规范。

高度简化接口和连线 高度简化接口和连线

目前的ATA 33采用的是普通的40针脚，内部40芯的数据线，采用这样的规范就足以使硬盘传出信号稳定地到达主板的IDE接口。但是新的ATA 66和ATA 100，甚至ATA 133都不行，由于提高了数据传输的速率，导致在2英寸内排布的40根数据线之间电磁干扰已经不能忽视，容易产生误码，而由于IDE不存在ECC功能，所以必须采用特殊方式，也就是在IDE数据线内加上40根地线，以缓解电磁干扰。新的串行ATA结构将仅仅采用2根数据传输线！其他会增加一些无关的，比如高电平直流电源线和地线，这样总体相加后Serial ATA将只有6-8根连线和PIN脚，而且在这些PIN脚和线中还提供了硬盘电源，这样就不需要给每个硬盘提供一个电源线了。

如果你学过电磁学和电路设计的话，那么你会非常了解减少PIN脚的优势。一个减少了PIN脚的规范可以降低很多计算机硬件部分的成本：控制IDE部分的主板芯片组（一般是南桥或者ICH），主板本身，硬盘线（可能附带电源线了），以及硬盘本身。这样减少PIN脚数，可以在整个计算机系统中降低约400元人民币的成本，约合50美圆。减少PIN脚还提高了系统可靠性——减少焊接和电磁干扰可能性，而且还能节约空间——硬盘线在机箱内占的空间可是不小的，这样可以使计算机整体体积变小，对于COMPAQ、IBM和DELL来说，能把机箱做小，不仅仅是制造成本降低，而且还有运输成本也能降低。

点对点的连线模式

长期以来，计算机上的IDE设备采用的是并行传输模式，最关键的问题在于IDE设备如果其中只要有一个处于运行传输数据状态中，其他设备只能闲置，处于等待状态，这属于一种点对面（主板对IDE设备）的模式。众所周知，SCSI设备之所以能相对IDE有更加强大的数据传输能力，其很重要的一点就是多任务模式，也就是所有SCSI设备能同时进行数据读取和传输，这样使总体数据传输能力大大提高了，这就是一种点对点的模式。同样，Serial ATA将也采用点对点模式，目的就是能在价格非常便宜的情况下向用户提供与SCSI一样的同时处理功能，采用Serial ATA接口的设备不存在所谓的传统IDE主、从之分，所有设备均为主设备，而且设备的同时数据处理能力将提高很多，安装起来亦方便很多。

低耗电量带来的散热优势

目前的ATA规范采用的是相当低的5V电路板控制电压（当然，硬盘主轴旋转马达需要的电压不记在内），然而，现代的PC设备正逐渐向更低电压靠拢，包括内存（EDO是5V，而SDRAM是3.3V，采用DDR将只有2.5V）、CPU（现在流行的CPU普遍低于1.8V）和AGP（AGP 1X/2X为3.3V，目前AGP 4X为2.5V）。采用低电压将可以使IC芯片延长寿命，降低耗电量和发热量——最后这一点来说对于计算机内所有设备都是有利的，低温将改善所有设备的使用寿命。那么究竟我们讨论到了多少的电力消耗呢？目前一个标准的IDE设备需要5V和12V电压，其中5V提供的是电路板IC芯片的驱动和工作，12V用来驱动硬盘马达，总共需要12-14W的电力，将5V电压降低到3.3V后，马达部分不变，总体耗电量将降低约2-3W，折合成温度可以让硬盘电路板降低约3摄氏度，不要小看温度，由于温度对电路板上各种零件的寿命有着极大的影响，在目前硬盘高速运转时，温度普遍接近50摄氏度的情况下，能降低3度对于硬盘的使用稳定性有极大帮助。

向前兼容性

几乎所有新标准都必须在某种程度上兼容它的替代品，Serial ATA能完全做到这点，但比起Ultra ATA 133来说就要复杂一些了，它采用一个串转并（Serial-to-Parallel）和一个并转串（Parallel-to-Serial）转接器来做转接，这些转接器能让串行ATA规范的硬盘用在并行ATA规范的主板上，也能让并行ATA规范的硬盘用到串行ATA规范的主板上。对于一个新规范来说，能做到向前兼容是非常不错的，这样能相当方便地得到厂商的拥护，并迅速推广。另一个值得兴奋的是，该规范支持热插拔！但是，从目前来说，Serial ATA的热插拔还仅仅规定适用于内置系统。

下篇：谁能领导未来潮流？

下篇：谁能领导未来潮流？

看完了ATA 133和Serial ATA之间规格和性能上的区别，让我们来分析一下，它们两者究竟为我们带来了什么，究竟我们现时可以用到些什么功能，而未来Serial ATA将给我们的计算机带来什么样的改变。

• 首先，两者如要流行，先要解决的是对老硬件的兼容性问题。Serial ATA和Ultra ATA 133都为我们提供了跟旧式并行ATA的过渡，但两者使用的方法是不同的。ATA 133不需要任何转接设备，而Serial ATA则需要透过硬件进行转换，在硬件的使用上，ATA 133要胜过一筹。但是，转换器不需要任何驱动程序，完全基于硬件级别的转换，所以在软件上两者持平。
  
  
• 从成本和连接性方面考虑，Ultra ATA 133与现有Ultra ATA没有任何差异，甚至在硬件制造上可能会更昂贵一些（适配器和芯片组），而Serial ATA将只使用串行的信号电缆来取代并行ATA的宽大线缆，而且Serial ATA连接器以及电缆价格会在1美金左右，非常便宜，有利于升级和更换零部件，同时对设备的稳定性有所帮助，当然，这是针对未来直接支持Serial ATA的硬盘而言，如果算上转接器，恐怕价格将会大大提高。
  
  
• 从使用的方便程度方面考虑，Serial ATA将大幅度超越ATA 133。S-ATA采用的串行传输模式将只需要一根柱状4－8芯连线，机箱那就不必出现ATA硬盘线卡住、太短等的情况，而且，由于采用了点对点模式，因此就不需要2个ATA设备公用一条硬盘线，尴尬的情况减少了很多。
  
  
• 从应用场合角度考虑，两者都将只能应用于“inside－the－box”的内置场合，并不适用于扫描仪或者数码相机。但由于Serial ATA采用串行连接模式，因此主板上必须安置至少4个接口，以便扩充设备，当然，即使安装了4个接口，其所占面积仍然大大小于现有的ATA并行接口。
  
  
• 从性能提高的幅度上考虑，Serial ATA第一代将提供150MB/s的传输速度，而 ATA 133则要低一些，只能提供133MB/s的速度，但两者差距不大，而且现有的硬盘还仅仅在峰值速率上突破Ultra ATA 66的极限，因此，实际使用，恐怕将不会感觉到什么性能差异。
  
  
• 从产品的稳定性上考虑，虽然两者只是接口改变，理论上应该没有稳定性差别。但并行设备受干扰影响很大，Ultra ATA 133很可能因干扰而无法达到最高速度，同时，80芯硬盘线相对脆弱，在笔者手中折掉、坏掉的就不下10根，而且由此造成的死机情况也时有发生，虽然ATA 133增加了CRC校验功能，但串行的Serial ATA由于先天条件优势明显。
  
  
• 从未来的可升级性上考虑，Ultra ATA 133恐怕已经到了尽头，受到PCI总线的限制，以及并行传输的局限性，性能提升越来越困难，也越来越得不偿失。而Serial ATA则采用点对点模式，直接与系统总线相连，且串行传输的速率提升快，600MB/s的规范也已经进入规划，显然可升级性上要高出一筹。
  
  
• 最后，从现阶段可实现性上说，Serial ATA就劣势明显了。ATA 133的产品已经正式开发出来，且不说Maxtor已经推出的Maxtor DiamondMax Plus D740X硬盘，HighPoint已经发布了HPT372的ATA133适配器，而威盛和扬智也推出了支持Ultra ATA 133的新南桥：VT8233A和M1535D+，相对而言，Serial ATA似乎是只闻其声不见其人，恐怕真正推出和进入主流还有相当长的一段时间。

写在最后 写在最后

Serial ATA为CPU和主板芯片组的龙头企业Intel所推，而Ultra ATA 133则是IDE硬盘业界的老大，两者居然顶牛起来，恐怕也不是什么好玩的事情，至少Maxtor在近段时间里是不会推出Serial ATA硬盘的（当然，Intel也还没发布支持Serial ATA的芯片组），而Intel则明确表态不支持Ultra ATA 133，用户们似乎无所适从。不过事情其实并非那么复杂，经过一番比拼，两个规范的高下已分：从各种实际使用的方便性、性能，以及升级能力上说，Serial ATA都远胜对手，堪称全面超越，但从兼容性和可实现的方便性上说，又是Ultra ATA 133获胜，由此可见，Serial ATA应该是远胜Ultra ATA 133而成为未来标准的真命天子，但是Ultra ATA 133则可以当之无愧成为目前从Ultra ATA 100到Serial ATA之间的过渡标准。

Maxtor并没有试图抢夺Serial ATA的饭碗，而且它自己也是Serial组织中的重要成员之一。同时，Serial ATA难产已经有一段时间，1年前宣布的规范，居然至今没有实际动作和产品，在IT业界中恐怕只有跳票（失败）的产品才会这样吧。但硬盘发展是不容停留的，在此基础上，利用Ultra ATA 133来延缓一下Serial ATA的开发节奏也是Maxtor的一番苦心了。

不过，借这次ATA标准的机会，Intel则加大了与VIA之间的裂痕，由于VIA的芯片组产品长期以来在硬盘利用率上的低效，导致性能要比Intel产品低大约20％到30％，借此机会，VIA试图利用高一档次的规格来获得性能上的平衡，甚至优势。这一次VIA对ATA 133的支持，必然也会增加Intel对它的戒心。此外，Seagate和Maxtor长期不睦，这次新规范的推出，也导致两家厂商的彻底决裂，恐怕在未来的IDE硬盘市场上又会有更厉害的龙争虎斗。