光明在未来! 串行硬盘技术解密

互联网 | 编辑: 2005-03-07 00:00:00 一键看全文

随着INTEL的915平台的发布,最新的ICH6-M也进入了我们的视野。而ICH6除了在一些电源管理特性方面有所增强外,也正式引入了SATA(串行ATA,以下简称SATA)和PCI-E概念。对于笔记本来说,从它诞生的那天起就一直使用着PATA(并行ATA,以下简称PATA)来连接硬盘,SATA的出现无疑

PATA的解决方案

PATA的解决方案

我们可以很容易想像,信号的时钟越快,被判断信号判断的时间就越短,出现误判的可能性就越大。见下图:

图7:总线频率和误判概率的关系

在较慢的总线上(上),允许数据信号和判断信号的时间误差为a,而在高速的总线上(下),允许误差为b。速度越快,允许的误差越小。这也是PATA的总线频率提升的局限性,而总线频率直接影响着硬盘传输速度。。。

3,还有是信号线间的干扰(串音干扰)

这种干扰几乎存在与任何电路。和信号偏移一样,串音干扰也是并行通信的通病。由于并行通信需要多条信号线并行走线(以满足长度、分布电容等参数的一致性),而串音干扰就是在这时候导致的。由于信号线在传输数据的过程中不停的以0,1间变换,导致其周边的磁场变化甚快。通过法拉第定律我们知道,磁场变化越快,切割磁力线的导线上的电压越大。这个电压将导致信号的变形,信号频率越高,干扰愈加严重,直至完全无法工作。串音干扰可以说这是对并行的PATA线路影响最大的不利因素,并且大大限制了线路的长度。

图8:信号串扰问题

如图,从南桥发出的信号在被串音干扰后,第二位已经出错,而第四位则处于判断准位的临界状态,已经无法识别。
事实上,除了信号干扰这一根本原因之外,PATA还有许多不尽如人意的地方,譬如不支持热插拔、容错性差、功耗高、影响散热及连接线长度有限等等。也因此,推动了Serial ATA技术的快速发展。

PATA的解决方案

上文中,我们看到了PATA在传输中面临的问题。在ATA从ATA-33到目前最高的ATA-133的发展过程中,设计者也针对上面的问题提出了种种解决方案。而其中变化最大的无疑是从ATA-33(总线频率8.33MHz)到ATA-66(总线频率16.67MHz)的时候,40Pin的排线升级现在的80Pin。而后,Maxtor也推出了速度更快的ATA-133规范,使传输速度达到了133MB/S,但因为其传输效率问题而不了了之。

图9:80芯和40芯的台式机PATA硬盘线

信号反射问题、信号偏移问题、信号串扰问题是PATA技术在实际运用中面临的问题,特别是后两者的问题。速度越高,解决他们的难度就越大,导致的成本也就越大。

试想一下,如果我们要提升PATA的传输速度,那么我们要么提升它的总线频率,要么提高一个时钟周期里传输的bit(增加数据宽度)。但无论是提高频率或是增加PATA的数据带宽度都将导致成本的上升并引起信号偏移和串扰更加严重。虽然在PATA上也有简单的CRC校验,但它仅是丢弃错误数据并请求重发,严重影响了数据的传输效率。

在笔记本的设计上,由于不需要考虑DIYER的自己升级(有也只是更换硬盘,不涉及到线缆的连接),设计者只需要把PCB上的布线按照ATA和南桥的设计指南做好,一般而言是不会出现什么问题的。

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