SATA技术傻瓜书

SATA是什么?

SATA是串行ATA的缩写，为什么要使用串行ATA就要从PATA——并行ATA的缺点说起。我们知道ATA或者说普

通IDE硬盘的数据线最初就是40根的排线，这40根线里面有数据线、时钟线、控制线、地线，其中32根数据

线是并行传输的（一个时钟周期可以同时传输4个字节的数据），因此对同步性的要求很高。这就是为什么

从PATA-66（就是常说的DMA66）接口开始必须使用80根的硬盘数据线，其实增加的这40根全是屏蔽用的地

线，而且只在主板一边接地（千万不要接反了，反了的话屏蔽作用大大降低），有了良好的屏蔽硬盘的传

输速度才能达到66MB/s、100MB/s和最高的133MB/s。但是在PATA-133之后，并行传输速度已经到了极限，

而且PATA的三大缺点暴露无遗：信号线长度无法延长、信号同步性难以保持、5V信号线耗电较大。那为什

碨CSI-320接口的数据线能达到320MB/s的高速、而且线缆可以很长呢？你有没有注意到SCSI的高速数据线

是“花线”？这可不是为了好看，那“花”的部分实际上就是一组组的差分信号线两两扭合而成，这成本

可不是普通电脑系统愿意承担的。

这时候，由Intel倡导的高速信号线缆串行化的方案提上了议事日程，这个串行化工程的第一个试验品就是

很成功的USB（同样是串行标准的IEEE1394输给了USB2.0）。Intel不是没有私下里的目的，对电脑主板来

说串行I/O传输协议所使用的上行、下行两对差分信号线意味着更简单的信号电缆、更小型化的接口，当然

更少的线也就带来了更简单的主板设计、特别是更少的南桥芯片引脚，整个系统的成本也就大大降低。

SATA当然解决了PATA的那三个痼疾——不必考虑信号同步问题、信号线长度可以大大延长、0.5V信号线的

耗电也减少了，因此可以说在今后数年内SATA不存在速度提高的障碍。SATA唯一需要克服的困难就是在比

PATA高了数十倍的工作频率下，怎样能工作的稳定。

第一代SATA-1

SATA-1又称作SATA-150，传输速度是150MB/s（或者1.5Gb/s），很特别是不是？通常硬盘的速度都是

33MB/s的整数倍，最差的也是16MB/s、8 MB/s，为什么SATA是150呢？通常认为这是SATA标准协会的商业技

巧，新的标准一定要高于旧的，比PATA-133更高的只能是166、200，但是新技术的不成熟性很难达到这样

的提高，因此150 MB/s是合理而且谨慎的选择。

第一代SATA硬盘面世的时候我们就看到了这种谨慎的原因，最早的那一批SATA硬盘的速度十分可怜，性能

根本不能同当时还属于“非标”的PATA-133相提并论，连PATA-100都有所不及。究其原因有三点：一、最

早的SATA硬盘都是用PATA硬盘加上个转接芯片“变出来”的，最高也达不到133MB/s的速度，性能当然不如

普通的PATA；二、初期的信号电缆特别是插头的制造技术还不很完善，拔插多次会造成速度明显下降，2MB

缓存的设计更为这种不稳定的初始状态雪上加霜；三、最初的SATA主板支持SATA也不够好，如果使用SATA

转接卡受限于PCI总线的133MB/s带宽，怎么也达不到SATA-150的标称速度。

鉴于上述问题，日立硬盘并没有抢风头推出“假”SATA硬盘，而是采取负责的态度，领先业界推出了8MB缓

存的真正SATA接口的7K250（Vancouver III）系列硬盘：真正SATA接口带来了150MB/s的全速度带宽，8MB

的缓存大大降低了数据传输率的波动，为近1000Mb/s的内部传输率带来了用武之地。日立7K250再加上了来

自笔记本硬盘的日立硬盘三大技术：磁头载入载出（Load/unload）、重排指令序列（Tag and Seek）、涡

流磁臂锁（Eddy current latch），你说怎么能不一炮而红？

新一代SATA-2

SATA-2也是最近才有的新名词，不是别的原因，只因为这个技术实在太新了，要不是日立硬盘率先推出三

个系列的SATA-2硬盘，真不知道Intel最新的945系列主板该用什么硬盘测试好——945搭配的ICH7南桥就内

置了SATA-2接口。

SATA-2也可以称作SATA-300，符合ATA-7规范，传输速度高达300MB/s（或者3Gb/s）——看到了吧？SATA的

速度提升是成倍的几何级数增长，不象PATA是一级级的算术级数增长，这有点像AGP的升级方式，难怪现在

PCIe总线也采用了成对的差分线信号结构。

SATA-2相对SATA-1的进步在这两方面：一、300MB/s传输速度；二、支持真正SATA指令排序（NCQ）。

Deskstar系列的日立SATA-2硬盘分属7K500、T7K250、7K80三个系列（7K80系列升级后名称并未改变，预期

售价也会有意想不到的惊喜），日立硬盘还特别为这三个系列的新产品增加了平滑流媒体功能（smooth

stream）和交错启动工作模式，7K500更将硬盘容量的世界纪录刷新到了500GB。这三个系列的日立SATA-2

硬盘中7K80首先上市，相信大家几周内就能用上了。

当然购买了SATA-2硬盘，我们可以使用日立硬盘推荐的Silicon Image的SATA-2转接卡感受SATA-2的超卓技

术，或者先在普通SATA-1主板上享受SATA-2硬盘的超高内部传输率，很快我们就能在Intel 945或者nVIDIA

nForce 4主板上感受300MB/s的极速快感了。谁说SCSI-320的速度遥不可及？比试比试？！