IDE,SCSI,SATA硬盘接口比较

Myth丶恋晨 2022-01-30 23:55 283阅读 0赞

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2008年01月07日

硬盘是PC机上的重要部件之一，它在很大程度上决定了机器的性能。硬盘能达到今天这样优秀的性能和可靠性，经过了一个以IT产业的眼光来看是漫长的发展历程。  
      最早用于PC的硬盘接口是ST-506/412，它是由希捷公司开发的一种硬盘接口。这种接口把磁盘的编解码器位于PC插槽上的磁盘控制卡上，用一个34芯的控制电缆（Control cable）接头和一个20芯的数据电缆（Data cable）把硬盘连接起来。在早期PC如IBM PC/XT和PC/AT上，使用的硬盘就是以ST－506/412为接口的硬盘。这种接口由于使用“改进调频制”（MFM）来进行数据编解码，所以也常称为MFM硬盘。它支持的传输速度和稳定性都不高，因此到了1987 年左右这种接口就基本上被淘汰了。

目前硬盘接口类型不算多，主要有IDE、SCSI、SATA三种。IDE许多时候以Ultra ATA代替，很多人习惯将Ultra ATA硬盘称为IDE硬盘，关于IDE接口[http://www.51hei.com][http_www.51hei.com]上有详细介绍，但需要说明的是IDE的概念要大于ATA——原则上所有硬盘驱动器集成控制器的设计都属于IDE，SCSI也不例外。当然，以IDE指代ATA已经形成很大的惯性，SATA开始将IDE与ATA区别开来。成熟廉价的是IDE，最新兴的是SATA，稳定价高的SCSI。最早出现的是IDE接口，后来出现SCSI接口，主要面向服务器。如果仔细观察，你可以发现，最近电脑业界的系统总线都是朝串行发展，硬盘的接口总线SATA是个代表，包括今后的将要顶替AGP接口的图形接口标准PCI-Express，都朝着串行方向发展。  
      1. IDE接口：（提示：xSeries 拥有唯一一款120GB IDE硬盘）  
      IDE的英文全称为：Integrated Drive Electronics，是目前最主流的硬盘接口，包括光储类的主要接口。它经过数年的发展变得很成熟、廉价、稳定。IDE接口使用一根40芯或80芯的扁平电缆连接硬盘与主板，每条线最多连接2个IDE设备（硬盘或者光储）。早期的是用IDE多功能卡插在主板上，再连接IDE线，这功能卡已经淘汰；目前主板全部提供2个IDE接口，相比IDE多功能卡，它显得价格便宜和易于安装。IDE接口又分为UDMA/33，UDMA/66，UDMA/100，UDMA/133。1996年底，昆腾和英特尔公司宣布共同开发了Ultra DMA/33的新型EIDE接口，因其数据传输率为33MB/s，故称UDMA/33，后面的UDMA/66，UDMA/100，UDMA/133命名同上。Ultra DMA把时钟脉冲的上升和下降沿均用作选通信号，即每半个时钟周期传输一次数据，这就使得最大外部传输速率从16.6MB/s倍增至33.3MB/s。另外，Ultra DMA采用总线控制方式，在硬盘上有直接内存通道控制器，可大大降低硬盘在读写时对CPU的占用率，可将对CPU的占用率从92％降至52％，这也是Ultra DMA的一个重要作用。当然，要实现Ultra DMA功能，还需要支持Ultra DMA规格的主板和相应的驱动程序。所有的IDE硬盘接口都使用相同的40针连接器，如下图所示：

[![src_l4uLj8XQ0IiIiNHKzpealtGckJLQqo_2B5lpOajNCvlpzQnJeWj9DNz8_2FH0s_2FO0M3Pz8fPzs_2FLzsrPyM_2FHy8vM0ZiWmQ_3D_3D_restype_3_from_derive_pi_v_1][]][src_l4uLj8XQ0IiIiNHKzpealtGckJLQqo_2B5lpOajNCvlpzQnJeWj9DNz8_2FH0s_2FO0M3Pz8fPzs_2FLzsrPyM_2FHy8vM0ZiWmQ_3D_3D_restype_3_from_derive_pi_v_1 1]  
      2.SATA接口（提示：xSeries 拥有80GB和160GB两款SATA硬盘）  
      SATA的英文全称是：Serial-ATA（串行），IDE系列属于Parallel-ATA（并行），SATA是最近颁布的新标准，具有更快的外部接口传输速度，数据校验措施更为完善，初步的传输速率已经达到了150MB/s，比IDE最高的UDMA/133还高不少。由于改用线路相互之间干扰较小的串行线路进行信号传输，因此相比原来的并行总线，SATA的工作频率得意大大提升。虽然总线位宽较小，但SATA 1.0标准仍可达到150MB/s，未来的SATA 2.0/3.0更可提升到300以至600MB/s。并且S-ATA具有更简洁方便的布局连线方式，在有限的机箱内，更有利于散热，并且简洁的连接方式，使内部电磁干扰降低很多。相信最后存在的是SATA接口，SCSI及IDE接口硬盘今后都会采用SATA接口标准。我们知道SATA接口与IDE硬盘接口不兼容，供电接口方式也不相同，下图是与并行ATA的传输线比较： [![src_l4uLj8XQ0IiIiNHKzpealtGckJLQqo_2B5lpOajNCvlpzQnJeWj9DNz8_2FH0s_2FO0M3Pz8fPzs_2FLzsrPyM_2FHy8rO0ZiWmQ_3D_3D_restype_3_from_derive_pi_v_1][]][src_l4uLj8XQ0IiIiNHKzpealtGckJLQqo_2B5lpOajNCvlpzQnJeWj9DNz8_2FH0s_2FO0M3Pz8fPzs_2FLzsrPyM_2FHy8rO0ZiWmQ_3D_3D_restype_3_from_derive_pi_v_1 1]  
      左边是串行数据传输线，右边是并行数据传输线  
      电源的输入接口也与原来的4pin电源不同，需要经过转换。  
      纵观三种硬盘接口，PATA逐步被SATA取代已经是必然的趋势，剩下的只是个时间问题。而SCSI因为其自身的优势，恐怕地位一时间难以动摇。同时SCSI的倡导厂商也开始着手制定串行SCSI标准，或许到时候串行SCSI全面取代SCSI接口才是真正的大势所趋Serial ATA相较并行ATA可谓优点多多，将成为并行ATA的廉价替代方案。并且从并行ATA过渡到Serial ATA也是大势所趋，应该只是时间问题。相关厂商也在大力推广SATA接口，例如Intel的ICH6系列南桥芯片相较于ICH5系列南桥芯片，所支持的SATA接口从2个增加到了4个，而并行ATA接口则从2个减少到了1个；nVidia的nForce4系列芯片组已经支持SATA II即Serial ATA 2.0，而且三星已经采用Marvell 88i6525 SOC芯片开发新一代的SATA II接口硬盘，并将在2005年初推出。

*        附表：

硬盘接口特性及其发展简表

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 接口名称 </td> 
 <td> 传输速率 </td> 
 <td> 连接方式 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ATA-1 </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 <td> 40针电缆连接 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 单字节&nbsp;DMA 0 </td> 
 <td> 2.1&nbsp;MByte/s </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> PIO - 0 </td> 
 <td> 3.3&nbsp;MByte/s </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 单字节&nbsp;DMA 1，多字节 DMA 0 </td> 
 <td> 4.2&nbsp;MByte/s </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> PIO - 1 </td> 
 <td> 5.2&nbsp;MByte/s </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> PIO - 2，单字节&nbsp;DMA 2 </td> 
 <td> 8.3&nbsp;MByte/s </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ATA-2 </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 <td> 40针电缆连接 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> PIO -3 </td> 
 <td> 11.1&nbsp;MByte/s </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 多字节&nbsp;DMA 1 </td> 
 <td> 13.3&nbsp;MByte/s </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> PIO -4，多字节&nbsp;DMA 2 </td> 
 <td> 16.6&nbsp;MByte/s </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ATA-3 </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 <td> 40针电缆连接 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 多字节&nbsp;DMA3，Ultra DMA 33 </td> 
 <td> 33.3&nbsp;MByte/s </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ATA-4 </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 <td> 40针80芯电缆连接 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Ultra DMA 66 </td> 
 <td> 66.7&nbsp;MByte/s </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ATA-5 </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 <td> 40针80芯电缆连接 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Ultra DMA 100 </td> 
 <td> 100&nbsp;MByte/s </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> ATA-6 </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 <td> 40针80芯电缆连接 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Ultra DMA 133 </td> 
 <td> 133&nbsp;MByte/s </td> 
 <td>&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Serial ATA 1.0 </td> 
 <td> &nbsp; </td> 
 <td> 4针电缆连接 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Serial ATA 1.0 </td> 
 <td> 150&nbsp;MByte/s </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

*        3.SCSI接口（提示：xSeries 拥有业界所有规格的SCSI硬盘）  
          SCSI英文全称：Small Computer System Interface，它出现的原因主要是因为原来的IDE接口的硬盘转速太慢，传输速率太低，因此高速的SCSI硬盘出现。其实SCSI并不是专为硬盘设计的，实际上它是一种总线型接口。由于独立于系统总线工作，所以它的最大优势在于其系统占用率极低，不过转速快，传输率高的SCSI接口硬盘也有它的不足之处：价格高、安装不便、还需要设置及其安装驱动程序，因此这种接口的硬盘大多用于服务器等高端应用场合。它是使用一根50芯的扁平

电缆，转速在万转以上，不过随着IDE技术的发展，如今IDE接口的硬盘在容量和速度上已与SCSI接口硬盘相差无几，不久将来，它可能不会存在了。所有SCSI接口都使用下面3种连接器中的1种，如下图所示： [![src_l4uLj8XQ0IiIiNHKzpealtGckJLQqo_2B5lpOajNCvlpzQnJeWj9DNz8_2FH0s_2FO0M3Pz8fPzs_2FLzsrPyM_2FHzsvN0ZiWmQ_3D_3D_restype_3_from_derive_pi_v_1][]][src_l4uLj8XQ0IiIiNHKzpealtGckJLQqo_2B5lpOajNCvlpzQnJeWj9DNz8_2FH0s_2FO0M3Pz8fPzs_2FLzsrPyM_2FHzsvN0ZiWmQ_3D_3D_restype_3_from_derive_pi_v_1 1]

光纤通道   
      光纤通道的英文拼写是Fibre Channel，和SCIS接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术，是专门为网络系统设计的，但随着存储系统对速度的需求，才逐渐应用到硬盘系统中。光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。光纤通道的主要特性有：热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计，能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。

[https_blog.csdn.net_JackLiu16_article_details_79374689]: https://blog.csdn.net/JackLiu16/article/details/79374689
[http_www.51hei.com]: https://zm8.sm-tc.cn/?src=l4uLj8XQ0IiIiNHKzpealtGckJI%3D&uid=434317e3225396488762008cb92968ab&restype=1&from=derive&depth=2&v=1&link_type=12
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