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SATA2硬盘发展和优缺点全面分析

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发表于 2012/3/27 17:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
相对于处理器,主板芯片组,内存等配件来说,硬盘无疑是发展最慢的一个,特别是近一两年,根本没有听到多少振奋人心的新品发布,显然硬盘在很多资深玩家眼中就是系统的瓶颈。在经历了5400转到7200转的改变和2M缓存到8M缓存的变革之后,大家印象最深的莫过于SATA硬盘代替PATA硬盘了。&nbsp;<BR><BR>  虽然早在2002年大家就听到了SATA硬盘发布的消息,但其普遍使用却应该是2004年的事情了,随着KT600之类普通主板支持SATA,越来越多的用户在新配机器的时选择SATA硬盘。<BR><BR>  SATA是一种串行技术,简单来说就是一次只能收发一位数据,而PATA是并行的,即一次收发多位,普通用户可能马上觉得并行快,但因为串行可以达到比并行高得多的工作频率,所以反而越来越多的新技术、新总线都是基于串行。关于SATA更多的介绍相信已经很多,笔者不准备展开,只是稍微列一下其特点便于和后文呼应。<BR><BR>IDE和SATA接口对比<BR>
<P align=center></IMG></P><BR>  SATA相对于PATA的改进:<BR><BR>  1.高外部传输率:SATA&nbsp;1.0规范规定的标准传输率是150MB/S,8B/10B串行编码。<BR><BR>  2.电连接缆的改进:PATA电缆很宽,不利于机箱内空气流动,而且最长只能到45厘米,而SATA电缆很细,装在机箱里令人感到舒服,最长能到1米。<BR><BR>  3.热插拔:PATA是不能热插拔的,SATA规范允许热插拔。<BR><BR>  4.信号电压低:PATA由于要预防串扰,所以信号电压高,而集成电路的趋势是降低信号电压。<BR><BR>  SATA不足之处:<BR><BR>  虽然相对PATA的提高已经很大,而且其中有些东西我们现在还用不到(比如硬盘内部传输率其实一般就在60MB/S,150MB/S的外部传输率没有太多实际意义),但是如果我们把眼光投向SCSI这样的服务器存储技术,SATA的确存在不小的差距。<BR><BR>  1.机械性能不强:从硬盘的盘体来看,SATA始终是面向PC的,所以其设计基本上是满足8×5的要求,而不能满足24×7这样的要求。而且其对恶劣环境的容忍性也远不如那些服务器存储技术。<BR><BR>  2.性能不足:虽然在单任务应用中,SATA的性能已经接近于SCSI,但是在多任务,多请求这样的典型服务器环境里面,其性能的确会有巨大下降的。<BR><BR>  3.可维护性不强:比如在RAID环境中,如果一块硬盘坏了,那么由于有冗余,你可以不关机更换一块好的硬盘上去,这在服务器环境下是很常见的。因为目前SATA的硬盘价格相对很便宜,所以越来越多用户购买多个SATA硬盘组RAID。但是在传统SCSI中系统可以告诉用户RAID里面哪块硬盘坏了,而SATA没有这个功能,我们有很大可能换下一块好的硬盘而丢失数据。<BR><BR>  4.可连接性不好:也就是连接多个硬盘的扩展性不好,可能看过SATA标准的用户会说SATA完全可以连接8个SATA设备,而且连接线又细,比起PATA的可连接性好多了。的确规范是这样,但同时我们好像从来没有在哪一块主板上看到这么多接口吧?我们看到的还多半是只有两个接口的主板,为什么这样?因为在SATA&nbsp;1.0规范里面一个口只能连接一个设备,而一个口的价格很贵,所以如果你准备连8个SATA设备,你就会觉得原来SATA不便宜啊。所以我们说其可连接性不好。<BR><BR>  笔者之所以会花这些篇幅说SATA相对于服务器存储的缺点,因为SATA&nbsp;II标准的制定就是为了解决这些问题,而SATA&nbsp;II的目标也是让SATA成为低段企业存储标准。<BR><BR>SATA II到底是什么?SATA&nbsp;II应当具有如下5个主要特点:<BR><BR>  1、3Gbs高传输速率(300MB/S)<BR><BR>  2、支持Native&nbsp;Command&nbsp;Queuing(NCQ)技术(原生指令排序)<BR><BR>  3、Enclosure&nbsp;Management<BR><BR>  4、Port&nbsp;Multiplier<BR><BR>  5、可升级到SAS<BR><BR>  读者可能要怪笔者这里为什么要放着这么些英文不翻译,但是笔者的确很难找到很好的名词来翻译,NCQ或许能用原生指令排序来翻译,但是笔者就看到许多不同的翻译方法。而且这些标准名词翻译过来看了还是不懂的,不如笔者留着英文,而其含义看笔者解释马上就懂了。<BR><BR>  SATA&nbsp;II标准的建立是一个循序渐进的过程,其标准本身制定的时候就分两步。<BR><BR>  第一阶段的目标要引进一些网络存储和服务器存储的技术。&nbsp;<BR><BR>  1、改进性能的技术:比如NCQ,乱序执行,数据的分散和集合。<BR><BR> 这是关于性能提高的改进,而新推出的标榜SATA&nbsp;II的硬盘都采用了这些新技术,特别是NCQ技术。这里简单地比喻一下,把拿数据比喻成我要到很多不同的地方拿东西,那些地方有远有近,我怎么样安排我的行程做到不走冤枉路?这就是这些技术要做的事情,可以看到这里已经不再纯粹靠提高转速,提高缓存来提高性能了,而是用良好的策略来提高性能,这些策略很早就用在服务器存储里面了,现在也引进到了桌面硬盘。<BR><BR>  2、改进可维护性的举措,称为Enclosure&nbsp;Management:比如风扇控制,温度控制,新硬盘指示,坏硬盘指示,硬盘状态指示等等。这些举措可以解决笔者刚刚提到的不知道哪一个硬盘坏了的缺点,使得您的数据更加保险,让用户精确了解自己硬盘的工作状态。<BR><BR>  3、引进背板互连(Backplane&nbsp;Interconnect)。什么叫做背板互连?这来自SCSI,就是把很多硬盘连到一个背板总线上面,而不用每一个分别连到自己的端口,这样一来可以节省你买很多连接线的钱,更重要的是方便了热插拔,在RAID环境下甚至硬盘坏了也可以不断电更换。<BR><BR>SCSI背板互连<BR>
<P align=center></IMG></P><BR>  上图是一个传统意义上的SCSI背板互连的存储系统。<BR><BR>  现在SATA也引入这个概念,做到背板互连,但是不等同于上面SCSI的例子,目前市场上能够见到的是如下图那样的一个套件。它可以放4个SATA设备,看来很诱人哦。<BR><BR>SATA背板互连<BR>
<P align=center></IMG></P><BR>  第二阶段的目标要满足网络存储和服务器存储对更快速度的追求。<BR><BR>  1、大量硬盘的连接,这里要解决更多数量硬盘如何连接到SATA总线上面,上面说到的Port&nbsp;Multiplier就是一种办法。简单来说它就是如何让一个接口能连多个硬盘的技术,我们前文提到可连接性差的毛病通过这个技术可以得到解决,由于这个技术本身是SATA&nbsp;II的关键技术,而且目前推出的硬盘据称支持这项技术。<BR><BR>  2、提高速率到3Gbs,这点不用多说了吧,读者就认为是ATA-300好了。当然有读者会说刚刚说过150都浪费了,300M又有何用?如果一个接口连一个硬盘设备当然浪费,但是如果结合Port&nbsp;Multiplier技术使得一个接口连上4-8个设备,那就不浪费了吧,这就是3Gbs的发展前景。当然现在根本没有支持Port&nbsp;Mutiplier的主板SATA控制器,所以厂商也不会浪费精力去做什么SATA&nbsp;300的硬盘出来,所以现在我们看到的硬盘基本都是SATA&nbsp;150的。除了这些之外,目前的SATA&nbsp;II标准还具备了所谓Port&nbsp;Selector功能。<BR>
<P align=center></IMG></P><BR>  上图是示意图,简单来说就是为一个硬盘提供了两条到控制器的连接,其中一条是冗余。冗余相信熟悉硬盘的用户都知道,就是多出来的意思,为什么要冗余呢?因为万一其中一条线断了,还有一条可以连接,看来真是考虑周到啊,我们不但可以用RAID防止硬盘损坏,还能用这个Port&nbsp;Selector来防止连接线损坏。<BR><BR>  最后说一下可升级到SAS。SAS(Serial&nbsp;Attached&nbsp;SCSI)就是串行的SCSI,是将在今年年底开始制定的规范。由于SAS规范里面的物理和电路规范都和SATA&nbsp;II的一样,所以我们以后可以把SATA&nbsp;II的硬盘直接插到SAS接口上使用,做到可升级,这样我们可以节约一大笔升级费用哦。<BR><BR>  总结:戳穿谎言,谜底揭开<BR><BR>  说到这里可以得到结论了,如果一定要按照完全的SATA&nbsp;II标准,SATA&nbsp;II标准本身是一个逐渐改进和发展的标准,从开始制定到完善需要两三年的时间,难道厂商要等到完成之后才推出新硬盘?当然不需要,厂商可以选择标准里面有用的设计新的硬盘,在标准逐渐完善的同时逐渐发展自己的新品,这样对于用户和厂商是双赢的。所以市场上出现了SATA&nbsp;II的产品,它们具备了关键性的性能提升技术:NCQ和300MB/S的传输速率。我们看到现在的这些新硬盘具备了SATA&nbsp;II标准中对性能提高的所有技术,从性能角度来看,如果今后你使用的是不带有Port&nbsp;Multiplier的单个点对点硬盘,现在的硬盘就可以告诉你SATA&nbsp;II的一切。但是从功能来看,那些其余的新技术无疑是诱人的,在PC上看到4-8个硬盘组成RAID,热插拔,这些才是SATA&nbsp;II的真正意义。而这些功能要控制器和硬盘两方面的努力,我们在NF4主板上看到了对SATA&nbsp;II标准的支持,让我们耐心等待这些新功能吧。<BR><BR>  最后笔者要介绍3款SATA II硬盘推荐给大家:<BR><BR>  第一款介绍的是日立的HDS728080PLA380,该硬盘型号为日立&nbsp;HDS728080PLA380,新天下代理,三年全免费质保,SATA2接口硬盘具有以下5个主要特点,3Gbit/s高速传输速率;Native&nbsp;Command&nbsp;Queuing(NCQ)本地指令列队;Enclosure&nbsp;Management;Port&nbsp;Multiplier连接埠倍增器。<BR><BR>  第二款日立7K80系列的80G硬盘转速为7200转,也是日立首款SATA2接口硬盘,磁盘控制芯片采用了Infineon(英飞凌)公司的产品,并且带有8M缓存。<BR><BR>  第三款来自西部数据,分别是部数据WD1600JS和WD1200JS:WD1600JS:容量:160GB,转速:7200转,接口:SATA2,缓存:8M,平均寻道时间:8.9ms。WD1200JS:容量:120GB,转速:7200转,接口:SATA2,缓存:8M,平均寻道时间:8.9mS,同样‘支持NCQ技术,以及300M/s的速度,西部数据近几年技术始终领先而且价格公道。
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