一、為什么要建立串行ATA標(biāo)準(zhǔn)
1.傳統(tǒng)并行ATA的局限
傳統(tǒng)的ATA硬盤接口都是采用并行方式工作的， 并行ATA硬盤接口技術(shù)經(jīng)過多年的改進(jìn)，傳輸速率已經(jīng)發(fā)展到了現(xiàn)今的UltraDMA/100和UltraDMA/133。
但是，似乎這一技術(shù)已經(jīng)走到了盡頭，以Ultra DMA/100為例，雖然理論上的最大傳輸速率是100MB/s，但是在實(shí)際使用中是無法達(dá)到最大值的，實(shí)際傳輸速率大約在50MB/s～70MB/s之間。而UltraDMA/133的性能在這一基礎(chǔ)上提高甚少，測試的數(shù)據(jù)表明不過是2%～3%。究其原因，DMA(直接存儲器存取)是一種快速傳送數(shù)據(jù)技術(shù)，這一項(xiàng)技術(shù)從UltraDMA/33開始全面用于硬盤接口技術(shù)，已經(jīng)經(jīng)過了好幾代的改進(jìn)。目前增加傳輸速度的方法就是縮短數(shù)據(jù)傳輸周期，而UltraATA/133標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)將時鐘頻率提高到33.3MHz。
但是，傳統(tǒng)的并行ATA由于采用并行方式傳輸數(shù)據(jù)，所以在每個系統(tǒng)時鐘周期內(nèi)可傳輸多位數(shù)據(jù)，但是有一個主要的缺點(diǎn)就是每個通道需要用到信號的針腳就高達(dá)26支，這就存在著信號干擾問題。為了減少干擾，從UltraDMA/66開始，IDE硬盤線增加了40根線以抗干擾。但是到了現(xiàn)在，這一方法的潛力已經(jīng)完全被用完了，時鐘頻率已經(jīng)很難提升了。另外，并行ATA工作時需要5V的電壓，這顯然也不符合業(yè)界推行的不斷降低系統(tǒng)部件電壓以減小能耗的要求。要想進(jìn)一步提高性能就只能希望于新的技術(shù)來改善硬盤的接口速度。這一新技術(shù)也就是串行ATA(Serial ATA)。
2.串行ATA的優(yōu)勢
串行ATA以連續(xù)串行的方式傳送數(shù)據(jù)，在每個系統(tǒng)時鐘周期內(nèi)只會傳送一位數(shù)據(jù)。
雖然并行ATA一次可傳輸4個字節(jié)(4×8位)的數(shù)據(jù)，而串行ATA每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只有1位，那么為什么在高速傳輸過程中卻要使用串行ATA呢？主要就是因?yàn)榇袀鬏敍]有信號串?dāng)_的問題。從理論上說串行傳輸?shù)墓ぷ黝l率可以無限提高，串行ATA就是通過提高工作頻率來提升接口傳輸速率的，因此串行ATA可以實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率。
另外，串行ATA有效地減少了ATA接口的針腳數(shù)目，使連接的電纜數(shù)目變少，效率也會更高。實(shí)際上，串行ATA僅用很少的針腳就能完成所有的工作。這樣的架構(gòu)有助于降低系統(tǒng)的能耗和減小系統(tǒng)的復(fù)雜性。
二、目前串行ATA存在的問題
但是，從這近半年來已經(jīng)上市的串行ATA的產(chǎn)品上看，目前的串行ATA產(chǎn)品還存在諸多的問題，而且對于串行ATA可以達(dá)到150MB/s的速度，不少人在認(rèn)識上存在著誤區(qū)。筆者歸納了一下，可能存在以下的幾個問題：
1.橋接模式的串行ATA速度損失很大
目前上市的主板產(chǎn)品中有很多是使用橋接芯片來實(shí)現(xiàn)串行ATA，例如Promise20375/20376/20378和Marvell 80i8030芯片等，這種方式對串行ATA的速度影響非常的大，峰值也只能達(dá)到70MB/s～80MB/s的傳輸速率，只能達(dá)到150MB/s的帶寬的一半。其實(shí)，不僅是主板，目前很多已經(jīng)上市的串行ATA硬盤產(chǎn)品也存在相同的問題。不過，隨著ICH5等新的串行ATA控制芯片上市，這一情況正在得到改善。
2.串行ATA并不比并行ATA快
隨著串行ATA控制器和硬盤的逐漸上市，多家IT媒體都對此做了測試，但是測試的結(jié)果出人意料之外：串行ATA系統(tǒng)相較于ATA/133系統(tǒng)的性能提升很小，而且甚至在某些測試項(xiàng)目中還敗給了ATA/133！
究其原因，很重要的一點(diǎn)是現(xiàn)在硬盤的最大內(nèi)部傳輸率也就在65MB/s左右，連ATA/100的能力都沒有完全發(fā)揮，提高硬盤外部接口的速率只能提高傳輸速度的峰值，對于持續(xù)的傳輸速率幾乎沒什么影響。
要提高硬盤的整體性能必須從多方面著手，例如提高轉(zhuǎn)速、新式軸承、使用新的盤片技術(shù)、更多的緩存等等，這些又取決于電機(jī)技術(shù)、材料技術(shù)等等的革新。單純提高硬盤的外部接口速率對硬盤性能的影響很有限。其實(shí)，對硬盤各方面的改進(jìn)一直在持續(xù)進(jìn)行中，典型的如WD熱衷于提高緩存容量；而IBM嘗試使用玻璃盤片技術(shù)；Seagate的酷魚系列則是從SCSI硬盤移植來的技術(shù)(這一嘗試直到酷魚4代才算基本成功)；Maxtor采用了新的液態(tài)軸承技術(shù)。目前性能最高的ATA硬盤是WD的10000RPM硬盤。
3.點(diǎn)對點(diǎn)傳輸模式與總線帶寬的限制
此外，串行ATA的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸模式也存在著一定的缺陷：雖然從理論上說每一個硬盤都可以獨(dú)享通道帶寬，但實(shí)際情況卻并非如此。目前PCI總線的帶寬為133MB/s，而單個串行ATA控制器的帶寬就已經(jīng)達(dá)到了150MB/s。如果系統(tǒng)要支持超過兩個串行ATA設(shè)備的話，芯片組的南橋就必須集成兩個串行ATA控制器，才能提供300MB/s的帶寬。要知道，目前Intel南北橋之間的Hub-Link總線和VIA的V-Link總線的帶寬都只有266MB/s，而此時兩個串行ATA控制器提供的300MB/s帶寬已經(jīng)超過了芯片組南北橋之間的傳輸速率，很顯然此時串行ATA與整機(jī)系統(tǒng)速度是不匹配的。在實(shí)際應(yīng)用中，硬盤與控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸速率是不可能超過南北橋之間的數(shù)據(jù)傳輸速率的，系統(tǒng)總線成為瓶頸。不過目前SiSMuTIOL技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了533MB/s和1.06GB/s的傳輸速率，而Intel和VIA支持串行ATA的新芯片組中Hub-Link和V-Link的帶寬都將達(dá)到533MB/s。
三、串行ATA技術(shù)的前景和展望
雖然目前的測試還看不出串行ATA技術(shù)的優(yōu)勢。但是這一技術(shù)是用來替代已經(jīng)很陳舊的并行ATA技術(shù)的，是為未來PC性能全面提高而準(zhǔn)備的技術(shù)。除此之外，像PCI Express總線、DDRⅡ內(nèi)存等等，如果這些技術(shù)全都用上的話，PC的性能檔次會提到一個新的臺階。目前只有串行ATA這一種技術(shù)先發(fā)布了，所以發(fā)揮的作用還不明顯。在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)(1年左右)，并行ATA還會是硬盤接口的主流，串行ATA會經(jīng)歷一段比較尷尬的時期，才會正式成為主流產(chǎn)品。另外，因串行ATA支持熱拔插，應(yīng)該會有外置的串行ATA設(shè)備問世。
