我们常用的硬盘是什么接口的？

常见硬盘接口及标准术语 为了全面了解如此众多的硬盘接口技术，我们有必要对其主要关键术语进行详细介绍，特别是与前两种常见的硬盘接口标准有关的。在这些关键术语是：ide、ata、ultra ata、ultra dma、scsi、ultra scsi。下面根据这些关键术语对以上两种主要的硬盘接口类型进行具体介绍。 1. ide ide的英文全称为“integrated drive electronics”，即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘**”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与**集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的**兼容。对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。 在这里要先要明白一点的就是，这里所说的ide，既是宏观意义上的硬盘接口类型，也是微观意义上的硬盘接口标准。之所以说它是宏观意义上的一种硬盘接口类型，是因为时至今日这一接口技术仍在不断地发展，并且仍是pc机中硬盘接口中的绝对主流，原因当然是其性能也在得到不断发展，其性能也相当不错，此类接口的硬盘价格也相对其它接口的要便宜许多。后面要介绍的各类ata、ultra ata、dma、ultra dma硬盘都属于ide接口类型。说它是微观意义上的硬盘接口标准，是指如果细分，它仅代表第一代的ide标准，因为随后其接口技术得到了飞速成发展，引入了许多新技术，使这一ide接口标准得到了质的飞跃，通常不再以ide标称，而是以诸如ata、ultra ata、dma、ultra dma等标注。 2. ata ata的英文全称为“advanced technology attachment”， 中文名称“高级技术附加装置”。ata接口标准最初是在1986年由cdc、康柏和西部数据3家公司共同开发的。第一代的ata标准称之为“ata-1”。ata-1只支持pio－0和pio-1、pio-2模式，其数据传输速度只有可怜的3.3mb/s，使用40芯电缆，硬盘大小也为5英寸（而不是现在普遍的3.5英寸），容量为40mb（根据其技术标准，其硬盘容量限制在504mb之内）。ata接口是从80年代末期开始逐渐取代了其它老式接口，随着它自身的发展，“ata”也就成了“ide”的代名词。目前最新的ata 133标准中硬盘数据传输速率可达到133.7mb/s。要识别硬盘属于哪种ata接口版本，只需看硬盘正面右上面的所印标注，如图1所示的就是ultra ata/100标准硬盘上的标注。 在ata接口标准的整个发展过程中，到目前为止可以划分为7个不同的版本，也就是从ata-1（ide）、ata-2（eide enhanced ide/fast ata）、ata-3（fastata-2）、…，一直到现在ata-7（ata133）。第一代的ata标准，即ata-1，也就是前面介绍过的ide标准，在此就不再另外介绍了。 （1）. ata－2：也就是我们常说的eide（enhanced ide）或fastata，它在ata的基础上增加了2种pio和2种dma模式（pio-3），不仅将硬盘的最高传输率提高到16.6mb/s，还同时引进lba地址转换方式，突破了固有的504mb的限制，可以支持最高达8.4gb的硬盘。在支持ata－2的电脑的bios设置中，一般可以见到lbablock address），和chs（cylinder，head，sector）的设置，同时在eide接口的主板一般有两个eide插口，它们也可以分别连接一个主设备和一个从设备，这样一块主板就可以支持四个eide设备，这两个edie接口一般称为ide1和ide2。 （2）. ata-3：ata-3并没有提高ide接口的工作速度，最高传输速度仍为16.6mb/s（支持pio-3），但引入了密码保护机制，对电源管理方案进行了修改，引入了s.m.a.r.t（self-monitoring analys**and reportingtechnology，硬盘自监测、自分析和报告技术），这是一个划时代的重大改进。这一技术也在许多主板的bios中有所体现。 （3）. ata-4：这就是现在市面上仍比较常见的ultra ata/33，自这一版本开始，硬盘开始支持dma（direct memory access，直接内存存取）技术，所以又称之为“ultra dma/33”。dma是i/o设备与主存储器之间由硬件组成的直接数据通道，用于高速i/o设备与主存储器之间的成组数据传送。硬盘**采用总线主控方式进行数据传输，它将pio下的最大数据传输率提高了一倍，达到33mb/s，称之为pio-4。微软的windows98系统正式支持这一接口技术，不过有一些太老的主板可能不支持这一接口，所以并不一定安装了windows 98以后的系统都支持dma技术。注意，windows95则不支持这一技术。 （4）. ata-5：这一版本就是市面上标注为“ultra ata/66”的硬盘。因为同样采用了dma技术，所以通常在市面上又可看到名为“ultr dma66”的标注，其实都是一个意思。ultra ata/66不仅将接口通道的数据交换速度提高了一倍，同时也继承了上一代ultra ata/33的核心技术－冗余校验计术（crc），该技术的设计方针是系统与硬盘在进行传输的过程中，随数据发送循环的冗余校验码，对方在收取的时候也对该校难码进行检验，只有在完全核对正确的情况下才接收并处理得到的数据，这对于高速传输数据的安全性有着极有力的保障。除此之外，ultra dma66还有一个核心的技术就是将普通的40芯排线改成80芯排线（自这以后的所有并行ata标准都采用这一芯线标准），但该线仍然使用40针的接口，但传输线却增加了一倍。如图2所示的就是新的80芯数据线与传统的ata 33及以前版本标准的40芯线比对图。 不过要注意，windows98并不支持ultra ata/66这一新技术，所以当你在使用这种新型硬盘时，除使用dma66专用数据线连接硬盘与主板外，还必须正确安装主板驱动程序，才能够识别出你的ultra ata/66硬盘，否则只能当作ultra ata/33硬盘来用，有点大材小用了。（5）. ata-6：这就是市面上标注为ultra ata/100的硬盘接口标准，也是目前较新的一种硬盘接口标准。这一新标准主要是提高了硬盘数据的传输速率，从原来ata-5标准中的66mb/s提高到新的100mb/s。（6）. ata-7：这就是ata系列中的最新版本ultr ata/133了，它的传输速率达到了133mmb/s。但目前这一最新标准只有ata 133标准的提出者迈拓公司（maxtor）一家支持，并没有得到广大厂商的支持，因为有一种新的硬盘接口标准——serial ata。它一改ata标准长达十几年以来的并行数据传输方式，采用串行方式。主要原因是并行接口的电缆属性、连接器和信号协议都已经到达一个顶点，在技术和设计上都有许多问题。随着工作频率的提高，原来在低频率下的ata接口标准越来越受到交叉干扰、地线增多、信号混乱等因素的制约，特别是在新的ultra ata/133标准中。而新的serial ata标准不仅可以全面解决以上问题，而且其数据传输速率有相当大的发展空间，目前其最低的serial ata 1.0标准中数据传输速率就可达到150mb/s，高于ata 133标准中的133mmb/s。据规划其后续版本数据传输速率可按150mb/s的倍数递增，这样就为彻底解决硬盘接口这一最终瓶颈打下了坚实的理论基础。综合所有ata标准的接口类型（其实就是ide接口类型）硬盘可以看出它具有以下主要特点：ata接口具有：价格低廉、兼容性非常好、性价比高等优点。但同时ata接口也具有：数据传输速度慢、只能内置使用、对接口电缆的长度有很严格的限制等缺点。 3. dma 人们在谈论硬盘时经常讲到pio模式和dma模式，这两种模式就是目前硬盘与主机进行数据交换的方式。pio模式是一种通过cpu执行i/o端口指令来进行数据的读写的数据交换模式；而dma则是不经过cpu而直接从内存了存取数据的数据交换模式。pio的英文全称为“programming input/output model”，即“程序输入/输出”模式。这种模式使用pc i/o端口指令来传送所有的命令、状态和数据。由于驱动器中有多个缓冲区，对硬盘的读写一般采用i/o串操作指令，这种指令只需一次取指令就可以重复多次地完成i/o操作，因此，达到高的数据传输率是可dma的英文全称为“direct memory access”，即“内存直接存取”模式。它表示数据不经过cpu，而直接在硬盘和内存之间传送。在多任务操作系统内，如os/2、linux、windows nt等，当磁盘传输数据时，cpu可腾出时间来做其它事情，使服务器的数据性能大大提高。而在dos/windows3.x环境里，cpu不得不等待数据传输完毕，所以在这种情况下，dma方式的意义并不大。dma方式有两种类型：第三方dma（third－party dma）和第一方dma（first－party dma）（或称总线主控dma，busmastering dma）。第三方dma通过系统主板上的dma**的仲裁来获得总线和传输数据。而第一方dma，则完全由接口卡上的逻辑电路来完成，当然这样就增加了总线主控接口的复杂性和成本。现在，所有较新的芯片组均支持总线主控dma。与快取内存结合在一起，不但增加数据的存取及传输性能，更因减少对磁盘的存取而增加磁盘的寿命。 4. scsi scsi的英文全称为“small computer system interface”（小型计算机系统接口）。它是一种与ide（ata）完全不同的接口，它不是专门为硬盘设计的，而是一种总线型的系统接口。每个scsi总线上可以连接包括scsi控制卡在内的8个scsi设备。scsi的优势在于它支持多种设备，独立的总线使得它对cpu的占用率很低，传输速率比ata接口快得多，但同时价格也很高，所以也决定了其普及程度远不如ide，只能在高档的电脑设备中出现。最早的scsi是于1979年由美国的shugart公司（seagate希捷公司的前身）制订的，原是为小型机的研制出的一种接口技术，但随着电脑技术的发展，现在它被完全移植到了普通微机上。与pc机常用的ide接口技术一样，scsi接口技术也得到了不断发展,在90年代初，推出了scsi－2标准，类似于scsi-1，但是可以支持同时连接7个装置，传输速率也达到了 10-20mb/s 1995年推出了scsi－3标准版本，俗称“ultra scsi”，它采用8位的通道宽度，传输速率为20mb/s，其允许接口电缆的最大长度为1.5米。 1997年推出了ultra2 scsi（fast－40）标准版本，其数据通道宽度仍为8位，但其采用了lvd（low voltage differential，低电平微分）传输模式，传输速率为40mb/s，允许接口电缆的最长为12米，大大增加了设备的灵活性，支持同时挂接15个装置。随后其推出了wide ultra 2 scsi接口标准，它采用16位数据通道带宽，最高传输速率可达80mb/s，允许接口电缆的最长为12米，同样支持同时挂接15个装置，大大增加了设备的灵活性。 1998年，更高数据传输率的ultra 160/m scsi（wide下的fast－80）规格正式公布，其最高数据传输率为160mb/s，昆腾推出的atlas10k和atlas四代等产品支持ultra3 scsi的ultra160/m传输模式。目前最新的ultra320 scsi版本标准也已推出，这一scsi接口标准支持最高数据传输达到了320mb/s。目前scsi接口标准广泛应用于如：硬盘、光驱、zip、mo、扫描仪、磁带机、jaz、打印机、光盘刻录机等设备上，同时由于较其他标准接口的传输速率快，所以在一些高端电脑、工作站，特别是服务器上常用来作为硬盘及其他储存装置的接口。scsi接口技术与其它技术一样，也是向前兼容得，也就是说新的scsi接口可以兼容老接口，而且如果一个scsi系统中的两种scsi设备不是位于同一规格，那么scsi系统将取较低级规格作为工作标准。例如你有的scsi控制卡是ultra160/m scsi（160mb/s）卡，而硬盘只支持wide ultra scsi（80mb/s），那么你的scsi系统将工作于wide ultra2 scsi。同样如果你的控制卡是wide ultra2 scsi卡，而硬盘却支持ultra160 scsi，那么scsi系统也只能工作于wide ultra2 scsi。所以在选购scsi系统时应该注意这个问题，scsi控制卡和scsi硬盘要选择支持相同规格标准的。 scsi接口具有：配置扩展灵活（在一块scsi控制卡上就可以同时挂接15个设备）、高性能（具有很多任务、宽带宽及少cpu占用率等特点）、应用广泛（具有外置和内置两种）等优点。其缺点主要体现为：价格昂贵、安装复杂。 5. srial ata srial ata，即串行ata，是英特尔公司在2000年idf（intel developer forum，英特尔开发者论坛）上发布的将于下一代外设产品中采用的接口类型。从其名称上就可知，它一改以往ata标准的并行数据传输方式，而是以连续串行的方式传送资料。这样在同一时间点内只会有1位数据传输，此做法能减小接口的针脚数目，用四个针就完成了所有的工作（第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线），相比ata接口标准的80芯数据线来说，其数据线显得更加趋于标准化。如图3所示的就是一根srial ata数据线。主板上的srial ata数据线接口如图4所示。 可以看出，serial ata接口数据线相比原来并行ata的80芯数据来说具有许多优势。首先，它的“l”型接头是单向性的，可以有效地防止插反，当然也就不可能插错了；其次，serial ata采用类似u**连接头一样的无针连接器，盲插(blind-mate)式的连接方式更易咬接到位，安装起来非常简易；第三，serial ata使用特殊的针错列设计，连接头的7根接触针中有两种不同的长度：最长的三根为接地线，较短的两对为数据传输线，这样在连接的时候，首先接触的是三根地线、其次才是两对数据线，这种“预先接地”处理可以妥善解决热插拔时ata能够实现热插拔srial ata接口的硬盘同样需要另外的电源，但serial ata硬盘新增加了3.3v电压输入，加上原有的12v和5v,每种电压需要正极、负极及接地线三条线路，这样就有9条；而要实现设备热插拔还需要额外的6条线、这样总和起来就有15条之多。显然，现有的主板和电源都要作适应性改动才能支持，不能直接采用传统的电源接口，通常需要采用srial ata电源转达接线来与传统电源线转换，如图5所示的就是一条电源转接线。不要看它实际只有普通的4条线，通过这条转接线sri ata插子中的电路转换后可以满足以上15路输出。 另由于其针脚数目大减少，也就全面解决了在ata标准中存在的数据串扰问题。同时由于数据芯线减少，就更能降低电力消耗，减小发热量，这样也有利于数据的正常准确传输、增加系统的稳定性，其次，serial ata的起点更高、发展潜力更大，serial ata 1.0定义的数据传输率可达150mb/s，这比目前最新的并行ata（即ata/133）所能达到133mb/s的最高数据传输率还高，而在serial ata 2.0的数据传输率将达到300mb/s，预计在2007内推出serial ata 3.0标准，到那时将实现600mb/s的最高数据传输率。最后，serial ata的拓展性更强，由于serial ata采用点对点的传输协议，所以不存在主从问题，这样每个驱动器不仅能独享带宽，而且使拓展sata设备更加便 不过，由于诸多因素，虽然serial ata标准的推出离现在已有好几年时间，但至今仍不能得到广泛的应用。对于大多数用户最担心的兼容性问题，在各方的努力下，当前已得到比较完整的解决方案，如今的serial ata接口已经可以完全兼容现有的并行ata设备。从软件角度看，由于serial ata采用流行的分层式设计，因此在硬件接口层上与现有的各种操作系统都能无缝兼容，目前的各种驱动程序和操作系统代码都无需作任何修改；而从硬件角度考虑，serial ata也只要利用一个简单的串/并转换器，就能够实现串/并行ata设备的随意连接。比如说允许并行ata的主板可以同serial ata硬盘相连，即在旧有主板上升级使用新硬盘；也允许serial ata主板与并行ata硬盘连接使用，有效保护用户投资；更有甚者，你也可以让并行ata主板与并行ata硬盘都以串行的方式连接起来运作，只是这样做已经没有什么意义了。还有一点，只有纯粹的serial ata系统才能够实现150mb/s的高性能，若采用转接方式、本质上还是ata 100或ata 133，seria ata总线的威力也难以得到充分发挥。 目前像intel的最新i865和i875p等p4芯片组已纷纷提供了对srial ata接口标准的支持，可以看出，srial ata的发展前景越来越明朗化。但是微软表示现有的windows 2000/xp系统都无法支持serial ata所定义的热插功能，只有在即将推出的windows 2003系统中，该特性才能够得以完全实现。 三、非常见硬盘接口 在非常见硬盘接口中，主要有“fibre channel”（光纤通道）、“ieee 1394”、“u**”（通用串行接口），在前面提到的“firewire”和“ilink”其实就是“ieee 1394”接口标准确定前，apple公司和sony公司的两种不同称呼。所以在此只需介绍“fibre channel”、“ieee 1394”、“u**”3种非常见硬盘接口。要注意的是这3种非常见硬盘接口主要应用于外置型的硬盘中，特别是ieee 1394和u**接口类型的硬盘。 1. fibre channel fibre channel的中文名为“光纤通道”，它是一种跟scsi或ide有很大不同的接口。不像scsi，光纤通道的配线非常柔韧。如果带有光纤光学电缆（fiber optic cabling），它支持最长的长度超过了10公里，所以可以说scsi在接口电缆长度的限制上跟光纤是没法比得，因为scsi最长接口电缆不得超过12米。但是我们知道，这种光纤材料非常贵，所以在实际应用中暂时还不可能很普及。综合起来，光纤通道具有：极高带宽（通常具有1.06gbps以上的理论带宽）、良好的升级性能、连接距离长（光纤长度可以超过10公里）。当然光纤通道也有其缺点，那就是价格非常昂贵，并且组建复杂。 2. ieee 1394（firewire、ilink、ieee1394的前身称之为“firewire”（火线），在1986年由michael **er apple公司的一名工程师）所草拟。公司则称为“i.link”，texas instruments公司称之为“lynx”。firewire技术标准于1987年由apple公司完成，ieee电工委员会在1995年确ieee1394-1995接口标准。因为在ieee1394-1995中存在一些模糊的定义，所以采用ieee 1394接口的设备在前几年并不普遍。后来又有一份补充文件（1394a草案）来澄清疑点，更正错误及添加了一些功能。这就是为什么1995年就已完成的ieee1394规范，一直到1998年才有相关的pc产品问市的原因。目前人们愈来愈认识到数字影像的品质比模拟影像更好后，配有1394接口的数字摄像机已慢慢变成一种趋势。不少pc制造商也将ieee1394加到其产品中，最近可以看到许多中高档主板都配有1394接口，特别是在笔记本电脑中。1394 是为了增强外部多媒体设备与电脑连接性能而设计的高速串行总线，传输速率可以达到400 mbps，利用iee1394技术我们可以轻易地把电脑和如摄像机，高速硬盘，音响设备等多种多媒体设备连接。这个技术有很多大的厂商共同联合发展，既有电脑界的也有家电业的，包括 apple、sony、德州仪器和via。在一个400mbps的火线通道上支持多于63个设备。新版的ieee 1394b标准更是规定它的单信通带宽为800mbps，是原来的ieee 1394a标准的两倍1394接口标准具有：即时数据传输（real-time dattransfer）、支持热插拔，驱动程序安装简易、数据传输速度快（1394a标准都可提供400mbps的传输速率），并且具备通用i/o连接头，点对点的通讯架构。同时i1394也具有技术使用费贵的致命缺点，并且支持ieee 1394的硬盘适配器价格目前来说也比较少见。 3. u** u**，英文全称为“universal serial bus”，即“通用串行总线”，它是在1994年年底由compaq、ibm、microsoft等多家公司联合提出的。目前是一种应用最为普遍的设备接口，不仅应用于硬盘驱动器，更像moodem\打印机、扫描仪、数码相机等数码设备现在几乎都普遍采用u**接口。 从1994年11月11日发表了u** v0.7版本以后，u**版本经历了近10年的发展，到现在已经发展到了最新的2.0版本。 20210311