硬盘接口协议

硬盘是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。

硬盘有固态硬盘（SSD 盘，新式硬盘）、机械硬盘（HDD 传统硬盘）、混合硬盘（HHD 一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘）。SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储，混合硬盘(HHD: Hybrid Hard Disk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

磁头复位节能技术：通过在闲时对磁头的复位来节能。

多磁头技术：通过在同一碟片上增加多个磁头同时的读或写来为硬盘提速，或同时在多碟片同时利用磁头来读或写来为磁盘提速，多用于服务器和数据库中心。

接口种类：

 

IDE

全称 Integrated Drive Electronics，即“电子集成驱动器”，俗称PATA并口。

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“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器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，因此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控制器兼容。对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展，性能也不断地提高，其拥有的价格低廉、兼容性强的特点，为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。

平常所说的IDE接口，也称之为ATA接口。ATA的英文拼写为“Advanced Technology Attachment”，含义是“高级技术附加装置”。ATA接口最早是在1986年由康柏、西部数据等几家公司共同开发的，在九十年代初开始应用于台式机系统。它使用一个40芯电缆与主板进行连接，最初的设计只能支持两个硬盘，最大容量也被限制在504 MB之内。

ATA(同IDE接口)

ATA 全称 Advanced Technology Attachment，是用传统的40-pin 并口数据线连接主板与硬盘的，外部接口速度最大为133MB/s，它不同于SCSI(一种接口技术)的一点是，通过它传输的数据，全部都要先进入RAM之后再进入CPU进行处理，之后再转存到存储里面。因为并口线的抗干扰性太差，且排线占空间，不利计算机散热，将逐渐被SATA 所取代。

ATA技术是一个关于IDE（Integrated Device Electronics）的技术规范族。最初，IDE只是一项企图把控制器与盘体集成在一起的硬盘接口技术。 随着IDE/EIDE得到的日益广泛的应用，全球标准化协议将该接口自诞生以来使用的技术规范归纳成为全球硬盘标准，这样就产生了ATA（Advanced Technology Attachment）。

SATA

2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范，2002年，虽然串行ATA的相关设备还未正式上市，但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查如果发现错误会自动矫正。SATA的优势：支持热插拔 ，传输速度快，执行效率高。

SCSI

SCSI的英文全称为“Small Computer System Interface”（小型计算机系统接口），是同IDE（ATA）完全不同的接口，IDE接口是普通PC的标准接口，而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。

光纤通道

光纤通道的英文拼写是Fibre Channel，和SCSI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的，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。

 

 

SAS

SAS(Serial Attached SCSI）即串行连接SCSI，是新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度。并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，并且提供与SATA硬盘的兼容性。

SAS的连接器在SATA的基础上发展而来，它去除了SCSI的诸多限制从而提高了数据传输的效率。其盘体容量相对SATA来说，比较小。（SAS使用的是串行的接口，串行接口就不用考虑信号干扰问题，也不用在发送数据前进行协商） 
串行接口的优点： 
串行接口结构简单，支持热插拔，传输速度快，执行效率高。一般情况下，较大的并行电缆会带来电子干扰，SAS的电缆结构可以解决这个问题。SAS的电缆结构节省了空间，从而提高了使用SAS硬盘服务器的散热、通风能力。串口的使用使得接口的扩展成了可能，以提至更高的带宽。可以将四条窄端口捆绑为一个宽端口，提供更高的带宽。 
SAS采用双工的方式来工作，所以也就可以读操作和写操作同时进行。提高了效率。 
SAS接口可以使用Expander来进行扩展，扩展的盘数需要根据线路带宽来计算。最佳状态为SAS盘168盘（7个硬盘框24盘），SSD盘的话就会少些为96盘（4个硬盘框24盘）。

NL-SAS：使用的是SAS的接口，盘体使用的是SATA盘体。从而提高了传输速度，也增大了容量。

SAS和SATA的兼容性： 
１.物理层的兼容：SATA盘可以直接使用到SAS的环境中，SAS盘则不可以使用到SATA环境中。 
２.协议层的兼容：SAS由三种协议构成，SSP协议用于传输SCSI命令，SMP用于对连接设备的维护和管理，STP用于SAS和SATA之间数据的传输。

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SATA和ATA区别

传统的 Parallel ATA 使用 单模信号放大系统“single-end-signal-amplified-system”。在这种系统中，噪声会随着正常信号一起传输、放大，不易被抑制；在高速时尤其严重，为了有效的减少噪声的干扰，我们只好使用高达5V的电压来传送正-常讯号，使大电压的正常讯号盖过小电压的噪声信号。虽然大的电压可以有效的抑制噪声，但是大的电压同时也表示驱动电路的生产成本将因此上升，大电压更不利于高速传输系统的设计和制造，高达5V的传输电压限制了追求高速和低成本的可能性。
和 Parallel ATA 相比，新的SATA 使用了差动信号系统“differential-signal-amplified-system”。这种系统能有效的将噪声从正常讯号中滤除，良好的噪声滤除能力使得SATA只要使用低电压操作即可，和 Parallel ATA 高达5V的传输电压相比，SATA 只要0.5V(500mv) 的峰对峰值电压即可操作于更高的速度之上。“比较正确的说法是：峰对峰值‘差模电压’”。
和 Parallel ATA 的 5V 驱动电压相比，0.5V的SATA系统节省电力，其驱动IC的生产成本也较为便宜。

 

版本	带宽	速度	数据线最大长度
SATA 3.0	6Gb/s	600MB/s	2米
SATA 2.0	3Gb/s	300MB/s	1.5米
SATA 1.0	1.5Gb/s	150MB/s	1米
PATA	1Gb/s	133MB/s	0.5米

 

 

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由于并排的高速信号在传输时，会在每条电缆的周围产生微弱的电磁场，进而影响到其他数据线中的数据传递，还会因为线缆的长度和电压的变化而不断变化，随着总线频率的

提升，磁场的强度也越来越大，信号干扰的影响也越来越明显。 


从理论上说串行传输的工作频率可以无限提高，串行ATA就是通过提高工作频率来提升接口传输速率的。因此串行ATA可以实现更高的传输速率，而并行ATA在没有有效地解决

信号串扰问题之前，则很难达到这样高的传输速率。 

并行ATA接口在总线频率方面受到其设计的制约，并不能一味地提升，而随着对数据传输率的要求越来越高，目前最快的并行ATA接口ATA133的频率为33MHz，这个几乎已经达

到了并行接口的极限，再继续改造线路已不太现实。所以推出新的接口势在必行。

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影响磁盘读写速度的因素：

主要取决于硬盘基本参数。首先是转速，有3200，5400，7200和10000的，希捷的有15000的，这就像汽车轮子一样，转速越快，跑的越快，现在主流的是7200的。第二是接口，有IDE,SATA,SATA2,SCSI1,SCSI2,SCSI3,其中SCSI3接口的读写速度最快，主要用在服务器上。现在主流的是SATA的产品，读写速度比较快。第三是硬盘缓存容量，现在有2MB和8MB两种，大容量缓存的产品读写速度更快。