硬盘的基本知识(一)

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2.ESDI接口
紧随是ST-506/412接口后发布得是：ESDI（Enhanced Small Drive Interface）接口，它是迈拓公司于1983年开发的。其特点是将编解码器放在硬盘本身之中，而不是在控制卡上，理论传输速度是前面所述的ST- 506的2~4倍，一般可达到10Mbps。但其成本较高，与后来产生的IDE接口相比无优势可言，因此在九十年代后就补淘汰了。
　　
3.IDE与EIDE接口
此技术的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，我们常说的IDE接口，也叫ATA（Advanced Technology At www.quxue6.com tachment）接口，现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的，只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。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，因为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。因此，这技术得到广泛的应用。　
　　
4.ATA-1（俗称：ATA/IDE）
1994年制定的ATA-1是所有IDE规格之祖。ATA-1提供一个通道供2个硬盘使用（主盘master和从盘slxxe）。ATA-1支持PIO （程序化输出入，Programmed I/O）模式0.1.2，DMA（直接内存存取，Direct Memory Access）模式0.1.2以及Multiword-DMA模式0。由于它已经是老旧的规格，ATA-1并无法支持采用ATAPI规格（ATA-4起）的光驱。它不支持大幅提升性能的区块传送模式（block mode）或是LBA（逻辑区块寻址，logical block addressing），这也导致它的可用最大硬盘容量被限制在528 MB。
　　
5.ATA-2（俗称：ATA/IDE）
由于规格的进步速度对硬盘厂商来说实在太慢，所以Seagate（希捷）和Western Digital（西部数据）分别决定推出自己的规格，Seagate称为Fast-ATA，而Western Digital则命名为加强型IDE（Enhanced IDE）。到了1996年，ANSI正式制定ATA-2规格，这项「扩充版的ATA接口」规格包括下列的改良：
追加PIO模式3.4以及Multiword-DMA模式1.2。另外ATA-2还支持区块传送模式与LBA硬盘寻址功能。ATA-2也首次内建了对磁盘驱动器的简单识别功能，让BIOS能够独立检测硬盘以及硬盘的各项参数。
不过由不同厂商所提出的不同名词，就这样残留在市面上了。
　　
6.ATA-3（俗称：ATA/IDE）
这项规格是在1997年制定的（X3.298-1997），不过追加的改良点并不多。这些大多数是用来改善高速传输模式（Multiword-DMA 2与PIO 4）下的数据可靠性，因为传统的40-pin IDE数据线是造成数据错误的主要因素。ATA-3规格中首次加入了改善数据可靠性的功能：自1998年起，SMART（自我检测分析与报告技术， Self-Monitoring Analysis And Reporting Technology）功能让硬盘能够自我检测，并将错误回报给BIOS。
这项规格本身由于缺乏更快的传输模式，所以正式采用的厂商很少。相对的厂商决定只采用像SMART这类的功能，而不完全遵守ATA-3的规格，这也是兼容性问题仍旧存在的原因。
　　
7.ATA/ ATAPI-4（俗称：UltraDMA/33）
1998年ANSI将ATAPI规格（NCITS 317，请对照下表）纳入最新版的ATA规格当中，让ATA-4能够连接光驱与其它储存媒体。另外改良点还包括UltraDMA模式0.1.2的采用，以及建议使用80-pin IDE数据线以大幅提高资料可靠性等部份。不过要使用更高速的传输模式（ATA-4），较高等级的数据线也是不可或缺的一部份。
为了维持资料的完整性，传输协议也获得扩充，加入了CRC（循环冗余检查，Cyclical Redundancy Checking）功能，并且定义了额外的指令，包括命令队列（Command Queuing）以及指令多任务（command overlapping）的可能性。由于UltraDMA模式2的最大传输速率为每秒33 MB，所以通常称作UltraDMA/33。另一方面模式0与1则从来没有厂商采用过。
　　
8.ATA/ ATAPI-5（俗称：UltraDMA/66.ATA/66）
ATA-5是在2000年以NCITS 340之名制定的。这项规格当中以UltraDMA模式3.4最让人感兴趣。为了达到每秒44或66 MB的带宽速度，必须使用80-pin的IDE数据线。
在ATA-5规格中部份老旧的ATA指令已经废止，另外其它指令则经过修改，以适应更高的性能需求。
　　
9.ATA/ ATAPI-6（俗称：UltraDMA/100.ATA/100）
这项目前相当普遍的ATA规格，包括了UltraDMA模式5，以及将LBA模式的寻址能力由28位（每个硬盘最大可用容量为137 GB）扩充到48位。ATA-6也加入了噪音管理（Acoustic Management）功能，可以藉由软件来控制今日硬盘的存取速度，以有效降低运转中的噪音。这可以说是头一次在ATA规格内加入了符合人体工学的重要设计。另外针对影音流式数据所需的高速处理内建指令，也已经在研发阶段。
　　
10.ATA133
2001年7月，迈拓发布了新一代的硬盘规范，这个由整个存储设备工业联盟认可的规范，标准名称ATA133，或者是迈拓口中的FastDrive。
目前在ATA133硬盘和控制器之间最大理论传输速率是133MB/秒，在我们以前的测试中表明，磁盘控制器和硬盘之间的内部传输速率是非常不足的，单纯依靠增加外部传输速率对性能的提升并没有真正意义，对于现在的硬盘来说，可能UDMA66就足以满足他们的需要。当然，如果你把两个硬盘接在同一个接口时，66MB/秒或者100MB/秒的数据通道也可能不能确保两个硬盘平常连接时的需要。
ATA133规范给我们带来的重大改变是增加了扇区地址长度，从原来28bit增加到48bit，使得现在研究中的硬盘容量可以高达144Petabyte（1Petabyte= 1024Terabyte=1048576GB），这是一个难以想象的数字，不过谁又知道在快速发展的今天，我们会在哪一天需要用上这么大的硬盘呢？
　　
11.ATA7?
这项规格尚未存在，因为序列ATA（Serial ATA）的产品很快就将问世，所以ATA-7并未受到大部分厂商的支持。不过要是ATA-7将来正式获得制定，那将会支持UltraDMA模式6。
　　
12.Serial ATA接口
新的Serial ATA（即串行ATA），是英特尔公司在2000年2月IDF（Intel Developer Forum，英特尔开发者论坛）首次提出的。并联合业内众多有影响的公司，如IBM.Dell.APT.Maxtor.Quantum(其硬盘部门已与 Maxtor公司合并)和Seagate公司，合作开发了取代并行ATA的新技术：Serial ATA（串行ATA）。
2001年 8月，Seagate在IDF Fall 2001大会上宣布了Serial ATA 1.0标准，Serial ATA规范正式确立。在1.0版规范中规定的Serial ATA数据传输速度为150MB/s，比目前主流的并行ATA标准ATA/100高出50%，比最新的ATA/133还要高出约13%。而且随着未来后续版本的发展，其接口速率还可扩展到2X和4X(300MB/s和600MB/s)。从其发展计划来看，未来Serial ATA的也将通过提升时钟频率来提高接口传输速率。串行ATA在系统复杂程度及拓展性方面，是并行ATA所无法比拟的。因为在Serial ATA标准中，实际只需要四个针脚就能够完成所有工作，第1针供电，第2针接地，第3针作为数据发送端，第4针充当数据接收端，由于Ser www.quxue6.com ial ATA使用这样的点对点传输协议，所以不存在主/从问题，并且每个驱动器是独享数据带宽。从此来看，它的优点是显而易见的。第一.用户不需要再为设置硬盘主从跳线器而苦恼；第二.由于串行 ATA采用点对点的传输模式，所以串行系统将不再受限于单通道只能连接两块硬盘，这对于想连接多硬盘的用户来说，无非是一大福音。



此外，Serial ATA的硬盘将不再有主从盘之分，这个新的规范是一种点对点协议，它将每个硬盘直接连接到了IDE控制器上，这样可以让IDE控制器对硬盘提供更好的控制能力，由于采用了点对点模式，Serial ATA将能非常方便地提升性能规范。我们可以预见：Serial ATA硬盘成为主流的日子已指日可待。

13.SCSI接口
SCSI（Small Computer System Interface）是一种与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。早期PC机的BIOS不支持SCSI，各个厂商都按照自己对SCSI的理解来制造产品，造成了一个厂商生产的SCSI设备很难与其它厂商生产的SCSI控制卡共同工作，加上SCSI的生产成本比较高，因此没有像ATA接口那样迅速得到普及。SCSI接口的优势在于它支持多种设备，传输速率比ATA接口高，独立的总线使得SCSI设备的CPU占用率很低，所以SCSI更多地被用于服务器等高端应用场合。
ANSI分别于1986年和1994年制订了SCSI－1和SCSI－2标准，一些厂商在这些标准的基础上开发了Fast SCSI、Ultra SCSI、Ultra2 SCSI（LVD）和Ultra160/m等事实上的标准，它们支持的传输速率如表2所示。与Ultra ATA相似，Ultra SCSI、Ultra2 SCSI和Ultra160/m也是处于SCSI－2和SCSI－3（仍然还未正式确定）两种标准之间的产物。昆腾、希捷、IBM等厂商都有自己的SCSI硬盘系列产品，由于目标市场不同，这些SCSI硬盘的转速、缓存大小等指标要比同时期的IDE硬盘高得多。

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