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全面认识串行ATA和DMA133

作者:罗 涛 2002-04-03 15:07:33



为了进一步提高IDE硬盘的外部传输速率,Intel、IBM、DELL、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出了Serial ATA(串行ATA)解决方案,由Seagate正式公布了Serial ATA 1.0版规范。该规范将硬盘的外部传输速率理论值提高到了150MB/s。但由于技术上的原因,Serial ATA要实现真正的实用化还需要经过一段时期。

在Serial ATA尚处于培育期时,Maxtor联合VIA等厂商提出了ATA/133标准(传输速率理论值为133 MB/s),而且Maxtor的ATA/133硬盘产品也已经推向了市场。但由于没有获得Intel的支持,且没有实质性的解决信号串扰问题,因此ATA133能否获得广泛认同还是未知数。

并行ATA的发展
ATA( Advanced Technology Attachment)从最早的ATA-1开始,已经经历了从ATA-1(IDE)、ATA-2(EIDE Enhanced IDE/Fast ATA)、ATA-3(FastATA-2)、Ultra ATA、Ultra ATA/33、Ultra ATA/66到Ultra ATA/100的发展历程。就目前的产品状况来看,前面的几种类型已经基本上被淘汰了,用户比较熟悉的应该是Ultra ATA/33、Ultra ATA/66和Ultra ATA/100这几种类型的产品。其中从Ultra ATA/66开始,硬盘接口电缆便由原来的40线增加到了80线(增加了40根地线),其主要目的是为了减小电缆之间的电磁干扰(信号串扰),以增强数据在高速传输过程中的稳定性。

ATA/100是目前市面上占据主流地位的IDE硬盘接口,它也是ATA/66的后续类型,其硬盘接口电缆与 ATA/66相同,也是80线的接口电缆。ATA/100支持的最大外部数据传输率的理论值为 100MB/s。

从ATA-1到Ultra ATA/100,一直以来采用的都是并行传输模式(并行ATA),但是在并行传输模式下线路之间存在着信号串扰,却是一个不可回避的问题,尤其是在高速数据传输过程中,信号间的互相干扰对系统的稳定性造成了很大的影响,会严重降低系统的运行效率。这也就是为什么在ATA/66推出时要将硬盘接口电缆从40线增加到80线的原因,实际上增加的是40根屏蔽地线,其主要目的就是为了减小信号间的互相干扰。

ATA/133产生的背景
前面说过,并行ATA存在着信号串扰的问题,因此在Serial ATA(串行ATA)规范被提出后,不少人认为ATA/100将是并行ATA的最后版本,取而代之的将是Serial ATA。但是由于技术和产品研发等方面的原因,Serial ATA的真正实用化还需要一段时间。虽然Seagate已经宣布,将在今年推出Serial ATA 1.0标准的酷鱼系列硬盘,标志着Serial ATA硬盘产品已经离我们不远了,但是支持Serial ATA的芯片组和主板却都还处于设计和完善阶段,据估计,Serial ATA真正走向市场应该是在2003年,甚至更晚些时候。


Fast Drives的标志

  在Serial ATA尚需时日的时候,人们对更高性能和更快速度的追求却不会停止,在这一背景之下,ATA/133应运而生。2001年7月31日,作为Serial ATA成员之一的Maxtor,推出了最新的ATA/133标准,并将其命名为“Fast Drives”。它采用与ATA/100相同的80线硬盘接口电缆,并向前兼容包括ATA/100、ATA/66和ATA/33在内的所有传统并行ATA设备。

剖析ATA/133
ATA/133可以说是沿袭了并行ATA接口的技术特点,只是将接口传输速率的理论值提高到了133 MB/s。相对于ATA/100来说,ATA/133的接口传输速率提高了33%。另外,ATA/133兼容包括ATA/100、ATA/66、ATA/33在内的所有并行ATA设备。对于用户来说,新的ATA/133接口能够与现有的并行ATA设备兼容使用,很好地保护了以前的投资,这也是ATA/133的一个优势。

  其实ATA/133最显著的技术特点就是将接口传输速率的理论值提高到了133MB/s,从而能够充分利用PCI总线提供的133MB/s的总线速率,更好地发挥了PCI总线的效能。在目前主流的ATA/100应用中,硬盘接口传输速率的理论值只有100MB/s,也就是说PCI总线处于不饱和的工作状态下,而ATA/133则能很好地利用PCI总线带宽,从而更加充分地发挥了系统的整体性能。

  不过,从技术上看ATA/133并不完美。前面我们说过,并行ATA在数据传输过程中存在信号串扰的问题,而且随着频率的增加,串扰问题会愈发突出。而ATA/133仍然使用80线接口电缆,只是依靠提升工作频率来获得更高的数据传输速率,因此ATA/133面临着一个难题,就是如何解决高频工作状态下的信号串扰问题。然而,在这方面ATA/133却没有什么实质性的技术突破,它只是简单地采用了CRC(循环冗余校验)数据校验来校正传输过程中的错误数据,当数据出现过多错误而无法校正时,则需要系统重新传输数据。这种方法的确能够增加系统的稳定性,但是采用这种方式也会对系统的工作效率造成不小的影响。

  虽然Maxtor给了ATA/133一个新的称谓——“Fast Drives”,但实际上它应该算是ATA/100的后继产品。ATA/133基本上可以理解为是在ATA/100的基础上通过进一步跳高工作频率,从而提高数据传输速率的一个硬盘接口标准。其接口类型和接口电缆都与ATA/100没有什么区别,只是工作频率更高一些而已。当然,它也有明显的优势:正是由于ATA/133具有这样的特点,因此从ATA/100到ATA/133的过渡,基本上没有什么技术难点,硬盘厂商和芯片组厂商都不必对现有系统作非常大的改动,实现起来相对比较容易,所以ATA/133规范能够很快地得以实用化,其产品也迅速地进入了市场。目前ATA/133已经得到了VIA、SiS、Ali、HighPoint、Adaptec等公司的支持,ATA/133规范的芯片组和适配卡也已经上市,不少的主板也已经开始支持ATA/133了,Maxtor也推出了支持ATA/133的硬盘产品,并且已经上市。




资料来源:中国计算机报
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