硬盘接口技术的详细说明

硬盘接口技术的详细说明

1. IDE / ATA

1.1概述

ID是InternetDeleteElectronics. 它的原始含义是指将控制器和磁盘主体集成在一起的硬盘驱动器. 我们经常说的IDE接口也称为ATA（研华的大多数硬盘计算机都使用Attachcent接口）. 兼容IDE，只需使用电缆将它们连接到主板或接口卡即可.
IDE接口是由WestenDigital和COMPAQComputer两家公司共同开发的接口. 由于技术的不断改进，新一代的增强ID（增强ID，简称EIDE）具有高达100 MB /秒（UltraATA / 100）的最大传输速度.

IDE接口具有两个主要优点: 易于使用和价格低廉，在引入后已成为最受欢迎的磁盘接口. 然而，随着CPU速度的提高以及应用软件和环境的日益复杂，ID的弊端也逐渐显现出来. 增强型IDE是Western Digital Corporation引入的一种新接口，旨在改善传统IDE接口的缺点. 增强型IDE使用扩展的CHS（圆柱头扇区）或LBA（LogicBlockAdressressing）寻址方法来突破528MB的容量限制，并可以平稳地使用数十GB级别的ID硬盘驱动器.

在PC中，诸如硬盘驱动器之类的I / O设备没有直接连接到系统的中央总线（AT总线在AT系统中，而PCI总线在以后的系统中）. I / O设备连接到接口芯片，接口芯片连接到系统总线.

接口芯片构成I / O设备与系统总线之间的桥梁，并在系统总线协议（PCI或AT）与I / O设备协议（例如IDE或SCSI）之间转换. 这样，I / O设备就可以独立于系统总线协议.

下图显示了PC工作站的基本系统结构，显示了IDE设备与系统其余部分之间的关​​系.

1.2 IDE传输模式

IDE硬盘接口的几种传输模式明显不同. IDE接口硬盘的传输模式经历了三种不同的技术变化，从PIO（PROMgrammed I / O）模式，DMA（分区内存访问）模式到今天的UltraDMA模式（称为UDMA）.

PIO（编程I / O）模式的最大缺点是，它消耗大量CPU资源. 在没有DMA模式光盘驱动器之前，光盘驱动器以PIO模式运行. 您可能仍然记得，当您使用CD-ROM播放CD-ROM，然后使用软件对其进行解压缩时，即使您使用Pentium 166，其流畅性也不理想. 这就是处理器长时间被占用的原因. IDE接口运行在PIO模式下，数据传输速率达到3.3MB / s（PIOmode0）至16 MB /秒（PIOMode4）. 后来，随着FastATA / DMA模式的出现，IDE接口和设备开始具有DMA支持. DMA模式分为两种类型: Single-WordDA和Multi-WordDMA. 与PIO模式的最大区别在于DMA模式不过度依赖. 可以运行CPU指令以节省处理器操作资源. 但是，后来由于UltraDMA模式的出现和普及的速度. 这两个模型也将是短期的，不久将被UDMA取代. 单字DMA模式的最高传输速率为8.33 MB / s，多字DMA（DoubleWord）可以达到16.66 MB / s.

由于UltraDMA模式（在UltraATA系统下引用的标准）的普及scsi接口光纤通道，因此UDMA模式全部基于16位的Multi-WordDMA模式. UDMA的优点之一是，除了DMA模式的优点外，它还使用了CRC（凭据冗余校验）技术，从而增强了传输过程中数据检测和调试的性能. 制定原始的UATA / 33规格时，为了保持IDE系统的最高兼容性，没有对硬件设计进行重大更改. 它不仅与旧ATA设备完全向后兼容，也不需要硬件制造商更换连接器. 以及信号连接设计. 自UltraATA标准实施以来，其接口已采用DDR（DoubleData Rate技术使传输速度提高了一倍. 目前已开发到UltraATA / 100，传输速度高达100MB / s.

超DMA / 66/100特殊硬盘连接电缆不同于普通的40芯连接电缆. 在昆腾制定UltraATA / 66的同时，它对旧ID电缆的规格进行了少许修改. 除了使用40芯IDE连接器之外，电缆还被80芯代替. 在原始40芯电缆的每个芯之间，添加一条额外的电线以将40根新电缆与原始40芯电缆分开. 连接原始的7条接地线以滤除构成Crossstal现象的电磁波，并提高数据传输的稳定性. （在高速电子信号传输中，当大量高频信号彼此靠近时，此时，从信号线发出的电磁波将相互干扰，这就是所谓的“串扰”现象）. UltraATA / 66/100带状电缆的基本规格是电缆的总长度不超过18英寸. 换句话说，要真正发挥UltraDMA / 66的高速传输功能，需要硬盘和电缆的配合. 当然，如果与一般的40芯电缆匹配，Ultra HD / 66接口硬盘仍可以向下兼容，但无法使用UltraDMA / 66.

硬盘传输模式已进入UltraATA / 100时代. 目前，硬盘传输模式已从最早的PIOMod 4进入UltraATA / 100时代（传输速率为16.6 MB / s）. . 提醒DIZ朋友注意，购买的硬盘不仅必须支持Ultra本身

ATA / 100，并且所选主板的芯片组也需要支持UltraATA / 100，这样它才能真正达到100MB / s的传输速度. 如果您使用的主板不支持UltraATA / 1OO，请购买i815E主板或支持UltraATA / 100的硬盘控制卡.

SerialATA: （Serial ATA），是英特尔公司于2000年IDF发布的下一代产品中将采用的接口类型（间隔开发者论坛，英特尔开发者论坛）. 顾名思义，它以连续串行方式传输数据，并且一次仅传输一位数据. 此方法可以减少接口的针脚数量，并用四个针脚完成所有工作（第一个针脚已发出，第二个针脚正在接收scsi接口光纤通道，3针电源，4针接地线）. 这种方法可以减少功耗并减少热量产生. 目前，市场上还提供了一些支持此接口的硬盘. 例如，希捷发布的新硬盘支持串行ATA，但这种情况很少见.

1.3摘要

ATA接口的优点:

低价

兼容性非常好

ATA接口的缺点:

慢速

仅可用

对接口电缆长度的严格限制

2，SCSI

2.1概述

SCSI直接转换为小型计算机系统特定的接口（SmallComputerSystemInterface），是连接主机和设备的接口，支持各种设备，包括磁盘驱动器，磁带驱动器，光盘驱动器，扫描仪. 它由SCSI控制器操作. SCSI控制器等效于具有自己的命令集和高速缓存的小型CPU. 要了解SCSI，您必须首先了解其类型. 以下是STA（SCSI行业协会，SCSI行业协会）的标准分类.

2.2 SCSI接口类型

SCSI连接器分为两种类型: 内置和外部. 内置数据电缆的外观与IDE数据电缆的外观相同，但是引脚数和规格略有不同. 它主要用于连接光盘驱动器和硬盘. 40针IDE电缆有40根线，40针ATA66有80根线，并且内置的SCSI分为50针，68针和80针. 至于SCSI外部数据电缆，有以下规格，它们的密度不一样，请不要误解.

AppleSCSI，共有25个引脚，分为两行（8位），通常在Mac机器和旧的Sun工作站中使用.

Centronics共有50个引脚，分为两行，每8位，有点像并行端口，它可以连接最多的设备.

SCSI-2，共50针，分为两行，每8个位置.

Sun Microsystem的DD-50SA有50个引脚，分为三行.

总共有68个引脚的Scsi-3和Widescsi-2分为两行，即16个位置. 旧版DEC单端SCSI使用68针高密度接口.

SCA，共80针，分为两行.

2.3 SCSISID

我相信许多SCSI用户都有这种经验. 插入设备后，操作系统无法识别它. 检查总线后，发现终端和ID设置不正确. ID（标识）作为SCSI总线上SCSI设备的唯一标识符，不允许重复. 可选范围是0到15. SCSI主控制器通常使用ID7，这意味着我们可以在设备上使用的ID号是15.

在SCSI总线中，控制器也被视为设备，即实际最大可连接设备号=理论上支持的最大设备号-1.

2.4总线终结器

总线终结器可以告诉SCSI主控制器整个总线在哪里终止，并将反射的信号发送到控制器. 要使用SCSI总线，必须在两个物理终端上发出终止信号. 一个常见的错误是将终端设置为最高或最低ID号，而不是物理终端上的SCSI设备. 实际上，SCSI设备始终以链状连接，因此可以按顺序区分哪个是终端设备.

有三种终止方法: 自终止设备，物理总线终止器和自终止电缆. 大多数新的SCSI设备具有自终结跳线. 只要将非终端设备的自终端跳线设置为OFF，就可以避免冲突. 物理总线终结器是一种硬件连接器，分为两种类型: 主动和被动. 主动型使用电压调节器进行操作，而被动型则使用总线上的能量信号进行操作. 被动型比主动型更准确；自终结电缆可以代替物理总线终结器，后者也是一种硬件. 它的价格非常昂贵，通常用于将两个主机连接到同一物理设备，例如: 两台服务器访问同一物理SCSI硬盘.

通过检查CSIID和总线终结器，我们可以找到大多数冲突的解决方案. 这是CSI设备用户必须注意的一点.

2.5SCSI规范共有几个标准术语解释:

2.5.1 SCSI-1: 它是最早的SCSI，其功能: 支持同步和异步SCSI设备，支持7个8位设备，使用8位通道宽度，传输速率为4MB / s，这现在是扫描仪常用的.

2.5.2 SCSI-2: 与SCSI-1类似，但可以支持7个同时连接的设备，传输速率为10-20 MB / s. 当前，正在使用CD-R和CD-ROM.

2.5.3 FastSCSI: 8位通道宽度，使用双倍频率，传输速率为10MB / s.

2.5.4 WideSCSI: 16位通道宽度，传输速率为20MB / s.

2.5.5 ULTRASCI: 8位通道宽度，传输速率为20MB / s，允许的最大接口电缆长度为1.5米.

2.5.6UltraWideSCSI: 16位通道宽度，传输速率为40MB / s，允许的最大接口电缆长度为1.5米.

2.5.7 ULTRA2SCSI: 8位通道宽度，它使用LVD（低电压差分）传输模式，传输速率为40MB / s，允许的最长接口电缆为12米，这极大地增加了最大长度12米. 该设备的灵活性可同时支持15个设备.

2.5.8WIDEUTRA2SCSI: 与Ultra2SCSI类似，但也采用LVD传输模式. 它允许最长的接口电缆为12米，并且可以同时连接15个设备. 与Ultra2SCSI不同，它具有16位的通道宽度，因此传输速度为80MB / s.

2.5.9 Ultra160 / mSCSI: 支持最高160MB / s的数据传输速率.

2.5.10Ultra320SCSI: 支持最高320MB / s的最高数据传输，这是最新的SCSI接口类型.

2.5.11单端（单端接）: 许多较旧的设备是单端接设备，限于SCSI-1协议的6米长. 注意: 此距离包括设备内部电缆的距离.

2.5.12差分（Differential Differential）: SCSI总线和设备可以使用它来传输长距离. 附加线路的最大长度为25米. 缺点是它与单端设备不兼容.

2.6摘要

SCSI接口的优点:

广泛的适应性，您可以在一张SCSI控制卡上同时连接15台设备

高性能（任务多，带宽大，CPU使用率低）

内置和内置

SCSI接口的缺点:

昂贵

复杂的安装

3，光纤通道（光纤通道）

光纤通道是一个与SCSI或IDE完全不同的接口. 这与以太网转换的开始非常相似. 以前，它是专门为联网而设计的，但是后来，由于存储需要高带宽，它才慢慢移植到当今的存储系统中. 光纤通道通常用于连接CSIRAID（或其他一些常用的RADID类型），以满足高端工作或服务器对高数据传输速率的要求.

光纤现在可以提供100 Mbps的实际带宽，其理论极限为1.06 Gbps. 但是，一些公司现在正在发布支持下一代光纤通道（即FiberChainllII）的2.12Gbs产品. 但是，为了获得更高的数据传输速率，市场上的光纤产品有时会使用多个光纤通道来实现更高的带宽.

与SCSI不同，光纤通道布线非常灵活. 如果具有光纤电缆（光纤电缆），则支持的最大长度超过10公里，因此可以说SCSI在接口电缆长度的限制方面无法与光纤相提并论，因为最长的接口电缆SCSI的长度不得超过12米.

光纤通道的优势:

良好的可升级性

您可以使用很长的光缆（使用光纤电缆，光缆长度可以超过10公里）

它具有非常宽的带宽（现在平均光纤具有1.06GBps，并且如果使用多个光纤通道，则可以实现更宽的带宽）

用途广泛

光纤通道的缺点:

这很贵

复杂的设置

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