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      硬件接口的時鐘頻率與傳輸速度的關(guān)系——峰值帶寬

       看見就非常 2012-08-30
       很久以前就想寫這篇文章了,而導致想寫這篇文章的主要原因又是系統(tǒng)+虛擬盤方案,因為該方案把所有游戲都扔到服務(wù)器上去了,有些人理解了緩存,但是無法理解網(wǎng)卡帶寬問題,更有人經(jīng)常提出,買幾塊網(wǎng)卡插上分流,或者用NIC做綁定,而實際上這么做是根本沒價值的,原因在于是他推薦的網(wǎng)卡是PCI類型的,PCI的帶寬注定了瓶頸的產(chǎn)生,結(jié)果造成了多張網(wǎng)卡無法起到分流或者流量疊加的情況出現(xiàn),下面就拿我百度到的一些資料和大家分享下,因為看這錯誤的信息傳遞,只會誤導更多的人。

      因為內(nèi)容較多,還有個人邏輯思維能力有限,所以就全面的說下影響我們對電腦整體性能影響的一些因素好了,他們的順序分別為:
      1、主板前端總線帶寬;
      2、CPU帶寬;
      3、內(nèi)存帶寬;
      4、AGP帶寬;
      5、PCI帶寬;
      6、PCI-X帶寬;
      7、PCI-E帶寬;
      8、SATA硬盤帶寬;
      ------------------------------------------------------------------------------------
      在了解這些之前,我們有必要先了解一個詞,叫做“峰值帶寬”,名詞解釋來自百度詞條:
        帶寬這個詞在電子學領(lǐng)域里很常用,它的意思是指波長、頻率或能量帶的范圍,特指以每秒周數(shù)表示頻帶的上、下邊界頻率之差。可以顯見帶寬是用來描述頻帶寬度的,但是在數(shù)字傳輸方面,也常用帶寬來衡量傳輸數(shù)據(jù)的能力。用它來表示單位時間內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)容量的大小,表示吞吐數(shù)據(jù)的能力。
        在很多文章里往往看見關(guān)于帶寬的各種描述,那么怎么計算有關(guān)存儲器的帶寬呢?對于存儲器的帶寬計算有下面的方法:
        B表示帶寬,F(xiàn)表示存儲器時鐘頻率,D表示存儲器數(shù)據(jù)總線位數(shù),則帶寬為:
        B(峰值帶寬)=F(時鐘頻率MHz)×D(總線位數(shù)bit)/8
        例如,PC-100的SDRAM帶寬計算如下:
        100MHZ×64BIT/8=800MB/S
        當然,這個計算方法是針對僅靠上升沿信號傳輸數(shù)據(jù)的SDRAM而言的,對于上升沿和下降沿都傳輸數(shù)據(jù)的DDR來說計算方法有點變化,應(yīng)該在最后乘2,因為它的傳輸效率是雙倍的,這也是DDR能夠有如此高性能的重要原因。

      那么有了這個公式,我們就可以去了解PC也好,Server也好的瓶頸以及如何判斷的方法了!
      首先要說的是,主板的前端總線,因為這個概念從我最初學計算機老師就講過,但是到現(xiàn)在也沒搞明白到底是什么意思,引一段ZOL的術(shù)語解釋好了:
      什么是前端總線:http://detail.zol.com.cn/product_param/index498.html
      引用內(nèi)容 引用內(nèi)容
      什么是總線?
      微機中總線一般有內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線。內(nèi)部總線是微機內(nèi)部各外圍芯片與處理器之間的總線,用于芯片一級的互連;而系統(tǒng)總線是微機中各插件板與系統(tǒng)板之間的總線,用于插件板一級的互連;外部總線則是微機和外部設(shè)備之間的總線,微機作為一種設(shè)備,通過該總線和其他設(shè)備進行信息與數(shù)據(jù)交換,它用于設(shè)備一級的互連。

      什么是前端總線:
      “前端總線”這個名稱是由AMD在推出K7 CPU時提出的概念,但是一直以來都被大家誤認為這個名詞不過是外頻的另一個名稱。我們所說的外頻指的是CPU與主板連接的速度,這個概念是建立在數(shù)字脈沖信號震蕩速度基礎(chǔ)之上的,而前端總線的速度指的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋捎跀?shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率,即數(shù)據(jù)帶寬=(總線頻率×數(shù)據(jù)位寬)÷8。目前PC機上所能達到的前端總線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz、1333MHz幾種,前端總線頻率越大,代表著CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸量越大,更能充分發(fā)揮出CPU的功能。現(xiàn)在的CPU技術(shù)發(fā)展很快,運算速度提高很快,而足夠大的前端總線可以保障有足夠的數(shù)據(jù)供給給CPU。較低的前端總線將無法供給足夠的數(shù)據(jù)給CPU,這樣就限制了CPU性能得發(fā)揮,成為系統(tǒng)瓶頸。

      前端總線的英文名字是Front Side Bus,通常用FSB表示,是將CPU連接到北橋芯片的總線。選購主板和CPU時,要注意兩者搭配問題,一般來說,如果CPU不超頻,那么前端總線是由CPU決定的,如果主板不支持CPU所需要的前端總線,系統(tǒng)就無法工作。也就是說,需要主板和CPU都支持某個前端總線,系統(tǒng)才能工作,只不過一個CPU默認的前端總線是唯一的,因此看一個系統(tǒng)的前端總線主要看CPU就可以。

      北橋芯片負責聯(lián)系內(nèi)存、顯卡等數(shù)據(jù)吞吐量最大的部件,并和南橋芯片連接。CPU就是通過前端總線(FSB)連接到北橋芯片,進而通過北橋芯片和內(nèi)存、顯卡交換數(shù)據(jù)。前端總線是CPU和外界交換數(shù)據(jù)的最主要通道,因此前端總線的數(shù)據(jù)傳輸能力對計算機整體性能作用很大,如果沒足夠快的前端總線,再強的CPU也不能明顯提高計算機整體速度。數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率,即數(shù)據(jù)帶寬=(總線頻率×數(shù)據(jù)位寬)÷8。目前PC機上所能達到的前端總線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz幾種,前端總線頻率越大,代表著CPU與北橋芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸能力越大,更能充分發(fā)揮出CPU的功能。現(xiàn)在的CPU技術(shù)發(fā)展很快,運算速度提高很快,而足夠大的前端總線可以保障有足夠的數(shù)據(jù)供給給CPU,較低的前端總線將無法供給足夠的數(shù)據(jù)給CPU,這樣就限制了CPU性能得發(fā)揮,成為系統(tǒng)瓶頸。顯然同等條件下,前端總線越快,系統(tǒng)性能越好。

      外頻與前端總線頻率的區(qū)別:前端總線的速度指的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋忸l是CPU與主板之間同步運行的速度。也就是說,100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號在每秒鐘震蕩一千萬次;而100MHz前端總線指的是每秒鐘CPU可接受的數(shù)據(jù)傳輸量是100MHz×64bit=6400Mbit/s=800MByte/s(1Byte=8bit)。

      通過上述了解,相信我們對總線以及前端總線已經(jīng)有了詳細的認識,那么在哪里可以看到前端總線頻率呢?一般在硬件規(guī)格里都有說明,比如說zol的報價網(wǎng)站,對于主板一般都有說明的,如果沒有明確說明前端總線是多少兆赫,可以看下最大支持的內(nèi)存頻率,一般是一樣的!
      比如我的筆記本的主板是PM45芯片,前端總線FSB最高支持1066MHz,那么主板在配有單條1066頻率的內(nèi)存時的最大帶寬就為1066MHz*64bit/8=8.5GB/S,如果兩條內(nèi)存組成雙通道的話,最高帶寬可為1066MHz*128bit/8=17GB/S,但實際上我的內(nèi)存是DDR2 800的,所以目前的帶寬只能用到800MHz*64bit/8=6.4GB/S,如下圖:


      CPU帶寬(總線帶寬):http://baike.baidu.com/view/2089.htm
      前面我們已經(jīng)有了公式了,因此我們直接用公式算就OK了
        B表示帶寬,F(xiàn)表示存儲器時鐘頻率,D表示存儲器數(shù)據(jù)總線位數(shù),則帶寬為:
        B(峰值帶寬)=F(時鐘頻率MHz)×D(總線位數(shù)bit)/8
      這里公式有了,如何查看你的CPU的時鐘頻率與位寬呢?我們可以借助CPU-Z這個小工具,額定FSB就是時鐘頻率,指令集中的32或64就是cpu的位寬,我的是EM64T,也就是64位的CPU,那么EM64T又是什么意思呢?
      引用內(nèi)容 引用內(nèi)容
      Intel的EM64T技術(shù),EM64T技術(shù)官方全名是Extended Memory 64 Tenchnology 中文解釋就是擴展64bit內(nèi)存技術(shù)。現(xiàn)在的32位奔騰 4 CPU都是采用IA-32指令集,EM64T其實就是在這個指令集的基礎(chǔ)上進行擴展,我們將它命名為IA32e。Inteln這種實現(xiàn)64位的方法其實和AMD的x86-64技術(shù)有異曲同工之妙,都是通過64位擴展指令來實現(xiàn)兼容32位和64位的運算。另外不同的是Intel的EM64T技術(shù)設(shè)定了IA-32和IA-32e兩種模式的激活程序,就是說EM64T需要滿足特定條件才會激活。

      那么我的CPU帶寬是多少?800MHz*64/8=6.4GB/S。

      內(nèi)存帶寬:http://baike.baidu.com/view/7625.htm
      引用內(nèi)容 引用內(nèi)容
      目前主流的內(nèi)存有533、667、800、1066、1333等頻率,那么他們的帶寬依次就為:
      533MHz*64bit/8=4.2GB/S
      667MHz*64bit/8=5.3GB/S
      800MHz*64bit/8=6.4GB/S(這個就是我在用的內(nèi)存了)
      1066MHz*64bit/8=8.5GB/S
      1333MHz*64bit/8=10.7GB/S


      AGP帶寬:http://baike.baidu.com/view/4204.htm
        
      引用內(nèi)容 引用內(nèi)容
      關(guān)于AGP (Accelerated Graphic Ports 或者 Advanced Graphic Ports) 是當前被已經(jīng)淘汰的圖形系統(tǒng)接口。這項技術(shù)始于十四年以前,當時的3D圖形加速技術(shù)開始流行并且迅速普及,為了使系統(tǒng)和圖形加速卡之間的數(shù)據(jù)傳輸獲得比PCI總線更高的帶寬,AGP便應(yīng)運而生。
        AGP vs PCI——理論上的較量
        AGP和PCI根本上的區(qū)別在于AGP是一個“端口”,這意味著它只能接駁一個終端而這個終端又必須是圖形加速卡。PCI則是一條總線,它可以連接許多不同種類的終端,可以是顯卡,也可以是網(wǎng)卡或者SCSI卡,還有聲卡,等等等等。所有這些不同的終端都必須共享這條PCI總線和它的帶寬,而AGP則為圖形加速卡提供了直接通向芯片組的專線,從那里它又可以通向CPU、系統(tǒng)內(nèi)存或者PCI總線。
        普通的PCI總線數(shù)據(jù)寬度為32位(bit),以33MHz的速度運行,這樣它能提供的最大帶寬就是4byte/sX33MHz=133MB/s。盡管新的PCI64/66規(guī)范提供了64位的數(shù)據(jù)寬度和66MHz的工作頻率,帶寬相應(yīng)達到了533MB/s,但它面向的是需要極高數(shù)據(jù)帶寬的I/O控制器,比如IEEE1394或者千兆位的網(wǎng)卡,目前幾乎沒有得到任何支持。AGP同樣是32位的數(shù)據(jù)寬度,但它的工作頻率從66MHz開始,這樣,按常規(guī)方法利用每個時鐘周期的下降沿傳輸數(shù)據(jù)的AGP1X規(guī)范就能提供266MB/s的帶寬,而AGP2X,通過同時利用時鐘周期的上升和下降沿傳輸數(shù)據(jù),可以達到533MB/s的帶寬,比較新的AGP4X更是把帶寬提高到了1066MB/s,而最新的AGP8X將帶寬提高到了2.12GB/s


      PCI(外設(shè)互聯(lián)標準)總線帶寬:http://baike.baidu.com/view/18562.htm#1
      PCI接口圖(下圖中畫紅圈的接口就是PCI接口);

      引用內(nèi)容 引用內(nèi)容
      PCI(Peripheral Component Interconnect)
        一種由英特爾(Intel)公司1991年推出的用于定義局部總線的標準。此標準允許在計算機內(nèi)安裝多達10個遵從PCI標準的擴展卡。最早提出的PCI總線工作在33MHz頻率之下,傳輸帶寬達到133MB/s(33MHz * 32bit/s),基本上滿足了當時處理器的發(fā)展需要。


      PCI-X總線帶寬:http://baike.baidu.com/view/351168.htm
      PCI-X接口截圖(下圖紅圈部分即為PCI-X接口):

        
      引用內(nèi)容 引用內(nèi)容
      PCI-X接口是并連的PCI總線(Peripheral Components Interconnect)的更新版本,仍采用傳統(tǒng)的總線技術(shù),不過有更多數(shù)量的接線針腳, 同時,如前所述的所有的連接裝置會共享所有可用的頻寬。
        與原先PCI接口所不同的是:一改過去的32位,PCI-X采用64位寬度來傳送數(shù)據(jù),所以頻寬自動就倍增兩倍,而擴充槽的長度當然就不可避免 的加大了,除此之外,其余的包含傳輸通訊協(xié)議、訊號和標準的接頭格式都一并兼容,好處是3.3伏特的32位PCI適配卡可以用在PCI-X擴充槽上,當然如果 你愿意,也可以將64位PCI-X適配卡接在32位PCI擴充槽上,不過,頻寬速度將會大減。
        這個總線寬度倍增的改良版本對一些專業(yè)儲存控制器,例如SCSI、iSCSI、光纖信道(Fibre Channel)、10GBit以太網(wǎng)絡(luò)和InfiniBand等其 它傳輸裝置,仍然無法提供足夠的頻寬,因此引進PCI-SIG(Special Interest Group)接口以提供數(shù)個不同速度等級,可以從PCI-X 66(Rev. 1.0b)一路 上到PCI-X 533(Rev. 2.0)規(guī)格,以下表列這些技術(shù)細節(jié):
        總線寬度 頻率速度 功能 頻寬
        PCI-X 66 64位 66MHz Hot Plugging, 3.3 V 533MB/s
        PCI-X 133 64位 133MHz Hot Plugging, 3.3 V 1.06GB/s
        PCI-X 266 64位/16位選項 133MHzDouble Data Rate Hot Plugging, 3.3 & 1.5 V, ECC supported 2.13GB/s
        PCI-X 533 64/16位選項 133MHzQuad Data Rate Hot Plugging, 3.3 & 1.5 V, ECC supported 4.26GB
        你可以看到當頻率速度到達了PCI-X 133的133MHz時候,就再也升不上去,為了讓頻寬能夠倍增,于是不惜將主存儲器及前端總線上已經(jīng)行 之有年而且路人皆知的技術(shù)搬過來,因此,PCI-X 266用上Double Data Rate技術(shù),讓每一個時鐘脈沖的上升與下降邊緣都可以傳輸數(shù)據(jù),所以有多出了一 倍的機會來傳輸數(shù)據(jù),而PCI-X 533規(guī)格更進一步采用每一個時鐘脈沖可以傳送四次(Quad Data Rate)的技術(shù),英特爾早在所有的Pentium 4和Xeon處理器 的前端總線就用上這些技術(shù)了。


      PCI-E接口帶寬:http://baike.baidu.com/view/7901.htm
      PCI-E接口圖(下圖中的紅圈部分即為PCI-接口):

        
      引用內(nèi)容 引用內(nèi)容
      PCI Express是新一代的總線接口,而采用此類接口的顯卡產(chǎn)品,已經(jīng)在2004年正式面世。早在2001年的春季“英特爾開發(fā)者論壇”上,英特爾公司就提出了要用新一代的技術(shù)取代PCI總線和多種芯片的內(nèi)部連接,并稱之為第三代I/O總線技術(shù)。隨后在2001年底,包括Intel、AMD、DELL、 IBM在內(nèi)的20多家業(yè)界主導公司開始起草新技術(shù)的規(guī)范,并在2002年完成,對其正式命名為PCI Express。
        PCI Express采用了目前業(yè)內(nèi)流行的點對點串行連接,比起PCI以及更早期的計算機總線的共享并行架構(gòu),每個設(shè)備都有自己的專用連接,不需要向整個總線請求帶寬,而且可以把數(shù)據(jù)傳輸率提高到一個很高的頻率,達到PCI所不能提供的高帶寬。相對于傳統(tǒng)PCI總線在單一時間周期內(nèi)只能實現(xiàn)單向傳輸,PCI Express的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質(zhì)量,它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。
        PCI Express的接口根據(jù)總線位寬不同而有所差異,包括X1、X4、X8以及X16(X2模式將用于內(nèi)部接口而非插槽模式)。較短的PCI Express卡可以插入較長的PCI Express插槽中使用。PCI Express接口能夠支持熱拔插,這也是個不小的飛躍。PCI Express卡支持的三種電壓分別為+3.3V、3.3Vaux以及+12V。用于取代AGP接口的PCI Express接口位寬為X16,將能夠提供5GB/s的帶寬,即便有編碼上的損耗但仍能夠提4GB/s左右的實際帶寬,遠遠超過AGP 8X的2.1GB/s的帶寬。
        PCI Express規(guī)格從1條通道連接到32條通道連接,有非常強的伸縮性,以滿足不同系統(tǒng)設(shè)備對數(shù)據(jù)傳輸帶寬不同的需求。例如,PCI Express X1規(guī)格支持雙向數(shù)據(jù)傳輸,每向數(shù)據(jù)傳輸帶寬250MB/s,PCI Express X1已經(jīng)可以滿足主流聲效芯片、網(wǎng)卡芯片和存儲設(shè)備對數(shù)據(jù)傳輸帶寬的需求,但是遠遠無法滿足圖形芯片對數(shù)據(jù)傳輸帶寬的需求。 因此,必須采用PCI Express X16,即16條點對點數(shù)據(jù)傳輸通道連接來取代傳統(tǒng)的AGP總線。PCI Express X16也支持雙向數(shù)據(jù)傳輸,每向數(shù)據(jù)傳輸帶寬高達4GB/s,雙向數(shù)據(jù)傳輸帶寬有8GB/s之多,相比之下,目前廣泛采用的AGP 8X數(shù)據(jù)傳輸只提供2.1GB/s的數(shù)據(jù)傳輸帶寬。
        盡管PCI Express技術(shù)規(guī)格允許實現(xiàn)X1(250MB/秒),X2,X4,X8,X12,X16和X32通道規(guī)格,但是依目前形式來看,PCI Express X1和PCI Express X16將成為PCI Express主流規(guī)格,同時芯片組廠商將在南橋芯片當中添加對PCI Express X1的支持,在北橋芯片當中添加對PCI Express X16的支持。除去提供極高數(shù)據(jù)傳輸帶寬之外,PCI Express因為采用串行數(shù)據(jù)包方式傳遞數(shù)據(jù),所以PCI Express接口每個針腳可以獲得比傳統(tǒng)I/O標準更多的帶寬,這樣就可以降低PCI Express設(shè)備生產(chǎn)成本和體積。另外,PCI Express也支持高階電源管理,支持熱插拔,支持數(shù)據(jù)同步傳輸,為優(yōu)先傳輸數(shù)據(jù)進行帶寬優(yōu)化。
        在兼容性方面,PCI Express在軟件層面上兼容目前的PCI技術(shù)和設(shè)備,支持PCI設(shè)備和內(nèi)存模組的初始化,也就是說目前的驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)無需推倒重來,就可以支持PCI Express設(shè)備。PCI Express是新一代能夠提供大量帶寬和豐富功能以實現(xiàn)令人激動的新式圖形應(yīng)用的全新架構(gòu)。PCI Express可以為帶寬渴求型應(yīng)用分配相應(yīng)的帶寬,大幅提高中央處理器(CPU)和圖形處理器(GPU)之間的帶寬。對最終用戶而言,他們可以感受影院級圖象效果,并獲得無縫多媒體體驗。
        PCI Express采用串行方式傳輸Data。它和原有的ISA、PCI和AGP總線不同。這種傳輸方式,不必因為某個硬件的頻率而影響到整個系統(tǒng)性能的發(fā)揮。當然了,整個系統(tǒng)依然是一個整體,但是我們可以方便的提高某一頻率低的硬件的頻率,以便系統(tǒng)在沒有瓶頸的環(huán)境下使用。以串行方式提升頻率增進效能,關(guān)鍵的限制在于采用什么樣的物理傳輸介質(zhì)。目前人們普遍采用銅線路,而理論上銅這個材質(zhì)可以提供的傳輸極限是10 Gbps。這也就是為什么PCI Express的極限傳輸速度的答案。
        因為PCI Express工作模式是一種稱之為“電壓差式傳輸”的方式。兩條銅線,通過相互間的電壓差來表示邏輯符號0和1。以這種方式進行資料傳輸,可以支持極高的運行頻率。所以在速度達到10Gbps后,只需換用光纖(Fibre Channel)就可以使之效能倍增。
        PCI Express是下一階段的主要傳輸總線帶寬技術(shù)。然而,GPU對總線帶寬的需求是子系統(tǒng)中最高的,顯而易見的是,視頻在PCI Express應(yīng)占有一定的分量。顯然,PCI Express的提出,并非是總線形式的一個結(jié)束。恰恰相反,其技術(shù)的成熟仍舊需要這個時間。當然了,趁這個時間,那些芯片、主板、視頻等廠家是否能出來支持是PCI Express發(fā)展的關(guān)鍵。不過,至今依然被看好的AGP8X的性能與PCI Express在性能上的差距雖然不是太明顯,但是隨著PCI Express的完善,其差距將是不言而喻的。
        PCI-Express是最新的總線和接口標準,它原來的名稱為“3GIO”,是由英特爾提出的,很明顯英特爾的意思是它代表著下一代I/O接口標準。交由PCI-SIG(PCI特殊興趣組織)認證發(fā)布后才改名為“PCI-Express”。這個新標準將全面取代現(xiàn)行的PCI和AGP,最終實現(xiàn)總線標準的統(tǒng)一。它的主要優(yōu)勢就是數(shù)據(jù)傳輸速率高,目前最高可達到10GB/s以上,而且還有相當大的發(fā)展?jié)摿ΑCI Express也有多種規(guī)格,從PCI Express 1X到PCI Express 16X,能滿足現(xiàn)在和將來一定時間內(nèi)出現(xiàn)的低速設(shè)備和高速設(shè)備的需求。能支持PCI Express的主要是英特爾的i915和i925系列芯片組。當然要實現(xiàn)全面取代PCI和AGP也需要一個相當長的過程,就象當初PCI取代ISA一樣,都會有個過渡的過程。
        PCI Express x16 插槽
        PCI Express x1 插槽
        PCIe的規(guī)范主要是為了提升電腦內(nèi)部所有總線的速度,因此頻寬有多種不同規(guī)格標準,其中PCIe x16是專為顯卡所設(shè)計的部分。AGP的資料傳輸效率最高為2.1GB/s,不過對上PCIe x16的8GB/s,很明顯的就分出勝負,但8GB/s只有指資料傳輸?shù)睦硐胫担⒉皇鞘褂肞CIe接口的顯示卡,就能夠有突飛猛進的效能表現(xiàn),實際的測試數(shù)據(jù)上并不會有這么大的差異存在。


      SATA接口:http://baike.baidu.com/view/14194.htm
      SATA接口圖:

      引用內(nèi)容 引用內(nèi)容
      SATA的全稱是Serial Advanced Technology Attachment(串行高級技術(shù)附件,一種基于行業(yè)標準的串行硬件驅(qū)動器接口),是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盤接口規(guī)范。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會正式確立了Serial ATA 1.0規(guī)范,在當年的IDF Fall 大會上,Seagate宣布了Serial ATA 1.0標準,正式宣告了SATA規(guī)范的確立。

        2002年,雖然串行ATA的相關(guān)設(shè)備還未正式上市,但Serial ATA委員會已搶先確立了Serial ATA 2.0規(guī)范。SATA規(guī)范將硬盤的外部傳輸速率理論值提高到了150MB/s,比PATA標準ATA/100高出50%,比ATA/133也要高出約13%,而隨著未來后續(xù)版本的發(fā)展,SATA接口的速率還可擴展到2X和4X(300MB/s和600MB/s)。從其發(fā)展計劃來看,未來的SATA也將通過提升時鐘頻率來提高接口傳輸速率,讓硬盤也能夠超頻。
        SATA接口需要硬件芯片的支持,例如Intel ICH5(R)、VIA VT8237、nVIDIA的MCP RAID和SiS964,如果主板南橋芯片不能直接支持的話,就需要選擇第三方的芯片,例如Silicon Image 3112A芯片等,不過這樣也就會產(chǎn)生一些硬件性能的差異,并且驅(qū)動程序也比較繁雜。
        SATA的優(yōu)勢:支持熱插拔 ,傳輸速度快,執(zhí)行效率高 使用SATA(Serial ATA)口的硬盤又叫串口硬盤,是未來PC機硬盤的趨勢。Serial ATA采用串行連接方式,串行ATA總線使用嵌入式時鐘信號,具備了更強的糾錯能力,與以往相比其最大的區(qū)別在于能對傳輸指令(不僅僅是數(shù)據(jù))進行檢查,如果發(fā)現(xiàn)錯誤會自動矯正,這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴4薪涌谶€具有結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔的優(yōu)點。
        串口硬盤是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤接口類型,由于采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)而知名。相對于并行ATA來說,就具有很多的優(yōu)勢。首先,Serial ATA以連續(xù)串行的方式傳送數(shù)據(jù),一次只會傳送1位數(shù)據(jù)。這樣能減少SATA接口的針腳數(shù)目,使連接電纜數(shù)目變少,效率也會更高。實際上,Serial ATA 僅用四支針腳就能完成所有的工作,分別用于連接電纜、連接地線、發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù),同時這樣的架構(gòu)還能降低系統(tǒng)能耗和減小系統(tǒng)復雜性。其次,Serial ATA的起點更高、發(fā)展?jié)摿Ω螅琒erial ATA 1.0定義的數(shù)據(jù)傳輸率可達150MB/s,這比最快的并行ATA(即ATA/133)所能達到133MB/s的最高數(shù)據(jù)傳輸率還高,而在Serial ATA 2.0的數(shù)據(jù)傳輸率達到300MB/s,最終SATA將實現(xiàn)600MB/s的最高數(shù)據(jù)傳輸率。
        SATA的物理設(shè)計,可說是以Fibre Channel(光纖通道)作為藍本,所以采用四芯接線;需求的電壓則大幅度減低至250mV(最高500mV),較傳統(tǒng)并行ATA接口的5V少上20倍!因此,廠商可以給Serial ATA硬盤附加上高級的硬盤功能,如熱插拔(Hot Swapping)等。更重要的是,在連接形式上,除了傳統(tǒng)的點對點(Point-to-Point)形式外,SATA還支持“星形”連接,這樣就可以給RAID這樣的高級應(yīng)用提供設(shè)計上的便利;在實際的使用中,SATA的主機總線適配器(HBA,Host Bus Adapter)就好像網(wǎng)絡(luò)上的交換機一樣,可以實現(xiàn)以通道的形式和單獨的每個硬盤通訊,即每個SATA硬盤都獨占一個傳輸通道,所以不存在象并行ATA那樣的主/從控制的問題。
        Serial ATA規(guī)范不僅立足于未來,而且還保留了多種向后兼容方式,在使用上不存在兼容性的問題。在硬件方面,Serial ATA標準中允許使用轉(zhuǎn)換器提供同并行ATA設(shè)備的兼容性,轉(zhuǎn)換器能把來自主板的并行ATA信號轉(zhuǎn)換成Serial ATA硬盤能夠使用的串行信號,目前已經(jīng)有多種此類轉(zhuǎn)接卡/轉(zhuǎn)接頭上市,這在某種程度上保護了原有投資,減小了升級成本;在軟件方面,Serial ATA和并行ATA保持了軟件兼容性,這意味著廠商絲毫也不必為使用Serial ATA而重寫任何驅(qū)動程序和操作系統(tǒng)代碼。
        另外,Serial ATA接線較傳統(tǒng)的并行ATA(Paralle ATA)接線要簡單得多,而且容易收放,對機箱內(nèi)的氣流及散熱有明顯改善。而且,SATA硬盤與始終被困在機箱之內(nèi)的并行ATA不同,擴充性很強,即可以外置,外置式的機柜(JBOD)不單可提供更好的散熱及插拔功能,而且更可以多重連接來防止單點故障;由于SATA和光纖通道的設(shè)計如出一轍,所以傳輸速度可用不同的通道來做保證,這在服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲上具有重要意義。
        Serial ATA相較并行ATA可謂優(yōu)點多多,將成為并行ATA的廉價替代方案。并且從并行ATA過渡到Serial ATA也是大勢所趨,應(yīng)該只是時間問題。相關(guān)廠商也在大力推廣SATA接口,例如Intel的ICH6系列南橋芯片相較于ICH5系列南橋芯片,所支持的SATA接口從2個增加到了4個,而并行ATA接口則從2個減少到了1個;nVidia的nForce4系列芯片組已經(jīng)支持SATA II即Serial ATA 2.0,而且三星已經(jīng)采用Marvell 88i6525 SOC芯片開發(fā)新一代的SATA II接口硬盤,并在2005年初推出。
        2007年制定了SATA2及SATA2.5標準,速度達到3000Mbps(理論上等同于375MB/s )
        友情提示:基于本人親身體會,發(fā)現(xiàn)SATA硬盤缺點明顯,在大多數(shù)主板上對超頻非常敏感,基本上一超頻主板就無法識別SATA硬盤,因此奉勸那些超頻玩家,買SATA硬盤時一定要確認你的主板支持鎖定PCI-E/SATA,否則很可能出現(xiàn)一超頻就無法識別硬盤的情況。
        SATA拔插損壞的,一般都是不注意造成的,人為原因居多,當然也有用料太爛或者設(shè)計原因造成的,不過還是建議大家多看多細心,特別是拔有卡扣的SATA線時.


      了解了以上內(nèi)容以后,相信你就知道之前的一些誤區(qū)了:
      比如我之前遇到的PCI接口的Raid卡,測速只有90MB/S;
      比如我之前聽到的多PCI接口網(wǎng)卡分流,負載;
      比如將來要了解到的SATA3.0標準等等;

      這里再介紹大家一個軟件,HWINFO32,這個軟件可以幫助大家詳細了解硬件的情況;














      HWINFO32下載地址:http://www./soft/9199.html

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