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sata协议传输速率
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sata协议传输速率
篇一:
硬盘接口协议
工作站:
硬盘类型
目前用于工作站系统的硬盘根据接口不同,主要有ide(integrateddriveelectronics)硬盘、scsi(smallcomputersysteminterface)硬盘、Fc(Fiberchannel)接口硬盘以及sata(srialata)硬盘。
硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件,作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。
不同的硬盘接口决定着硬盘与控制器之间的连接速度,在整个系统中,硬盘接口的性能高低对磁盘阵列整体性能有直接的影响,因此了解一款磁盘阵列的硬盘接口往往是衡量这款产品的关键指标之一。
存储系统中目前普遍应用的硬盘接口主要包括sata、scsi、sas和Fc等,此外ata硬盘在sata硬盘出现前也在一些低端存储系统里被广泛使用。
每种接口协议拥有不同的技术规范,具备不同的传输速度,其存取效能的差异较大,所面对的实际应用和目标市场也各不相同。
同时,各接口协议所处于的技术生命阶段也各不相同,有些已经没落并面临淘汰,有些则前景光明,但发展尚未成熟。
那么经常困扰客户的则是如何选择合适类型阵列,既可以满足应用的性能要求,又可以降低整体投资成本。
现在,我们将带您了解目前常见的硬盘接口技术的差异与特点,从而帮助您选择适合自身需求的最佳方案。
ata,在并行中没落
ata(atattachment)接口标准是ide(integrateddriveelectronics)硬盘的特定接口标准。
自问世以来,一直以其价廉、稳定性好、标准化程度高等特点,深得广大中低端用户的青睐,甚至在某些高端应用领域,如服务器应用中也有一定的市场。
ata规格包括了ata/atapi-6其中ultraata100兼容以前的ata版本,在40-pin的连接器中使用标准的16位并行数据总线和16个控制信号。
最早的接口协议都是并行ata(paralleata)接口协议。
pata接口一般使用16-bit数据总线,每次总线处理时传送2个字节。
pata接口一般是100mbytes/sec带宽,数据总线必须锁定在50mhz,为了减小滤波设计的复杂性,pata使用ultra总线,通过“双倍数据比率”或者2个边缘(上升沿和下降沿)时钟机制用来进行dma传输。
这样在数据滤波的上升沿和
下降沿都采集数据,就降低一半所需要的滤波频率。
这样带宽就是:
25mhz时钟频率x2双倍时钟频率x16位/每一个边缘/8位/每个字节=100mbytes/sec。
在过去的20年中,pata成为ata硬盘接口的主流技术。
但随着cpu时钟频率和内存带宽的不断提升,pata逐渐显现出不足来。
一方面,硬盘制造技术的成熟使ata硬盘的单位价格逐渐降低,另一方面,由于采用并行总线接口,传输数据和信号的总线是复用的,因此传输速率会受到一定的限制。
如果要提高传输的速率,那么传输的数据和信号往往会产生干扰,从而导致错误。
pata的技术潜力似乎已经走到尽头,在当今的许多大型企业中,pata现有的传输速率已经逐渐不能满足用户的需求。
人们迫切期待一种更可靠、更高效的接口协议来替代pata,在这种需求的驱使下,串行(serial)ata总线接口技术应运而生,直接导致了传统pata技术的没落。
sata,在低端徘徊
pata曾经在低端的存储应用中有过光辉的岁月,但由于自身的技术局限性,逐步被串行总线接口协议(serialata,sata)所替代。
sata以它串行的数据发送方式得名。
在数据传输的过程中,数据线和信号线独立使用,并且传输的时钟频率保持独立,因此同以往的pata相比,sata的传输速率可以达到并行的30倍。
可以说:
sata技术并不是简单意义上的pata技术的改进,而是一种全新的总线架构。
从总线结构上,sata使用单个路径来传输数据序列或者按照bit来传输,第二条路径返回响应。
控制信息用预先定义的位来传输,并且分散在数据中间,以打包的格式用开/关信号脉冲发送,这样就不需要另外的传输线。
sata带宽为16-bit。
并行ultraata总线每个时钟频率传输16bit数据,而sata仅传输1bit,但是串行总线可以更高传输速度来弥补串行传输的损失。
sata将会引入1500mbits/sec带宽或者1.5gbits/sec带宽。
由于数据用8b/10b编码,有效的最大传输峰值是150mbytes/sec。
目前能够见到的有sata-1和sata-2两种标准,对应的传输速度分别是150mb/s和300mb/s。
从速度这一点上,sata已经远远把pata硬盘甩到了后面。
其次,从数据传输角度上,sata比pata抗干扰能力更强。
从sata委员会公布的资料来看,到20xx年,在第三代串行ata技术中,个人电脑存储系统将具有最高达600mb/s的数据带宽。
此外,串口的数据线由于只采用了四针结构,因此相比较起并口安装起来更加便捷,更有利于缩减机箱内的线缆,有利散热。
虽然厂商普遍宣称sata支持热插拔,但实际上,sata在硬盘损坏的时候,不能像scsi/sas和Fc硬盘一样,显示具体损坏的硬盘,这样热插拔功能实际上形同虚设。
同时,尽管sata在诸多性能上远远优越于pata,甚至在某些单线程任务的测试中,表现出了不输于scsi的性能,然而它的机械底盘仍然为低端应用设计的,在面对大数据吞吐量或者多线程的传输任务时,相比scsi硬盘,仍然显得力不从心。
除了速度之外,在多线程数据读取时,硬盘磁头频繁地来回摆动,使硬盘过热是sata需要克服的缺陷。
正是因为这些技术上致命的缺陷,导致目前为止,sata还只能在低端的存储应用中徘徊。
scsi,中端存储的主流之选
scsi(smallcomputersysteminterface)是一种专门为小型计算机系统设计的存储单元接口模式,通常用于服务器承担关键业务的较大的存储负载,价格也较贵。
scsi计算机可以发送命令到一个scsi设备,磁盘可以移动驱动臂定位磁头,在磁盘介质和缓存中传递数据,整个过程在后台执行。
这样可以同时发送多个命令同时操作,适合大负载的i/o应用。
在磁盘阵列上的整体性能也大大高于基于ata硬盘的阵列。
scsi规范发展到今天,已经是第六代技术了,从刚创建时候的scsi(8bit)到今天的ultra320scsi,速度从1.2mb/s到现在的320mb/s有了质的飞跃。
目前的主流scsi硬盘都采用了ultra320scsi接口,能提供320mb/s的接口传输速度。
scsi硬盘也有专门支持热拔插技术的sca2接口(80-pin),与scsi背板配合使用,就可以轻松实现硬盘的热拔插。
目前在工作组和部门级服务器中,热插拔功能几乎是必备的。
相比ata硬盘,scsi体现出了更适合中、高端存储应用的技术优势:
首先scsi相对于ata硬盘的接口支持数量更多。
一般而言,ata硬盘采用ide插槽与系统连接,而每ide插槽即占用一个iRq(中断号),而每两个ide设备就要占用一个ide能道,虽然附加ide控制卡等方式可以增加所支持的ide设备数量,但总共可连接的ide设备数最多不能超过15个。
而scsi的所有设备只占用一个中断号(iRq),因此它支持的磁盘扩容量要比ata更为巨大。
这个优点对于普通用户而言并不具备太大的吸引力,但对于企业存储应用则显得意义非凡,某些企业需要近乎无节制地扩充磁盘系统容量,以满足网络存储用户的需求。
其次:
scsi的带宽很宽,ultra320scsi能支持的最大总线速度为320mb/s,虽然这只是理论值而已,但在实际数据传输率方面,最快ata/sata的硬盘相比scsi硬盘无论在稳定性和传输速率上,都有一定的差距。
不过如果单纯从速度的角度来看,用户未必需要选择scsi硬盘,Raid技术可以更加有效地提高磁盘的传输速度。
最后、scsi硬盘cpu占用率低、并行处理能力强。
在ata和sata硬盘虽然也能实现多用户同时存取,但当并行处理人数超过一定数量后,ata/sata硬盘就会暴露出很大的i/o缺陷,传输速率有大幅下降。
同时,硬盘磁头的来回摆动,也造成硬盘发热不稳定的现象。
对于scsi而言,它有独立的芯片负责数据处理,当cpu将指令传输给scsi后,随即去处理后续指令,其它的相关工作就交给scsi控制芯片来处理;当scsi“处理器”处理完毕后,再次发送控制信息给cpu,cpu再接着进行后续工作,因此不难想像scsi系统对cpu的占用率很低,而且scsi硬盘允许一个用户对其进行数据传输的同时,另一位用户同时对其进行数据查找,这就是scsi硬盘并行处理能力的体现。
scsi硬盘较贵,但是品质性能更高,其独特的技术优势保障scsi一直在中端存储市场占据中流砥柱的地位。
普通的ata硬盘转速是5400或者7200Rpm;scsi硬盘是10000或者15000Rpm,scsi硬盘的质保期可以达到5年,平均无故障时间达到1,200,000小时。
然而对于企业来说,尽管scsi在传输速率和容错性上有极好的表现,但是它昂贵的价格使得
用户望而却步。
而下一代scsi技术sas的诞生,则更好的兼容了性能和价格双重优势。
sas,接口协议的明日帝国
sas是serialattachedscsi的缩写,即串行连接scsi。
和现在流行的serialata(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是新一代的scsi技术,同sata之于pata的革命意义一样,sas也是对scsi技术的一项变革性发展。
它既利用了已经在实践中验证的scsi功能与特性,又以此为基础引入了sas扩展器。
sas可以连接更多的设备,同时由于它的连接器较小,sas可以在
3.5英寸或更小的2.5英寸硬盘驱动器上实现全双端口,这种功能以前只在较大的3.5英寸光纤通道硬盘驱动器上能够实现。
这项功能对于高密度服务器如刀片服务器等需要冗余驱动器的应用非常重要。
为保护用户投资,sas的接口技术可以向下兼容sata。
sas系统的背板(backplane)既可以连接具有双端口、高性能的sas驱动器,也可以连接高容量、低成本的sata驱动器。
过去由于scsi、ata分别占领不同的市场段,且设备间共享带宽,在接口、驱动、线缆等方面都互不兼容,造成用户资源的分散和孤立,增加了总体拥有成本。
而现在,用户即使使用不同类型的硬盘,也不需要再重新投资,对于企业用户投资保护来说,实在意义非常。
但需要注意的是,sata系统并不兼容sas,所以sas驱动器不能连接到sata背板上。
sas使用的扩展器可以让一个或多个sas主控制器连接较多的驱动器。
每个扩展器可以最多连接128个物理连接,其中包括其它主控连接,其它sas扩展器或硬盘驱动器。
这种高度可扩展的连接机制实现了企业级的海量存储空间需求,同时可以方便地支持多点集群,用于自动故障恢复功能或负载平衡。
目前,sas接口速率为3gbps,其sas扩展器多为12端口。
不久,将会有6gbps甚至12gbps的高速接口出现,并且会有28或36端口的sas扩展器出现以适应不同的应用需求。
其实际使用性能足于光纤媲美。
sas虽然脱胎于scsi,但由于其突出的适于高端应用的性能优势,更普遍把sas与光纤技术进行比较。
由于sas由scsi发展而来,在主机端会有众多的厂商兼容。
sas采用了点到点的连接方式,每个sas端口提供3gb带宽,传输能力与4gb光纤相差无几,这种传输方式不仅提高了高可靠性和容错能力,同时也增加了系统的整体性能。
在磁盘端,sas协议的交换域能够提供16384个节点,而光纤环路最多提供126个节点。
而兼容sata磁盘所体现的扩展性是sas的另一个显著优点,针对不同的业务应用范围,在磁盘端用户可灵活选择不同的存储介质,按需降低了用户成本。
在sas接口享有种种得天独厚的优势的同时,sas产品的成本从芯片级开始,都远远低于Fc,而正是因为sas突出的性价比优势,使sas在磁盘接口领域,给光纤存储带来极大的威胁。
目前已经有众多的厂商推出支持sas磁盘接口协议的产品,虽然目前尚未在用户层面普及,但sas产品部落已经初具规模。
sas成为下一代存储的主流接口标准,成就磁盘接口协议的明日辉煌已经可以预见。
Fc,高端应用的基石
光纤通道标准已经被美国国家标准协会(ansi)采用,是业界标准接口。
通常人们认为它是系统与系统或者系统与子系统之间的互连架构,它以点对点(或是交换)的配置方式在系统之间采用了光缆连接。
当然,当初人们就是这样设想的,在众多为它制订的协议中,只有ipi(智能外设接口)和ip(网际协议)在这些配置里是理想的。
后来光纤通道的发展囊括了电子(非光学)实现,并且可以用成本相对较低的方法将包括硬盘在内的许多设备连接到主机端口。
对这个较大的光纤通道标准集有一个补充称为光纤通道仲裁环(Fc-al)。
Fc-al使光纤通道能够直接作为硬盘连接接口,为高吞吐量性能密集型系统的设计者开辟了一条提高i/o性能水平的途径。
目前高端存储产品使用的都是Fc接口的硬盘。
Fc硬盘名称由于通过光学物理通道进行工作,因此起名为光纤硬盘,现在也支持铜线物理通道。
就像是ieee-1394,Fibrechannel实际上定义为scsi-3标准一类,属于scsi的同胞兄弟。
作为串行接口Fc-al峰值可以达到2gbits/s甚至是4gbits/s。
而且通过光学连接设备最大传输距离可以达到10km。
通过Fc-loop可以连接127个设备,也就是为什么基于Fc硬盘的存储设备通常可以连接几百颗甚至千颗硬盘提供大容量存储空间。
关于光纤硬盘以其的优越的性能、稳定的传输,在企业存储高端应用中担当重要角色。
业界普遍关注的焦点在于光纤接口的带宽。
最早普及使用的光纤接口带宽为1gb,随后2gb带宽光纤产品统治市场已经长达三年时间。
现在最
新的带宽标准是4gb,目前普遍厂商都已经推出4gb相关新品,gartner则预言4gb光纤产品在未来2年将以300%的年复合成长率快速增长,并在20xx年取代2gb光纤成为市场主流。
对于这份报告提出的观点,业界的看法不一。
有的人认为,2gb光纤信道正式取代1gb也不过才不到3年的时间,供货商又紧接着推出4gb的产品,企业的接受度令人存疑。
另一方面,磁盘接口端sas技术的兴起,和主机接口端iscsi技术的发展,也给光纤存储的发展带来不小的压力。
事实上,4gb光纤信道传输协议早在20xx年就已经通过美国国家标准协会(ansi)的光纤信道实体接口(Fibrechannel-physicalinterfaces,简称Fc-pi)规范,而与此同时,10gb光纤标准也在同一年发表,但由于10gb光纤并不具备向下兼容的能力,用户如果希望升级到10gb光纤平台,则必须更换所有基础设施,成本过于昂贵,一直无人问津。
相较之下,4gb是以2gb为基础延伸的传输协议,可以向下兼容1gb和2gb,所使用的光纤线材、连接端口也都相同,意味着使用者在导入4gb设备时,不需为了兼容性问题更换旧有的设备,不但可以保护既有的投资,也可以采取渐进式升级的方式,逐步淘汰旧有的2gb设备。
而目前,各存储厂商推出的4gb光纤新品与2gb光纤产品已无价格差距,用户可在相差不多的情况下购买到4gb光纤产品,从这个意义来说,4gb光纤产品的普及也是指日可待。
随需而变灵活选择
网络存储设备目前大致可分为3类,即高端、中端和近线(near-line)。
目前,高端存储产品主要应用的是光纤通道硬盘,应用于关键数据的大容量实时存储。
中端存储设备则主要
篇二:
各类总线的传输速率
各类总线传输速率
1.usb总线
usb1.1:
-------低速模式(lowspeed):
1.5mbps
-------全速模式(fullspeed):
12mbps
usb2.0:
向下兼容。
增加了高速模式,最大速率480mbps。
-------高速模式(highspeed):
25~480mbps
usb3.0:
向下兼容。
-------superspeed:
理论上最高达4.8gbps,实际中,也就是highspeed的10倍左右。
2.uaRt
Rs232:
传输速率一般不超过20kbps,速率低,抗干扰能力差,Rs-232c能传输的最大距离不超过15m(50英尺)。
Rs422:
定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10mbps,传输距离延长到4000英尺(速率低于100kbps时),并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。
Rs-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为tia/eia-422-a标准。
Rs485:
增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩
展了总线共模范围,后命名为tia/eia-485-a标准。
最高传输速率10mbps,抗干扰能力强,可以传距离1.5km。
平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kbps速率以下,才可能使用规定最长的电缆长度。
只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。
一般100米长双绞线最大传输速率仅为1mbps。
3.spi总线
全双工通信,传输速率可达几mbps水平,比i2c快。
4.i2c总线:
半双工,只有2根线。
数据线和时钟线。
--------标准速度:
100kbps
--------快速模式:
400kbps
--------高速模式:
3.4mbps
4.ethernet,也就是通常的网速。
--------早期的以太网传输速率只有10mbps。
--------百兆网:
理论上最大100mbps。
--------千兆网:
理论上最大1gbps。
5.sd总线:
最高能达10mbps。
6.sata接口:
--------sata1.0:
理论传输速度是150mb/s(或者1.5gb/s),实际也就30mbps。
--------sata2.0:
300mbps,即3gbps。
实际也就80mbps。
--------sata3.0:
600mbps,即6gbps。
--------esata:
理论传输速度可达到1.5gbps或3gbps。
7.pci总线
--------pci:
32位,33mhz时钟频率,速率是33*4=133mbps,即1gbps。
--------pci2.1:
64位,66mhz时钟频率来说:
速率是66*8=528mbps,即4gbps。
8.pci-e:
pciexpress总线频率2500mhz,这是在100mhz的基准频率通过锁相环振荡器(phaselockloop,pll)达到的。
串行总线带宽(mb/s)=串行总线时钟频率(mhz)*串行总线位宽(bit/8=b)*串行总线管线*编码方式*每时钟传输几组数据(cycle)
------pciexpressx1总线位宽是1位,总线频率2500mhz,串行总线管线是1条,每时钟传输2组数据,编码方式为8b/10b,
它的带宽为476.84mb/s,即3814.7mbps。
(带宽是pci的3.75倍。
)
公式是2500000000(hz)*1/8(bit)*1(条管线)*8/10(bit)*2(每时钟传输2组数据)=500000000b/s=476.8371582mb/s,即3814.6972656mbps。
下面给出其它类型组合的带宽。
------pciexpressx2的带宽为953.68mb/s,即7629.4mbps。
(此模式仅用于主板内部接口而非插槽模式)
------pciexpressx4的带宽为1907.36mb/s,即15258.9mbps。
------pciexpressx8的带宽为3814.72mb/s,即30517.8mbps。
------pciexpressx16的带宽为7629.44mb/s,即61035.5mbps。
(带宽是agp8x的3.75倍。
)
------pciexpressx32的带宽为15258.88mb/s,即122071mbps。
9.can:
can总线是德国bosch公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。
can总线特点:
(1)数据通信没有主从之分,任意一个节点可以向任何其他(一个或多个)节点发起数据通信,靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序,高优先级节点信息在134μs通信;
(2)多个节点同时发起通信时,优先级低的避让优先级高的,不会对通信线路造成拥塞;
(3)通信距离最远可达10km(速率低于5kbps)速率可达到1mbps(通信距离小于40m);
(4)can总线传输介质可以是双绞线,同轴电缆。
can总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量,实时性要求比较高,多主多从或者各个节点平等的现场中使用。
can总线是一种现场总线,优点大概有:
稳定可靠,连线简单(就两根线),组网消费低,速度比串口快,能长距离传输等等,缺点就是速度比以太网网速慢(长距离传输更慢),网络中传输不能像网络的ip地址一样可以简单的随意点对点,组播和广播的发送(注意可以设置发送的帧id和can设备的验收码来实现,有点儿麻烦和不够灵活)
篇三:
sata接口定义
sata接口定义
sata是serialata的缩写,即串行ata。
20xx年,由intel、apt、dell、ibm、希捷、迈拓这几大厂商组成的serialata委员会正式确立了serialata1.0规范,20xx年确立了serialata2.0规范。
serialata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,还具有结构简单、支持热插拔的优点。
目前已经成了桌面硬盘的主力接口。
一、SATA数据和电源接口图:
二、电源内部联接图:
三、电源和数据线接口定义图:
(借用了
用地址:
别人的,引
)
四、SATA接口定义描述:
1、SATA数据接口定义:
1gndground(接地,一般和负极相连)
2atransmit(数据发送正极信号接口)
3a-transmit(数据发送负极信号接口
4gndground(接地,一般和负极相连)
5b-Receive(数据接收负极信号接口)-
6bReceive(数据接收正极信号接口)
7gndground(接地,一般和负极相连)
2、电源接口定义:
01V333.3vpower(直流3.3V正极电源针脚)
02V333.3vpower(直流3.3V正极电源针脚)
03V333.3vpower,pre-charge,2ndmate(直流3.3V正
极电源针脚,预充电,与第二路配对)
04ground1stmate(接地,一般和负极相连,与第1路
配对)
05ground2ndmate(接地,一般和负极相连,与第2
路配对)
06ground3rdmate(接地,一般和负极相连,与第3
路配对)
07V55vpower,pre-charge,2ndmate(直流5V正极电
源针脚,预充电,与第二路配对)
08V55vpower(直流5V正极电源针脚)
09V55vpowe
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