目前大多數系統都使用并行物理接口標準連接系統總線與硬盤存儲設備，不過硬盤驅動器生產商和系統設計人員正著手開發串行接口技術以替代并行物理接口標準。2003年，存儲驅動器技術在并行接口向串行接口的轉換上又邁進了一大步，取得一些重大成就，加快了這種已有幾十年歷史的接口技術的轉化。新型串行接口技術可能引發一場硬盤驅動器設計的革命，同時它還將擴展其服務的存儲市場。本文將介紹串行接口標準及其應用上的優點。

 

除了大幅增加數據傳輸速度外，串行技術還有另外一些優點，如在IC封裝、線纜鋪設、功耗及其它重要系統性能等方面。它還可以使存儲設備OEM通過更通暢、更簡單的接口標準實現存儲解決方案，從而提供更快的數據連接。

 

據業內分析公司IDC預測，在未來幾年內，使用串行接口的硬盤驅動器數量將急劇上升，到2006年它將占據全球70%的驅動器市場。基于串行接口的存儲解決方案不僅可提高連接速度，而且還能降低企業系統的成本。IC供應商應充分利用市場轉機，尋找經濟高效的途徑以支持這些新的接口方案。

 

 

串行接口開發目的

多年以來，硬盤驅動器接口技術一直被兩大并行標準所主宰，分成明顯不同的市場陣營。一種是ATA接口(也稱作ATA/ATAPI或IDE接口)，它是一個16位并行接口，連接線纜有80個接頭，線纜長18英寸，寬3英寸，每通道可驅動兩臺設備，最高數據傳輸速率為100Mbps。由于性能和連接上的限制，ATA使用范圍主要局限于臺式電腦和移動存儲應用。

 

另一種稱為小型計算機系統接口(SCSI)，是一種具有更高帶寬的方案，用于高端企業存儲應用。它是一種16位并行LVDS接口，每個通道可支持16個驅動器，線纜長度12米，有80個接頭，速度可以達到320Mbps。

 

現在絕大多數系統都是安裝這樣的并行HDD接口，但它們卻存在著根本的性能局限。由于一些電氣問題(如信號偏移、語音串擾、地反彈及5V容差等)限制了數據傳輸速率和距離，所以ATA和SCSI給設計帶來很多難題。此外，并行接口要求大量信號線和地線，這意味著芯片封裝、PCB走線以及連接器、電纜和機箱整體設計都比較困難。最后，半雙工操作的局限性使并行接口結構無法滿足未來系統性能和成本要求。為了克服并行接口的局限性，硬盤存儲廠商為下一代硬盤驅動器開發出了串行接口標準。

 

串行接口具有幾項優點。首先，它是一個4線接口，基于兩個差分信號對(發射和接收)，信號內部帶有時鐘，從而簡化了時序操作。此外，這種接口對引腳需求量較少，因此能夠增加可集成的端口數量，并簡化PCB走線、電纜和連接器設置。這種接口電纜比粗大的并行電纜要細，節省了設備內部空間。低壓差分信號可與先進的半導體工藝匹配，使設計更加簡單，并可支持批量生產。與共享(總線式)媒介設計不同，串行接口采用點到點連接，可為每個設備提供全接口帶寬。

 

串行接口標準

 

1.臺式、移動設備和消費電子產品串行ATA(SATA)是新的物理存儲接口標準，可以兼容并替代并行ATA接口軟件。支持SATA1.0標準的硬盤驅動器數據傳輸速度為150Mbps，這比并行ATA100Mbps速度提高了50%。

 

2001年，行業協會“串行ATA工作小組”制訂了SATA1.0接口技術規范。SATA是根據人們設想中未來硬盤驅動技術而創建的，它提供了具體的性能發展規劃，SATA2.0支持300Mbps傳輸速率，SATA3.0支持600Mbps傳輸速率，到2006年可以實現600Mbps傳輸速率。

 

2.高端企業

 

串行連接SCSI接口(SAS，SCSI的串行版本)已由SCSI業界開發成功，它將SCSI擴展到未來應用，并使接口的性能和多功能性達到另一個高度。SAS使用SCSI協議，但利用了許多為SATA物理層做的工作，包括允許SAS和SATA實現一定水平的互操作，讓系統集成商在成本和性能之間有更多選擇。

 

SAS技術規范于2003年初基本完成，可以支持150Mbps和300Mbps數據速率。

 

在比較新串行接口與舊并行接口的速率時，一定要記住并行接口使用總線結構體系，幾個硬盤驅動器共享可用接口總帶寬。如果有5個硬盤連接到320MbpsSCSI接口，那么每個驅動器的可用有效接口帶寬為320Mbps除以5所得的結果，也就是64Mbps。相反，SAS采用點到點結構體系，每個驅動器可以使用全部接口帶寬。這樣一來，在實際系統中速率為150Mbps的SAS接口比速率為320Mbps的并行SCSI的性能還要更高。

 

3.光纖通道

 

這是第一個部署在大型企業存儲應用的千兆位串行接口，經過多年應用，它顯示出串行技術所具有的高性能和可靠性。光纖通道可提供100、200和400Mbps數據速率，主要用在存儲區域網(SAN)中。它既可用于存儲網絡基礎設施，也可用作硬盤驅動器連接接口——只要驅動器自身帶有光纖通道接口。

 

雖然SCSI和光纖通道驅動器極有可能繼續主宰企業應用，但整個行業呈現出朝串行接口過渡的重要趨勢。從以往的情形看，并行ATA驅動器對企業級應用的吸引力不大，因為它們在性能和可擴展性方面本身就存在局限性。隨著IT管理人員不斷將精力集中在減少成本、提高可靠性方面，某些基于企業的低轉換密度存儲解決方案可能采用經過重大改進的SATA來替代SCSI和光纖信道驅動器。SATA驅動器的成本是SCSI硬盤驅動器成本的1/4，這個具有巨大潛力的突破性技術可以幫助高端存儲市場朝具有更低成本的方向發展。

 

從并行到串行過渡