首页 > 新闻中心 > 创奥新闻 > Serial ATA简介
Serial ATA简介
一、何谓Serial ATA?
为Serial Advanced Technology Attachment的缩写,是一种串列通讯协定(serial protocol).
支援高速的资料传输主要是用在主机板与硬盘之间,支援ATA及ATAP1介面储存装置如:HDD、CD-ROM、CD-RW、DVD-ROM…
Serial ATA有两对信号线,分别用来传输双向数据资料,另可配置15PIN的电源线可提供3V、5V及12V的电源或使用其他电源。
Serial ATA 装置占有独立的SATA通道,不需要设定跳线也不必与其他装置分享通道频宽。
未来将支援热插拔,不用重新开机,不需要再重新配置系统就可以直接连接到电脑。
已经可以达到1.5Gbps(150MB/S)的高速传输速度,已经超过了Parallel ATA最高速133 MB/S的极限,未来将迈向300 MB/S及600 MB/S。
占有价格与技术优势的SATA必将成为PC硬盘汇流排的标准。
二、并列传输
(低的频率即可传输大量的资料;无法用高的时脈来传输,因为考虑到多对间资料传输的同步问题,其控制较难。)
三、串列传输介绍
Byte 2 Byte 1 Byte 0
1、一个时脈只传输1个位元,需8个或以上时脈才能组成一个位元组。
2、只需一对线就可传输。
3、如为高传输,需加隔离层(防杂讯干扰)。
4、需以高时脈换取资料传输速度-----考虑小的对内延迟差(intra pair skew),需较小的上升时间(risetime).
5、DATA RATE(MB/s)=时脈/8(or 10)
6、介面:USB、1394、SATA…
四、串列传输与并列传输的比较
4.1、Parallel ATA的限制:
虽然Parallel ATA过去成功扮演重要的角色,但是仍然有许多等待解决的研发议题,这些议题却往往被忽略,包含有:
4.1.1、5Voltage的信号位准要求:Parallel ATA的5Volt的信号位准要求,已渐渐不符合工业标准极励降低位准的趋势。
4.1.2、40Pin的接脚:Parallel ATA从以前的IDE介面转为Ultra ATA,却一直没有解决40Pin接脚的问题,因此,无论Host端或Device端,他所占的空间,都已不符合未来的需求。
4.1.3、讯号线结构的问题:对于Parallel ATA而言,目前18inch长度的限制成为一个相当严重的问题,因为这样的长度使许多设计内部机构的应用相当不便;且因Parallel ATA为40Pin的扁平排线,不易扭曲任意方向,且容易在机壳内产生高热。
4.2、Serial ATA的优势。与Parallel ATA相比,Serial ATA的优势包含有:
4.2.1、低电压讯号位准:
Serial ATA的位准电压为Differential 500mV,相较于Parallel ATA的5Voltage,更符合PC工业的要求,且耗能上也极具优势.
4.2.2、脚位数的优势:
Serial ATA的接头包含一组7Pin的讯号接脚及另一组15Pin的电源接脚.两组接脚可以分开而成为各自独立的接头,因此,除了整体变小外,变换空间也较大.
4.2.3、讯号线结构:
Serial ATA的讯号线使用长度限制为最长为1Meter,因为只有两对讯号线,所以在空间上,远优于Parallel ATA的扁平宽排线,使机壳朝更小化设计更加容易.
4.2.4、速度上的优势:
Parallel ATA 的传输速度很难再往上提升,但对Serial ATA 而言,目前的150MB/s只是初期版本的设计,将来将朝300MB/s迈进.
五、Serial ATA基本介绍
1、 线材:8个导体,其中两对信号线,4条地线。
2、 连接器:7个脚位,其中两对信号线脚位,3个接地脚位。
3、 长度限制:最长1Meter 。(Parallel ATA最长可达18inch)
4、 传输速度: 150 MB/s(1.5 Gbps)---SATA I
300 MB/s(3.0 Gbps)---SATA II
600 MB/s(6.0 Gbps)---SATA III
六、Serial ATA主要特色
1、 使用Differential讯号传输,讯号电压小,可抗干扰及高速传输---突破PATA的传输上限。
2、 成本接近PATA,由PATA转换到Serial ATA的成本也低,且软体相容。
3、 连接线最长1M、连接线小且扰曲度佳。
4、 信号对数少,连接器小可在PC、NB共用。
5、 散热佳、未来可提供热插拔功能。
七、Serial ATA的发展时程
成立于1980年的Parallel ATA介面,因其简单,高效能,低成本等优点,很快的就在Desktop and Notebook上占尽PC储存装置的优势,而成为主流产品。他的寿命之所以会很长,主要归功于不断地在速度及整体的效能上改善,例如,他的传输速度从原来3Mb/s到今日的100Mb/s,足足成长30几倍多。但是他的寿命,因许多限制,在此告一段落,接下来,将由Serial ATA继承他的角色,且改善这些限制。
Serial ATA 主要由APT、Dell、IBM、Intel、Maxtor、Quantum及Seagate七家公司发起,2000年春节,正式在Intel的IDF对外宣布成立Serial ATA 协会。到了2001/08/29,在Intel的IDF里发表Serial ATA 1.0的规范,规范明定以1.5Gb/s为最初的传输速度。许多参与者也预计于2002年中期开始生产Serial ATA介面相关的产品,根据储存装置速度的发展趋势,下表可供参考。更多的讯息请参照:www.serialata.org网站上的资料。
Generation 1
第一代 Generation 2
第二代 Generation 3
第三代
Approximate speed
近似速度(8b side) 1.2Gbits/s
(150 Mbytes/sec) 2.4Gbits/s 4.81 Gbits/s
Approximate speed
近似速度(10b side) 1.5Gbits/s 3.0Gbits/s 6.01 Gbits/s
Estimated introduction date估计传入日期 mid 2001
2001年中旬 mid 2004
2004年中旬 mid 2007
2007年中旬
Connector/连接器 -- Same as Gen 1
和第一代相同 May be upgraded
可以升级
Cable/线缆 -- Same as Gen 1
和第一代相同 May be upgraded
可以升级
Signaling compatibility
信号兼容性 -- Compatible with Generation 1
和第一代兼容 Compatible with Generation 2-may be Compatible with Generation 1
和第二代兼容,可以兼容第一代
Remark:1.These speed specifications and schedules are subject to change
备注:1.这些速度规格和时间随时都可能改变。
八、Serial ATA 线材结构
十一、Serial ATA or Parallel ATA Cable 的比较
十二、Serial ATA 的市场状况与未来
1、 对应主板、晶片组支援
华硕:宣布三款AGP 8X/串列ATA对应主板
华硕:三款AGP 8X/串列ATA主板清晰图片曝光
艾崴:发表KT400晶片组串列ATA主板KK400
建基:发表首款串列ATA及动力回復功能主板
华硕:发表845G晶片组串列ATA功能主板
Intel:ICH5南桥支援Serial ATA介面
华硕:推出主板用串列ATA功能升级传输模组
Adaptec:发布首款Serial ATA控制晶片
High Point:发表首款Serial ATA 150控制卡
艾崴:率先发表Serial ATA 1.0规范控制卡
2、 相关硬碟产品
IDF2002:希捷公布首款串列ATA酷鱼硬碟
希捷:业界首款单碟60GB支援串列ATA介面硬碟
希捷、超捷与英代而展示最新串列ATA II功能
CeBIT2002:Maxtor展示Serial ATA硬碟产品
Intal/希捷:展示Serial ATA介面酷鱼5硬碟
Serial ATA的应用不仅含盖PC及NB的是市场,更跨足司服器家工作站的应用
虽然Serial ATA在2003年初未能大量占据市场,但可以预见的,2003下半年至2004年上半年,将会大量出货。
由目前的市况来看,Serial ATA已证实100%会取代PATA.
市面上已有之SATA装置有:SATA主机板、SATA硬碟、SATA Cable、晶片组、SATA for Server、SATA转PATA界面卡。
SATA插拔大会在2002/10举行,成功率达95%。
由以下几点,可知SATA的技术已然成熟:
SATA插拔大会在2002/10举行,成功率达95%。
市场相关产品已趋成熟
各大厂相继投入,发表新产品
发展时程与规划相近
市场尚未起来之原因为:
1、 产品价格仍偏高
2、 PATA的应用尚可应付市场
十三、Serial ATA 1.0 Cable高频量测规范
1、 差模阻抗(differential Impedance): 100±10 ohm(TDR Differential 70ps risetime)
2、 共模阻抗(Common Impedance):25~40 ohm(TDR Common 70ps risetime)
3、 连接器阻抗(Connector Impedance):100±15 ohm(TDR Differential 70ps risetime)
4、 线对间匹配阻抗(Cable pair matching impedance):(max)5 ohm(TDR single-ended 70ps risetime)
5、 衰减(Attenuation):(min)-6 dB@ NA: 10~4500MHz
6、 近端串音(Near-end Crosstalk):-26dB(max)@ NA:10~4500MHz
7、 差分对内延迟差(Intra Pair skew):(max)10ps (@TDR/TDT Differential mode)
8、 上升时间(Risetime):(max)85ps @TDR/TDT Differential mode(20%~80% thresholds)
十四、量测参数说明
1、 量测讯号的基本型式
2、 差分对内延迟差:一对线之两导体的Single end讯号传输时间差。
3、上升时间:是数位讯号由0变为1所需的转换时间,R愈小,表示可传输的讯号频率越高。
3、 衰减:是指输出端功率P2比入射功率P1,讯号损耗剩下多少,频率愈高剩下愈少。并以dB的型式表示。
近端串音:两线路间互相干扰的电磁杂讯,随着频率的升高而增加。并以dB
的型式表示。
4、 Serial ATA不良分析
RAW Cable: 主要为Skew 不良,其次为Risetime不良。(线愈长,Skew 愈大,但它与长度不成比例;介质结构、导体大小、芯线中心度…都会影响其电气特性.)
----量测中勿任意扭曲线材,剥线时不可拉动信号线,避免Shielding层与信号线短路,夹线需小心为之,夹线偏移可能造成量测误差。
Cable Assembly: 主要为Skew、Connector Impedance、Near-end Crosstalk不良。
----线材本身要要求好的Skew及Risetime等;组装加工应特别考虑剥线、焊锡等问题,不良焊点改变特性;选用合适的Connector,避免其阻抗不良。
十五、总结
过去几十年来,Parallel ATA成功的扮演储存介面的主流,但许多PC及储存装置相关协会或公司皆承认,Parallel ATA 已经到了极限,因此,于2000年成立的Serial ATA协会期许,未来PC市场,将以Serial ATA介面取代,成为下一代储存装置标准介面.Serial ATA继承Parallel ATA原有的优点,且排除Parallel ATA的限制,因此,Serial ATA协会预估,在2002年中旬,Serial ATA相关的产品将会一应俱全,渐渐取代Parallel ATA介面.
截止目前为止,已有许多的Serial ATA相关的产品面世:如APT Technologies及Vitesse Semiconductor公布第一棵支援Serial ATA Host端的控制IC;Amphenol也公布讯号线的方案,用以降低SKEW,它包含两对26AWG,100Ω的遮蔽并行讯号线,每一对讯号的遮蔽层中包含两条讯号接地线,方便与Serial ATA的Gnd Pin连接;Molex也因主导Cable及Connector规范的制定,积极地开发相关产品;FCI公布他将量产Serial ATA接头的计划;最令人振奋的,Seagate已经发表支援Serial ATA的硬碟.
近来end user委测Serial ATA件数明显比其他线材多的多,显示其重视Serial ATA的品质要求。SATA的市场已经看到技术及产品的支援均已实现,2003年底至2004年将有大量需求。
要抢占市场先机,要先掌握好的品质,及低的价格。好的品质要有好的品质管制系统,测试系统是首要的。低的价格是以高的良率及管理来决定。
现在持续的改善品质,及提升制程能力,是为将来的大量出货铺路。