目前大多数系统都使用并行物理接口标准连接系统总线与硬盘存储设备，不过硬盘驱动器生产商和系统设计人员正着手开发串行接口技术以替代并行物理接口标准。2003年，存储驱动器技术在并行接口向串行接口的转换上又迈进了一大步，取得一些重大成就，加快了这种已有几十年历史的接口技术的转化。新型串行接口技术可能引发一场硬盘驱动器设计的革命，同时它还将扩展其服务的存储市场。本文将介绍串行接口标准及其应用上的优点。

 

除了大幅增加数据传输速度外，串行技术还有另外一些优点，如在IC封装、线缆铺设、功耗及其它重要系统性能等方面。它还可以使存储设备OEM通过更通畅、更简单的接口标准实现存储解决方案，从而提供更快的数据连接。

 

据业内分析公司IDC预测，在未来几年内，使用串行接口的硬盘驱动器数量将急剧上升，到2006年它将占据全球70%的驱动器市场。基于串行接口的存储解决方案不仅可提高连接速度，而且还能降低企业系统的成本。IC供应商应充分利用市场转机，寻找经济高效的途径以支持这些新的接口方案。

 

 

串行接口开发目的

多年以来，硬盘驱动器接口技术一直被两大并行标准所主宰，分成明显不同的市场阵营。一种是ATA接口(也称作ATA/ATAPI或IDE接口)，它是一个16位并行接口，连接线缆有80个接头，线缆长18英寸，宽3英寸，每通道可驱动两台设备，最高数据传输速率为100Mbps。由于性能和连接上的限制，ATA使用范围主要局限于台式电脑和移动存储应用。

 

另一种称为小型计算机系统接口(SCSI)，是一种具有更高带宽的方案，用于高端企业存储应用。它是一种16位并行LVDS接口，每个通道可支持16个驱动器，线缆长度12米，有80个接头，速度可以达到320Mbps。

 

现在绝大多数系统都是安装这样的并行HDD接口，但它们却存在着根本的性能局限。由于一些电气问题(如信号偏移、语音串扰、地反弹及5V容差等)限制了数据传输速率和距离，所以ATA和SCSI给设计带来很多难题。此外，并行接口要求大量信号线和地线，这意味着芯片封装、PCB走线以及连接器、电缆和机箱整体设计都比较困难。最后，半双工操作的局限性使并行接口结构无法满足未来系统性能和成本要求。为了克服并行接口的局限性，硬盘存储厂商为下一代硬盘驱动器开发出了串行接口标准。

 

串行接口具有几项优点。首先，它是一个4线接口，基于两个差分信号对(发射和接收)，信号内部带有时钟，从而简化了时序操作。此外，这种接口对引脚需求量较少，因此能够增加可集成的端口数量，并简化PCB走线、电缆和连接器设置。这种接口电缆比粗大的并行电缆要细，节省了设备内部空间。低压差分信号可与先进的半导体工艺匹配，使设计更加简单，并可支持批量生产。与共享(总线式)媒介设计不同，串行接口采用点到点连接，可为每个设备提供全接口带宽。

 

串行接口标准

 

1.台式、移动设备和消费电子产品串行ATA(SATA)是新的物理存储接口标准，可以兼容并替代并行ATA接口软件。支持SATA1.0标准的硬盘驱动器数据传输速度为150Mbps，这比并行ATA100Mbps速度提高了50%。

 

2001年，行业协会“串行ATA工作小组”制订了SATA1.0接口技术规范。SATA是根据人们设想中未来硬盘驱动技术而创建的，它提供了具体的性能发展规划，SATA2.0支持300Mbps传输速率，SATA3.0支持600Mbps传输速率，到2006年可以实现600Mbps传输速率。

 

2.高端企业

 

串行连接SCSI接口(SAS，SCSI的串行版本)已由SCSI业界开发成功，它将SCSI扩展到未来应用，并使接口的性能和多功能性达到另一个高度。SAS使用SCSI协议，但利用了许多为SATA物理层做的工作，包括允许SAS和SATA实现一定水平的互操作，让系统集成商在成本和性能之间有更多选择。

 

SAS技术规范于2003年初基本完成，可以支持150Mbps和300Mbps数据速率。

 

在比较新串行接口与旧并行接口的速率时，一定要记住并行接口使用总线结构体系，几个硬盘驱动器共享可用接口总带宽。如果有5个硬盘连接到320MbpsSCSI接口，那么每个驱动器的可用有效接口带宽为320Mbps除以5所得的结果，也就是64Mbps。相反，SAS采用点到点结构体系，每个驱动器可以使用全部接口带宽。这样一来，在实际系统中速率为150Mbps的SAS接口比速率为320Mbps的并行SCSI的性能还要更高。

 

3.光纤通道

 

这是第一个部署在大型企业存储应用的千兆位串行接口，经过多年应用，它显示出串行技术所具有的高性能和可靠性。光纤通道可提供100、200和400Mbps数据速率，主要用在存储区域网(SAN)中。它既可用于存储网络基础设施，也可用作硬盘驱动器连接接口——只要驱动器自身带有光纤通道接口。

 

虽然SCSI和光纤通道驱动器极有可能继续主宰企业应用，但整个行业呈现出朝串行接口过渡的重要趋势。从以往的情形看，并行ATA驱动器对企业级应用的吸引力不大，因为它们在性能和可扩展性方面本身就存在局限性。随着IT管理人员不断将精力集中在减少成本、提高可靠性方面，某些基于企业的低转换密度存储解决方案可能采用经过重大改进的SATA来替代SCSI和光纤信道驱动器。SATA驱动器的成本是SCSI硬盘驱动器成本的1/4，这个具有巨大潜力的突破性技术可以帮助高端存储市场朝具有更低成本的方向发展。

 

从并行到串行过渡