從1994年至今，ATA接口已經(jīng)發(fā)展了整整七代，現(xiàn)在正處于傳統(tǒng)并行ATA與串行ATA的過渡期。那么，ATA接口是如何實現(xiàn)的？這七代ATA接口又如何發(fā)展進化、各自有哪些特點、現(xiàn)在為何要被串行ATA所取代？硬盤控制器、控制器、控制卡之間的關(guān)系又如何……我們有太多太多的疑問需要解答，如果你需要了解關(guān)于硬盤接口的一切，本文應(yīng)該可以給你一個滿意的答案！

    ATA接口的起源與發(fā)展

    早期硬盤和我們現(xiàn)在看到的硬盤其實有很大的區(qū)別，當時硬盤與控制器是分離的、它必須直接安裝在控制卡上并插入ISA插槽中才能夠使用。但是這種設(shè)計需要許多連接電纜，安裝繁瑣不說、數(shù)據(jù)可靠性也很差，而且硬盤與控制器／卡屢屢出現(xiàn)不兼容現(xiàn)象，后來硬盤廠商將控制器直接做在電路板、集成于硬盤的底部，而接口卡仍需要安裝在ISA插槽中——這種硬盤也就是所謂的“IDE硬盤” （集成磁盤電子接口，Integrated Drive Electronics）。但是IDE這個名詞并非正式稱呼，因為它不包含任何實體規(guī)格，只是被人們籠統(tǒng)認為是目前所有ATA規(guī)格的通稱、與SCSI規(guī)格對立，而“IDE接口”也就代表了目前所有的ATA接口。

圖1：現(xiàn)代IDE硬盤：硬盤控制器與盤體集成在一起，可靠性得到有效提高。

    上個世紀80年代中期，Imprimis公司推出Wren系列5.25英寸硬盤（當時Compaq PC機所使用的硬盤）專用的“PC AT”接口，后來的3.5英寸硬盤也采用這項規(guī)格。由于“PC AT”這個名稱很容易同IBM PC／AT機混淆，人們就為它選擇了另外的名字：“Advanced Technology Attachment（高級技術(shù)附件規(guī)格）”，簡稱ATA——但它并不是我們所說的“第一代ATA”。這項規(guī)格只生存了短短數(shù)個月，因為它令不同廠商的硬盤出現(xiàn)嚴重的不兼容問題，尤其在主從盤安裝的時候更為嚴重。

    ATA-1：并行ATA家族的始祖

    在“PC AT”發(fā)展的同時，部份硬盤廠商合作成立CAM（通用存取接口，Common Access Method）委員會、來推進硬盤接口的標準化工作。起初它們打SCSI接口的主意，但最終CAM委員選擇Imprimis的“PC AT”接口作為第一代ATA規(guī)格的基礎(chǔ)——經(jīng)過無數(shù)次修訂后，ANSI（美國國家標準協(xié)會，American National Standards Institute）終于在1994年宣布它為正式規(guī)格（X3.221），這便是ATA-1標準。ATA-1是所有IDE規(guī)格的始祖，它解決了“PC AT”一個通道連接兩個硬盤（主/從盤）的兼容性問題并一直沿用至今。ATA-1支持PIO-0/1/2模式（PIO， Programmed I/O，程序化輸入輸出）、DMA-0/1/2模式（DMA，Direct Memory Access，直接內(nèi)存存取）和Multiword-DMA-0模式——關(guān)于這些模式我們會在后面作具體的介紹。當然，作為第一代標準化接口，ATA-1不可能盡善盡美，它不支持LBA（邏輯區(qū)塊尋址，logical block addressing）模式、硬盤容量被限制在528MB以內(nèi)，也不支持可大幅提升性能的區(qū)塊傳送模式（block mode），而且ATA-1只能用于硬盤無法用于連接光驅(qū)——可連接光驅(qū)的ATAPI規(guī)格直到ATA-4之后才得以加入。

    ATA-2：速度提升與改良

    ANSI委員會的作風(fēng)嚴謹，這也令接口進步非常緩慢，硬盤廠商為此大感頭痛，后來希捷（Seagate）干脆推出自己的Fast-ATA規(guī)格，而西部數(shù)據(jù)（Western Digital）也拿出所謂的“加強型IDE”（Enhanced IDE），它們其實是一樣的東西。1996年，ANSI委員正式將它們標準化并命名為ATA-2，但是不同的硬盤廠商使用不同的名詞，官方說法反而少被提起——ATA-2在ATA-1的基礎(chǔ)上作了不少改良，具體包括追加了PIO-3/4模式和Multiword-DMA-1/2模式、并支持區(qū)塊傳送模式與LBA硬盤尋址功能，而且ATA-2首次內(nèi)建了對磁盤驅(qū)動器的識別功能，這樣主板的BIOS才能夠獨立檢測出硬盤及其參數(shù)。

ATA接口的起源與發(fā)展（續(xù)）

ATA-3：過渡性的ATA-3

    1997年，ANSI正式制定了ATA-3規(guī)格（X3.298-1997），但它只是在ATA-2基礎(chǔ)上增加了數(shù)據(jù)可靠性的改良——在Multiword-DMA 2與PIO-4等高速傳輸模式下，傳統(tǒng)40針排線無法有效杜絕信號、容易造成數(shù)據(jù)傳輸錯誤，ATA-3則加入了改善可靠性的功能；同時ATA-3也引入SMART技術(shù)（Self-Monitoring Analysis And Reporting Technology，自我檢測分析與報告技術(shù)）讓硬盤自身可進行自我檢測、一旦發(fā)現(xiàn)錯誤并立刻報回BIOS。

    ATA-3的傳輸速率和ATA-2一樣、都只有16.6MB/s，多數(shù)硬盤廠商對其興趣缺缺，最終只有像SMART這類的功能得到廣泛應(yīng)用，而完全遵守ATA-3規(guī)范的廠商很少。

    ATA/ ATAPI-4：揭開UltraDMA的序幕

    早在ANSI制定出ATA-3規(guī)格的前一年（即1996年），著名的硬盤廠商昆騰（Quantum，后為邁拓所收購）與Intel共同制定UltraDMA/33并在1998年獲得ANSI通過，它的官方名稱則是ATA-4。眾所周知，無論ATA-1、ATA-2還是ATA-3，它們都只能在一個時鐘周期內(nèi)傳輸一次數(shù)據(jù)，而ATA-4將時鐘脈沖的上升沿與下降沿都作為讀寫選通信號、這樣在一個時鐘周期內(nèi)可以傳輸兩次數(shù)據(jù)——在UltraDMA 2 模式下，ATA-4的最大傳輸率可達33.3MB/s，因此UltraDMA/33的名稱就比冷冰冰的ATA-4更易為大家接受。

    ATA-4的另一個大進步就是可以支持其他存儲設(shè)備，而原先的ATA只能專用于IDE硬盤上而無法擴展，這樣諸如光驅(qū)之類的存儲設(shè)備如何與計算機連接就成問題。為此，ANSI決定將ATAPI規(guī)格（NCITS 317）納入到ATA-4規(guī)范體系中，這樣ATA-4不僅能夠連接硬盤、也能夠連接光驅(qū)和其它儲存設(shè)備。除了上述改進，ATA-4還加入了CRC校驗功能（Cyclical Redundancy Checking，循環(huán)冗余檢查）以降低數(shù)據(jù)傳輸出錯的可能，同時定義了命令隊列（Command Queuing）和指令多任務(wù)（command overlapping）等額外指令，這一系列改進都令A(yù)TA-4獲得空前成功，ATA-4也由此成為ATA接口發(fā)展成熟的標志！

    ATA/ ATAPI-5：速度提升與80針排線引入

    在ATA-4推出之后，硬盤技術(shù)也因為競爭激烈而獲得飛速發(fā)展，看到ATA-4的瓶頸可能很快便會產(chǎn)生，昆騰與英特爾又在1998年2月聯(lián)手推出Ultra DMA/ 66規(guī)格，但直到2000年Ultra DMA/66被正式認可為ANSI標準、官方名稱為ATA-5。ATA-5對時鐘信號的邊沿特性繼續(xù)作改進——在ATA-4的DMA傳輸中，只有當時鐘脈沖的上升沿和下降沿各傳輸一次數(shù)據(jù)才能構(gòu)成一個完整的時鐘周期，而經(jīng)ATA-5改進之后，上升沿信號和下降沿信號可以各被識做一個時鐘周期，這樣ATA-5就獲得最高66.6MB/s的理論速率。另外，Ultra DMA 66也使用了CRC循環(huán)冗余校驗技術(shù)，保證了在高速傳輸過程中數(shù)據(jù)的完整性；同時它也毫不客氣刪除了過時的指令并將所有指令都作了修改、以滿足未來更高的擴充需求！

    早在制定ATA-4標準時，業(yè)界就意識到ATA接口的信號干擾將隨著速度提高變得越來越嚴重，這對ATA的未來發(fā)展提出嚴峻的挑戰(zhàn)。而ANSI提出使用80針排線來緩解該問題，這種排線是在原有40針排線基礎(chǔ)上加入40針地線、這樣可以大大減弱信號間的相互干擾。果然，80針排線在ATA-5規(guī)格出現(xiàn)之后得到全面采用并完全取代了傳統(tǒng)的40針排線。

    ATA/ ATAPI-6：100MB/s與突破137GB限制

    ATA-6也就是我們所說的ATA/100、UltraDMA/100，是當前最為普遍的ATA規(guī)格，它在2001年才通過ANSI認證。ATA-6增加了UltraDMA 5傳輸模式、速率提高到100MB/s的高水平，同時LBA模式的尋址能力也由原來的28位擴充到48位，這樣就突破了硬盤最大可用容量只能低于137GB的限制！ATA-6加入噪音管理（Acoustic Management）功能，用戶可以通過專門的軟件來控制硬盤存取速度、以此來降低運轉(zhuǎn)中的噪音，不過這項功能基本上是多余的，雖有一些硬盤廠商這么做但根本不被用戶接受，最終也不了了之。

    ATA技術(shù)發(fā)展到100MB/s，可以說接近它的極限，畢竟隨著頻率提升、信號干擾已經(jīng)相當嚴重，數(shù)據(jù)傳輸出錯的事情屢屢發(fā)生，可以說傳統(tǒng)的并行ATA技術(shù)發(fā)展到盡頭?？吹竭@一點，希捷與英特爾聯(lián)手進行串行ATA（Serial ATA，簡稱S-ATA）的開發(fā)，而邁拓則走上繼續(xù)改良的道路，它拿出的就是得不到廣泛認可的UltraDMA/133。

    UltraDMA/133：邁拓自己的“ATA-7”

    UltraDMA/133是第七代硬盤接口標準，也是ATA發(fā)展的最后一代——之所沒稱它為ATA-7是因為它并沒有通過ANSI的標準認證、不過是邁拓自己的標準罷了，而UltraDMA/133也是它的正式名稱而非俗稱，這一點同以前的標準有所區(qū)別。

    UltraDMA/133增加了UltraDMA 6模式的支持、理論速度提高到133MB/s，它仍然使用80針排線，由于現(xiàn)在IDE硬盤的內(nèi)部傳輸率還沒突破80MB/s，133MB/s的傳輸速率基本派不上用場，而且UltraDMA/133的干擾現(xiàn)象非常嚴重，其實際效果同UltraDMA/100沒什么差異，也正因為此，UltraDMA/133得不到其他硬盤廠商的響應(yīng)、也就無法被ANSI接納為正式標準。

ATA的信號定義與特點

遍觀ATA的歷史，我們會發(fā)現(xiàn)它只使用過40針排線和80針排線：前者用于ATA-4及之前，后者用于ATA-5之后、它也是我們大家都在用的硬盤線。那么，40針線和80針線具體有何區(qū)別，它們的針腳又是如何定義的呢？

    ATA排線的針腳定義

    不管是40針排線還是80針排線，它們的連接頭及接口部分都只有40針，而每一針腳對應(yīng)的信號定義也完全沒什么兩樣，這樣80針排線可以向下兼容ATA-4及以前的規(guī)格。

    ATA連接頭用共有40根連接針腳，每一個針腳都對應(yīng)一根信號線。這樣40針排線的結(jié)構(gòu)很簡單：除可幾根專用的信號控制線外剩下的都是數(shù)據(jù)傳輸線，信號控制線負責(zé)ATA模式偵測、主從盤識別等等控制功能，而數(shù)據(jù)傳輸線則用于數(shù)據(jù)傳送；排線的線路排列與連接頭針腳按順序一一對應(yīng)。而80針排線就不是如此，盡管接口針角的信號定義沒有改變，但內(nèi)部信號線的排列順序卻有了巨大變化，其中偶數(shù)線全部為新增加的地線，而奇數(shù)線則完全延續(xù)原有的40針排線——40根地線與40根排線彼此交錯排列，有效減弱了內(nèi)部信號線的串擾及外來電磁干擾等現(xiàn)象、令數(shù)據(jù)傳輸?shù)酶€(wěn)定！需要提到的是，80針排線的第39線被定義為Key-pin（也被稱為IIRC，與連接頭的20針相連），主板上的硬盤控制器就是根據(jù)這個信號來識別硬盤是否支持66.6MB/s的Ultra DMA 4模式。

    符合ATA-5以后規(guī)范的80針排線擁有藍色、黑色和灰色3個聯(lián)結(jié)頭，其中藍色接頭必須與主板IDE接口連接，黑色接頭則連接主硬盤，灰色連接連接從盤。這個順序不能任意顛倒，它與排線中的信號定義有關(guān)——按照規(guī)范，排線連接頭的第34針腳（PDIAG－ground）必須與主板IDE接口相連但不能同硬盤相連，它對應(yīng)的是線纜中的第67條線——有些排線的第67線位置上有一個孔洞，作用就是將該信號斷開，有些盡管沒有這個孔洞，但在內(nèi)部也已經(jīng)被切斷。此外，排線接頭的第28針腳信號（CSEL）負責(zé)主硬盤識別，它只通過第線纜內(nèi)的第55條線連接到主硬盤接口而沒有連接到從盤上，因此這些接口的順序是不可改變的。

    為何會有信號干擾？

    盡管ATA接口擁有價格低廉、兼容性好的優(yōu)點，但它的缺點同樣很明顯：ATA的速度較慢、對接口電纜的長度限制嚴格，也無法外接使用。最嚴重的問題來自于信號干擾——由于ATA為并行傳輸標準，只要其中一比特位信號出錯整字節(jié)都必須重新傳輸。在ATA-3之前，這個問題并不突出，因為當時ATA總線的工作頻率較低、數(shù)據(jù)傳輸速度不快，干擾也就不明顯。在ATA-4之后，硬盤接口的數(shù)據(jù)傳輸急劇升高、總線頻率也成倍提高，加上并行的排線纜緊緊相連、外部電磁干擾和內(nèi)部線纜間的串擾現(xiàn)象愈來愈嚴重，數(shù)據(jù)傳輸出錯概率也隨之成倍提高，而頻頻重傳必然令傳輸速率難以加快。為此，在ATA-5之后引入增加40根地線的80針排線，一定程度緩解了該問題。但是當接口速率提升到100MB/s之后，信號干擾問題又開始變得嚴重，這也是133MB/s的UltraDMA/133得不到支持的主要原因——到這個階段，并行模式的ATA可以說已沒有任何發(fā)展前途，我們進入串行ATA時代大勢所趨。

ATA規(guī)范的傳輸模式剖析

在ATA發(fā)展的各個階段,我們會發(fā)現(xiàn)它們的傳輸模式都各不相同,從PIO 0到PIO 4，DMA的Single Word 0/1/2與Multi Word 0/1/2，以及UltraDMA 0～UltraDMA 6，總和起來共有18中之多，這18種模式都互不相同，或者傳輸原理迥異、或者存在速度差異，下面我們對此作一一分析比較。

    如果根據(jù)工作原理來分，IDE硬盤的傳輸模式可以分為PIO與DMA兩種——PIO即英文Programmable I/O的縮寫，意為可編程的輸入輸出。這種模式必須由CPU來控制整個數(shù)據(jù)的傳輸過程，所以CPU資源占用率相當高、對整體性能有很大的負面影響。另一種則是DMA模式，它原意是指“直接內(nèi)存訪問”，這種模式不需要CPU來控制數(shù)據(jù)傳輸，而是由主板芯片組中的DMA控制器來管理，這樣硬盤與內(nèi)存可以直接進行數(shù)據(jù)交換無需動用CPU的計算能力，因此DMA模式可以節(jié)省大量的資源、使CPU能夠?qū)Ｗ⒂诔绦驁?zhí)行與各類數(shù)據(jù)計算，當然系統(tǒng)性能也就得以有效提高。

    PIO共有0～4五種模式，數(shù)據(jù)傳輸速率從3.3MB/s到16.6MB/s，在ATA-1、ATA-2規(guī)格中得到大量采用；DMA則有Single Word 0/1/2與Multi Word 0/1/2共六種模式，傳輸速率從2.1MB/s到16.6MB/s不等，而UltraDMA 0～UltraDMA 6的傳輸速率從16.6MB/s到133MB/s，其中16.6MB/s 的UltraDMA 0和25MB/s的UltraDMA 1兩種模式只是在ANSI規(guī)范中進行定義，實際上沒有一個硬盤廠商選擇這兩種模式，UltraDMA應(yīng)用是從模式2開始、模式6終結(jié)。為了讓大家更好區(qū)分對照，我們專門制作了一個完整的表格。

ATA硬盤、IDE控制器與IDE擴展卡

在ATA標準的進化中，硬盤驅(qū)動器、控制器與控制卡都必須同時作升級，這三種概念應(yīng)該很好區(qū)分，不過控制器有兩種概念需要加以明確：一種是集成于硬盤電路板中的硬盤控制器，它負責(zé)掌管硬盤的正常運轉(zhuǎn)；另一種則是集成在主板或IDE控制卡上的IDE控制器，它負責(zé)掌控系統(tǒng)與硬盤的通信、也就是維護ATA總線的正常工作，如無特別之處，我們下文所說的控制器均是指后者。IDE控制器可以是一枚芯片，或者干脆就是南橋芯片的一個邏輯模塊，它必須通過控制卡、或者集成于主板上方可發(fā)揮效用，而所謂的硬盤控制卡便是擁有IDE控制器芯片的ISA或PCI擴展卡，下面，我們選取幾個有代表性的產(chǎn)品進行介紹。

    注：為符合人們的習(xí)慣，我們決定在下文使用通俗名稱。

    硬盤驅(qū)動器：從UltraDMA/33至UltraDMA/133的演進

    UltraDMA/33硬盤在1998年可謂風(fēng)行一時，在當時它所提供的33MB/s的速率和DMA模式代表著硬盤的最高性能，加上7200轉(zhuǎn)剛剛興起，那是可謂是IDE硬盤發(fā)展史上黃金時代。昆騰火球系列（Quantum Fireball）無疑是那個時代的經(jīng)典之作，盡管它是一款5400轉(zhuǎn)和256 KB緩存的產(chǎn)品，可在當時性能卻相當優(yōu)異，加上主流價格為大家所稱道，口碑相當良好。而籍由該系列產(chǎn)品，昆騰奠定了UltraDMA/33之王的歷史性地位，何況當時它還是UltraDMA/33標準的實際制定者。

圖3：昆騰火球系列硬盤，UltraDMA/33時代的經(jīng)典之作。

    進入UltraDMA/66時代之后，硬盤的種類變得豐富起來，桌面領(lǐng)域共有昆騰、希捷、邁拓、IBM、西部數(shù)據(jù)等五家廠商在爭奪，其中昆騰、IBM處于相對強勢地位，其余三家則被認為是低檔產(chǎn)品的代表，但UltraDMA/66時代同時也是風(fēng)云際變的時代，恰恰是這三家“低檔產(chǎn)品制造商都先后推出相當經(jīng)典的產(chǎn)品：希捷的酷魚、西部數(shù)據(jù)的魚子醬硬盤和邁拓的金鉆4代。其中希捷酷魚則是一款利用SCSI硬盤技術(shù)的產(chǎn)品，它將IDE硬盤的轉(zhuǎn)速提高到7200轉(zhuǎn)的水準（希捷有SCSI接口的酷魚硬盤，為7200轉(zhuǎn)產(chǎn)品），而內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率也首次突破33MB/s、一舉讓UltraDMA/33接口成為瓶頸。但它的噪音很大、發(fā)熱量奇高——有句笑話說要是可以聽見某臺機器的硬盤在正常工作時發(fā)出明顯的咔咔作響，那么這臺機器一定使用希捷的硬盤，但是這款產(chǎn)品速度快、可靠性也不差、價格也很便宜，此后希捷開始走了上坡路。西部數(shù)據(jù)開始可以說聲名狼藉，原因便是它的魚子醬硬盤曾爆出大量回收的倒霉事，但是UltraDMA/66時代的魚子醬卻相當“美味可口”：2M緩存讓5400轉(zhuǎn)的產(chǎn)品擁有相當不錯的高性能，比起許多7200轉(zhuǎn)硬盤也毫不遜色，加上噪音發(fā)熱量都較低，表現(xiàn)令人滿意。而在回收事件之后，西部數(shù)據(jù)的硬盤一直保持著超低損壞率、直到現(xiàn)在也是如此，可以說因禍得福。至于稍后推出的邁拓金鉆4代，則以穩(wěn)健性能、低發(fā)熱與低噪音見長，它擁有2MB緩存和DUAL WAVE雙處理器結(jié)構(gòu)、Max Safe and SMART MAX SAFE等邁拓獨有的技術(shù)，綜合素質(zhì)非常優(yōu)秀，堪稱UltraDMA/66時代最優(yōu)秀的產(chǎn)品之一，而邁拓也是從此之后才開始走向輝煌。

圖4：希捷酷魚硬盤，首款符合UltraDMA/66規(guī)格的7200轉(zhuǎn)硬盤，發(fā)熱高、噪音大，但速度在當時首屈一指。

    進入UltraDMA/100時代之后，硬盤市場發(fā)生了新的變化：巨人昆騰竟被小個子邁拓所收購，希捷、西部數(shù)據(jù)也成長為主力軍，而IBM因玻璃硬盤事件走上滅亡之路、現(xiàn)在也已經(jīng)被日立收購共同成立日立存儲公司。如果要說UltraDMA/100時代值得稱道的產(chǎn)品，那么IBM的Deskstar玻璃硬盤、希捷的酷魚4、西部數(shù)據(jù)的WD1200JB都有資格稱上。Deskstar 75GXP玻璃硬盤（即騰龍一代）是業(yè)界首款支持UltraDMA/100標準的產(chǎn)品，而它更著名的地方來自于IBM的技術(shù)冒險：Deskstar 75GXP采用玻璃取代傳統(tǒng)鋁合金作為盤片——由于玻璃表面可以加工得更為光滑、磁頭高度允許降得更低，硬盤速度也因此得以大大提高；事實也是如此，在各項測試中Deskstar 75GXP均遙遙領(lǐng)先于隨手，一時之間風(fēng)光無限，但由于磁頭和盤片距離降低，導(dǎo)致它的抗震能力很差，加上運輸不當造成玻璃硬盤大面積返修……直到后來的騰龍三代也是如此，IBM終于付出慘重代價不得不將虧損嚴重的存儲部門出售給日立。希捷酷魚4 可以說是UltraDMA/100時代的經(jīng)典之作：它是有史以來最安靜的一款產(chǎn)品、而性能也出類拔萃、可靠性也很不錯，要是發(fā)熱量低些的話就堪稱完美；這款產(chǎn)品至今也相當受歡迎，希捷也一舉奠定自己在ATA硬盤領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。此外，而西部數(shù)據(jù)的WD1200JB也是一款革命性的產(chǎn)品，它將緩存的數(shù)量從2MB提高到了8MB，一舉成為當前硬盤的性能冠軍，即便同中低端SCSI硬盤相比也毫不遜色！加上西部數(shù)據(jù)一貫的超低返修率，WD1200JB可以說是UltraDMA/100時代的旗艦。

圖5：西部數(shù)據(jù)WD1200JB硬盤，8MB大容量緩存讓它一舉摘取了UltraDMA/100之王的桂冠。

    至于UltraDMA/133，這里就不再多說，畢竟它是邁拓一家的標準，而邁拓推出的相關(guān)產(chǎn)品都表現(xiàn)平平，UltraDMA/133理論上的高性能無從談起。

ATA硬盤、IDE控制器與IDE擴展卡（續(xù)）

IDE控制器與控制卡

    談完了硬盤我們來看看主板上的硬盤控制器。硬盤控制器有兩種新式存在，一種是單獨的控制芯片，這類產(chǎn)品以Promise、AMI和HighPoint三家公司的產(chǎn)品為主，而且這些產(chǎn)品并不是只支持新型ATA規(guī)范、往往還附帶著RAID功能；另一種則是集成在芯片組的南橋芯片中，只是它的一個邏輯模塊。

圖6：Promise PDC 20267，支持UltraDMA/100規(guī)范的IDE控制器芯片。

    Promise 的PDC 20267芯片是一款支持UltraDMA/100規(guī)格的ATA控制器，它同時還支持RAID0/1等模式，Promise 用這款芯片生產(chǎn)了FastTrak 100 RAID卡和Ultra 100 硬盤控制卡，由于兩者采用通用設(shè)計，所以不少發(fā)燒友將Ultra 100改造成RAID卡來使用，畢竟Ultra 100比FastTrak 100要便宜許多。

圖7：Promise Ultra100硬盤控制卡，可支持UltraDMA/100規(guī)格。

    AMI的MG80469、HighPoint HPT370兩種芯片都是Promise PDC 20267的同類產(chǎn)品：這三者的功能相當，只是在性能上有所差異，畢竟不同廠家的產(chǎn)品在技術(shù)上總會有差異，但基本上處于同一水平。

圖8－1：AMI的MG80469 IDE控制器芯片

圖8－2：HighPoint的HPT370 IDE控制器芯片

    對PC來說，除了為獲得RAID功能外這類外加的IDE控制芯片并不常用，考慮到成本與系統(tǒng)整合的因素、IDE控制器都會被集成在芯片組的南橋中。在所有芯片組廠商中，只有英特爾才是ATA標準的制定者，這樣它就掌握了ATA的所有秘密、可以為芯片組研發(fā)創(chuàng)造便利，因此自BX時****始（也就是UltraDMA/33之后），英特爾的芯片組在磁盤性能方面遙遙領(lǐng)先于競爭對手，直到今天對手們對此仍然無可奈何——威盛曾與邁拓聯(lián)手進行磁盤控制器開發(fā)、雖然一定程度改善了磁盤性能但仍趕不上英特爾的水準，技術(shù)封閉讓其他廠商深受其害但又無可奈何，恐怕這種情況還要一直繼續(xù)下去。

圖9：英特爾440BX芯片組的PIIX4E南橋，可支持UltraDMA/33規(guī)格并表現(xiàn)出對手難以企及的高性能。

IDE VS SCSI：涇渭分明的桌面與高端，結(jié)論

IDE/ATA硬盤是PC的主宰，SCSI硬盤則是高端系統(tǒng)的標準選擇。SCSI是英文Small Computer System Interface的縮寫，意為“小型計算機系統(tǒng)接口”，它是在美國Shugart公司（著名硬盤廠商Seagate公司的前身）開發(fā)“SASI”的基礎(chǔ)上，增加了磁盤管理功能而形成的廣泛性接口規(guī)范，SCSI的應(yīng)用范圍涵蓋了硬盤、磁帶機、掃描儀、打印機、光存儲、MO等等各種外部設(shè)備中，這與ATA規(guī)范局限在硬盤、光驅(qū)等存儲設(shè)備中形成鮮明的對比。

    由于面向高端設(shè)計，SCSI總線首要要求高速度——自1986年的SCSI-1到現(xiàn)在的Ultra160 SCSI，各時期的SCSI規(guī)范總在速度上領(lǐng)先于同期的ATA規(guī)范，如目前最快的Ultra160 SCSI最快數(shù)據(jù)傳輸率可達到160MB/s，而ATA/100只有100MB/s、ATA/133也只有133MB/s的水準。SCSI與ATA最大的區(qū)別并非在此，而是兩者迥然不同的工作模式：對ATA硬盤而言，不管使用PIO模式還是DMA模式，CPU總要負擔(dān)一定的工作量；而SCSI則不是如此，它是由一塊專門的SCSI控制卡來掌管數(shù)據(jù)傳輸職能而與CPU無關(guān)（CPU占用率極低），這樣CPU就能脫離出來專職負責(zé)各項數(shù)據(jù)處理，顯然這對服務(wù)器/工作站相當必要——尤其是對I/O訪問頻繁的WEB、郵件、FTP、視頻點播等類型的服務(wù)器中，不采用SCSI系統(tǒng)便無法工作，假如這些場合使用普通的ATA硬盤，那么便會出現(xiàn)這樣的情形：硬盤始終不停大量傳輸數(shù)據(jù)，而CPU忙于處理數(shù)據(jù)傳輸無法應(yīng)對其他處理，這對服務(wù)器而言無疑是災(zāi)難性的！

    就功能而言，SCSI也強大許多：SCSI可以支持多個并行I/O操作、數(shù)據(jù)線長度寬裕且容錯能力很強——以Ultra160 SCSI為例，它最多可以連接15個設(shè)備、數(shù)據(jù)線長度最長允許為12米，這是ATA規(guī)范的2個設(shè)備、數(shù)據(jù)線45厘米限制所難以比擬的。這些特性決定了SCSI面向高端、ATA針對桌面的格局，而SCSI硬盤與ATA硬盤也因此表現(xiàn)出差異甚大的特性。

    SCSI硬盤是SCSI規(guī)范最重要的應(yīng)用，與普通ATA硬盤相比，除接口不同，SCSI硬盤的各項指標都更為苛刻、技術(shù)含量也更高：首先，為配合SCSI接口的高性能，SCSI硬盤普遍具有10000轉(zhuǎn)以上的轉(zhuǎn)數(shù)，像希捷“捷豹”系列高端產(chǎn)品的轉(zhuǎn)速更高達15000轉(zhuǎn)，而目前ATA硬盤的最高轉(zhuǎn)速頂多才有7200轉(zhuǎn)。這種差異當然不是由SCSI接口引起的，而是硬盤制造商根據(jù)不同需求的產(chǎn)物。由于SCSI硬盤的轉(zhuǎn)速極高，硬盤主軸馬達的驅(qū)動力也要求得到大大加強，但現(xiàn)在的硬盤馬達技術(shù)已幾乎發(fā)揮到了極致、要想在不降低可靠性前提下進一步提升極為困難，因此SCSI硬盤廠商不得不通過降低盤片大小和減少盤片數(shù)量減弱馬達負載、提高轉(zhuǎn)速——也因為如此，SCSI硬盤的容量老是落后IDE硬盤一大截，而價格卻高得驚人！其次，SCSI硬盤對數(shù)據(jù)安全更為敏感，無論是對數(shù)據(jù)的保護、錯誤校驗還是硬盤自身壽命的要求都近乎苛刻：SCSI硬盤多采用ECC奇偶校驗（作用類似于帶ECC的內(nèi)存），能夠在數(shù)據(jù)讀寫時檢測是否有數(shù)據(jù)錯誤；硬盤的設(shè)計壽命也長達10年，而ATA硬盤僅在3~5年之間；在質(zhì)量方面，SCSI硬盤也控制得非常嚴格——ATA硬盤出現(xiàn)物理壞道概率很高（這種倒霉事許多人都遇到過），而SCSI硬盤就極罕見出現(xiàn)這樣的問題。

    由于價格昂貴、容量不高，SCSI硬盤明顯不適合家庭用戶選擇，而ATA硬盤不夠可靠、速度不夠快，也難以作為高端之選，無論過去、現(xiàn)在還是未來，ATA與SCSI都是涇渭分明的兩極。

圖10：希捷“捷豹”SCSI硬盤，15000轉(zhuǎn)得驚人轉(zhuǎn)速、符合Ultra 160 SCSI標準，堪稱SCSI中的旗艦產(chǎn)品。

    大家看到了吧，別看小小的硬盤芯片，擁有的功能繁多，對硬盤的正常工作起到關(guān)鍵作用。