author：黃文
date ：2002-10-10
要深入**serial ata
技術，我們就要先來簡單分析一下並行ata與serial ata之間工作原理的差異：
1.資料傳輸週期對傳輸速度的影響
首先，我們先來**一下資料傳輸週期對傳輸速度的影響。現在的並行ata標準使用的是16bit的雙向匯流排，即1個資料傳輸週期可以傳輸4個位元組的資料（1位元組＝8bit，16bit的雙向匯流排乙個週期可以傳輸16bit/8×2個位元組），而大家熟知的ultra ata 100每秒可以傳輸100mb（100000000位元組）的資料，通過一條簡單的公式：
頻率×乙個週期的資料傳輸率＝每秒資料傳輸率
各種ultra ata介面規格一覽：
要深入**serial ata
技術，我們就要先來簡單分析一下並行ata與serial ata之間工作原理的差異：
1.資料傳輸週期對傳輸速度的影響
首先，我們先來**一下資料傳輸週期對傳輸速度的影響。現在的並行ata標準使用的是16bit的雙向匯流排，即1個資料傳輸週期可以傳輸4個位元組的資料（1位元組＝8bit，16bit的雙向匯流排乙個週期可以傳輸16bit/8×2個位元組），而大家熟知的ultra ata 100每秒可以傳輸100mb（100000000位元組）的資料，通過一條簡單的公式：
頻率×乙個週期的資料傳輸率＝每秒資料傳輸率
各種ultra ata介面規格一覽：
ultra dma資料傳輸週期：
但在資料傳輸中，兩個連續的資料傳輸週期之間，有乙個時間間隔，間隔時間為半個時鐘週期，也就是20ns，但在另半個時鐘週期中包括調整期、保持期和最大限度的資料傳輸時間。保持期是指資料需要在傳輸完成後保持乙個特定的時間，而在兩次資料傳輸中還有乙個調整時間，在這段時間內，要做好傳輸資料的準備，atapi-6協議中規定調整期和保持期的時間都為4.8ns，而剩下的10.4ns的時間就是最大的資料傳輸時間。
那傳輸週期和傳輸速度有什麼關係呢？要增加傳輸速度就要減少等待時間（包括兩個連續的時鐘之間的時間間隔、調整期和保持期），最簡單的方法就是縮短整個傳輸週期，所以ultra ata 133標準將時鐘頻率提高到33.3mhz，因此半個週期縮短到15ns，但atapi-6協議中規定調整期和保持期的時間都為4.8ns，不會改變，因此ata 133只有5.4ns的資料傳輸時間，將是目前可能達到的最快速度了。
而serial ata點對點直接傳輸的8位匯流排，根據serial ata資料傳輸規範：serial ata的時鐘頻率為150mhz，150mhz×8bit（1位元組）＝150mb，這剛好就是目前第一代serial ata的傳輸速率。 通過150mhz的時鐘頻率可以輕易的算出半個傳輸週期只有0.333ns（1個週期＝1/150m），當然傳輸過程中的等待和資料調整時間也會相應的減少，因此大大提高了傳輸速度，這也是serial ata可以輕而易舉上到1.5gbit/s的原因，但0.333ns只是serial ata開始，將來還大有發展。
2.不同於並行ata的植入式的時鐘系統
那為什麼serial ata能夠達到那麼高的頻率呢？原因就在於serial ata和並行ata依賴於外部時鐘訊號不同，serial ata有乙個植入式的時鐘，可以在處理訊號和資料時使用。這種植入式的時鐘實際上是將資料本身作為時鐘訊號一樣的處理。這樣做唯一潛在的問題就是當沒有資料傳輸時，系統和儲存器上的資料就不一定是同步的了。但是這個問題可以輕易解決，在空閒時傳送「dummy singnal」，就像「1010101」式的沒有意義的訊號來保持兩者的同步，由於不存在並行裝置，訊號不會出現不一致的情況。
3.傳輸方式限制工作頻率的高低
那你會問並行ata不可以提高傳輸頻率嗎？答案就是不可以太高，ultra ata使用通常的非互鎖時鐘訊號，當頻率太高時很容易導致線路電氣性質的任何差異都可能帶來時鐘訊號的不匹配，引起資料到達時間和傳輸訊號的不一致，甚至將資料傳到了別的資料接收端上。再則，並行ata標準電壓為5v，即使是ata 100也要3.3v，每當資料在資料線中傳遞的時候，並行ata的資料線就像個變壓器一樣，線纜的長度和電壓的變化生成了變化的電磁場，影響其他資料線中的資料傳遞，如果並行ata速率大副提高這種干擾還將直線上公升。因此，ata 33變成ata 100時，扁平資料線上再加上了40根遮蔽線，這樣，訊號線、電源線、控制線之間都隔了一根線，可以有效的減少干擾，但這種解決的方法不可能繼續發展下去。
而對於serial ata採用了低電壓微分訊號（lvds）技術和加上地線的資料線設計，輕鬆的解決了電磁場干擾的問題。lvds指的是一種先進的訊號傳輸方式，通過一對線來傳遞兩個電壓訊號，而在這兩個電壓之間的就是實際的資料，使用較低的電壓可以得到更快的傳輸速度，因為要傳播的電子數量的減少，同樣頻率下帶來速度的提公升。資料線雙向傳遞資料只需要4根資料線，再加上地線來提供相應的遮蔽，保證資料傳輸時不產生電磁場干擾，而線數從ultra ata的80線減少到了20線，實際上，serial ata使用的並不是平行排列的線纜，遮蔽線是通過同軸包裹資料線來實現，這使得資料線還可以繼續加大直徑，減少阻抗，提高抗干擾能力，也就可以進一步提高傳送速度。
serial ata的特點：
1.更輕薄、更靈活的的接線
相信常裝機
的朋友一定深有體會，機箱中最煩雜的就是各種各樣的接線，既不美觀，又妨礙散熱，特別是粗大的資料線，而且它的最長距離只有40公分，在安裝上極不靈活，要在大型直立機箱的最上方安裝硬碟
是及其困難的，不但如此，其介面還有正反之分，常常為了把硬碟安裝在乙個特定的地點，我們還要降線扭轉一百八十度，如果你還要一條資料線上安裝2臺裝置，那結果真是不敢想象。
而當你見到serial ata的資料線線，你一定忍不住喜新厭舊。其接線可以長達一公尺，造型精緻，即使是最寬的接線兩端的接頭也只有大約1厘公尺。即使你扭曲，打結也不影響其正常工作。最值得誇獎的是，它的介面不是針腳設計，而是平鋪的接觸片，不知道你有沒有試過當ultra ata的資料線拔出硬碟的時候連同硬碟的針腳一起折斷拔出，那種痛惜真是無可奈何，而serial ata將令你的這種擔憂一掃而光。
2.隨心所欲、支援熱插拔
對於經常玩弄硬體的使用者來說，serial ata的介面支援熱插拔的特性是使他們最欣喜的了。serial ata的介面是單向性的，由於在介面上有防插錯的設計，介面的一邊長出來一部分，因此你不會插錯；由於使用了針錯列設計，介面中有兩種長度的針，就可以實現順序連線，最長的針總是最先接上，然後是短針。 serial ata將介面內長針是作為地線使用，這是個簡便而又實用的設計，通過「接地」處理，「放電現象」這個實現裝置熱插拔的最大問題就可以妥善的解決。也就是說，當增加乙個裝置到系統中來時，首先接觸的是長針，這就做到電學意義上的平衡來保護其他資料線，隨即，裝置依照設定的順序連線，與主機建立聯絡，從而實現熱插拔。有了熱插拔技術，你可以隨時增加serial ata裝置，而且較新的作業系統能自動辨認新裝置（windows 98se以後的系統），實現即插即用。
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