IDE、SATA、SCSI、SAS、FC、SSD 硬碟型別

IDE磁碟

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IDE(Integrated Drive Electronics), 本意是指把控制器與盤體整合在一起的硬碟驅動器，是一種硬碟的傳輸介面, 有另一個名稱叫做ATA（Advanced Technology Attachment），指的是相同的東西。

 

 

特點:

一般使用16-bit資料匯流排, 每次匯流排處理時傳送2個位元組。PATA介面一般是100Mbytes/sec頻寬，資料匯流排必須鎖定在50MHz，為了減小濾波設計的複雜性，PATA使用Ultra匯流排，通過“雙倍資料比率”或者2個邊緣(上升沿和下降沿)時鐘機制用來進行DMA傳輸。這樣在資料濾波的上升沿和下降沿都採集資料，就降低一半所需要的濾波頻率。這樣頻寬就是:25MHz 時脈頻率x 2 雙倍時脈頻率x 16 位/每一個邊緣/ 8 位/每個位元組= 100 Mbytes/sec。

 

優點:

自問世以來，一直以其價廉、穩定性好、標準化程度高等特點，深得廣大中低端使用者的青睞，甚至在某些高階應用領域，如伺服器應用中也有一定的市場。

 

缺點:

隨著CPU時脈頻率和記憶體頻寬的不斷提升，其介面協議PATA(Paralle ATA)逐漸顯現出不足來。一方面，硬碟製造技術的成熟使ATA硬碟的單位價格逐漸降低，另一方面，由於採用並行匯流排介面，傳輸資料和訊號的匯流排是複用的，因此傳輸速率會受到一定的限制。如果要提高傳輸的速率，那麼傳輸的資料和訊號往往會產生干擾，從而導致錯誤。

在當今的許多大型企業中，PATA現有的傳輸速率已經逐漸不能滿足使用者的需求。

 

SATA磁碟

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SATA（Serial ATA）口的硬碟又叫串列埠硬碟. SATA以它序列的資料傳送方式得名。在資料傳輸的過程中，資料線和訊號線獨立使用，並且傳輸的時脈頻率保持獨立，因此同以往的PATA相比，SA他的傳輸速率可以達到並行的30倍。可以說:SATA技術並不是簡單意義上的PATA技術的改進，而是一種全新的匯流排架構。

 

 

SCSI磁碟

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SCSI英文全稱：Small Computer System Interface，它出現的原因主要是因為原來的IDE介面的硬碟轉速太慢，傳輸速率太低，因此高速的SCSI硬碟出現。其實SCSI並不是專為硬碟設計的，實際上它是一種匯流排型介面。獨立於系統匯流排工作.

 

 

 

優點:

系統佔用率極低，轉速快，傳輸率高.

 

缺點:

價格高、安裝不便、還需要設定及其安裝驅動程式，因此這種介面的硬碟大多用於伺服器等高階應用場合。

 

SAS磁碟

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SAS(Serial Attached SCSI)即序列連線SCSI，是新一代的SCSI技術。和現在流行的Serial ATA(SATA)硬碟相同，都是採用序列技術以獲得更高的傳輸速度，並通過縮短連結線改善內部空間等。SAS是並行SCSI介面之後開發出的全新介面。此介面的設計是為了改善儲存系統的效能、可用性和擴充性，並且提供與SATA硬碟的相容性。

SAS的介面技術可以向下相容SATA。具體來說，二者的相容性主要體現在物理層和協議層的相容。

 

優點:

和傳統並行SCSI介面比較起來，SAS不僅在介面速度上得到顯著提升(現在主流Ultra 320 SCSI速度為320MB/sec), 而且由於採用了序列線纜，不僅可以實現更長的連線距離，還能夠提高抗干擾能力，並且這種細細的線纜還可以顯著改善機箱內部的散熱情況。

 

缺點:

硬碟、控制晶片種類少. 硬碟價格太貴. 比起同容量的Ultra 320 SCSI硬碟，SAS硬碟要貴了一倍還多。

實際傳輸速度變化不大. SAS硬碟的介面速度並不代表資料傳輸速度，受到硬碟機械結構限制，現在SAS硬碟的機械結構和SCSI硬碟幾乎一樣。目前資料傳輸的瓶頸集中在由硬碟內部機械機構、硬碟儲存技術、磁碟轉速，所決定的硬碟內部資料傳輸速度，也就是80MBsec左右，SAS硬碟的效能提升不明顯。

雖然SAS介面伺服器和SCSI介面產品在速度、穩定性上差不多，但目前的技術和產品都還不夠成熟。

 

FC

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光纖通道的英文拼寫是Fibre Channel，和SCIS介面一樣光纖通道最初也不是為硬碟設計開發的介面技術，是專門為網路系統設計的，但隨著儲存系統對速度的需求，才逐漸應用到硬碟系統中。光纖通道硬碟是為提高多硬碟儲存系統的速度和靈活性才開發的，它的出現大大提高了多硬碟系統的通訊速度。它以點對點(或是交換)的配置方式在系統之間採用了光纜連線。

即, 硬碟本身是不具備FC介面的, 插硬碟的機櫃上帶有FC介面, 通過光纖與光纖交換機互聯.

 

SSD

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固態硬碟（Solid State Disk或Solid State Drive），也稱作電子硬碟或者固態電子盤，是由控制單元和固態儲存單元（DRAM或FLASH晶片）組成的硬碟。固態硬碟的介面規範和定義、功能及使用方法上與普通硬碟的相同，在產品外形和尺寸上也與普通硬碟一致。由於固態硬碟沒有普通硬碟的旋轉介質，因而抗震性極佳。其晶片的工作溫度範圍很寬（-40~85℃）。目前廣泛應用於軍事、車載、工控、視訊監控、網路監控、網路終端、電力、醫療、航空等、導航裝置等領域。目前由於成本較高，正在逐漸普及到DIY市場。

 

不同磁碟種類的Metrics:

磁碟種類	最大IOPS	最大響應時間
ATA/IDE	70	15ms
FC/SAS	140~160	10ms
SSD/EFD	2500	1ms

 

更加詳細的Metrics:

效能指標\硬碟型別	10K rpm	15K rpm	Flash Drive	NL-SAS
IOPS	150	180	3500	90
Bandwidth	6-24 MB/s	8-32 MB/s	100 MB/s	2.5-16 MB/s

 

博主目前的認識如下:

• 硬碟介面型別有IDE, SATA, SCSI.
• 硬碟型別分為機械和固態
• 硬碟機櫃有FC網路的和普通網線的網路

歡迎糾正和探討.

 

參考資料

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IDE、SATA、SCSI、SAS、FC、SSD硬碟型別介紹

http://blog.csdn.net/tianlesoftware/article/details/6009110

ATA、SATA、SCSI、SAS、FC硬碟介面技術特點與區別

http://www.dz3w.com/info/interface/0078821.html

IDE,SCSI,SATA硬碟介面比較

http://www.51hei.com/chip/347.html

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IDE / SATA 主要應用在PC和膝上型電腦

SCSI / SAS 主要應用於伺服器

    目前硬碟最要分為3種。也即：IDE、SCSI、SATA。首先，這三個都是一種硬碟的介面標準。

        最初硬碟的通用標準即IDE（Integrated Device Electronics:電子整合驅動器），IDE經過不斷的發展，除了開始的幾個版本外，後續的幾個版本都叫Ultra DMA，其中最快的是Ultra DMA133，速度達到了133M/s。而人們通常喜歡用ATA來稱呼IDE硬碟，但是嚴格來講這個稱謂是不對的，因為從理論上來講，IDE的範圍比ATA更大，任何電子整合驅動器都屬於IDE，甚至包括SCSI（Small Computer System Interface）。直到SA他的出現將ATA和IDE區分開來，SATA即Serial-ATA（序列ATA），而IDE則屬於Parallel-ATA(並行ATA)。這樣可以如此來區分：廉價便宜的是IDE，新興快速的是SATA，穩定高價的是SCSI。下班對這三種介面進行解釋。

        IDE(Intergrated Device Electronics)

        IDE一般是有扁平電纜連線的，一個扁平電纜可以連線2個IDE硬碟，而一個計算機一般提供2個扁平電纜，所以一般允許4塊IDE硬碟。IDE經過多年的發展，成熟，廉價，穩定。一般老式的電腦中裝的都是這種硬碟。目前2011主流的硬板已經是SATA硬碟了。IDE是平行傳輸的，而SATA是序列傳輸的。下邊說一下SATA。

        SATA(Serial-ATA)

        SATA是序列ATA，是近些年的新興技術，資料校驗更為完整，傳輸速度也更快，快到什麼程度呢？SATA1.0的標準已經達到150M/s了，至於後續的2.0和3.0，則是可以達到300M/S和600M/S的。總之SATA是一項新技術，在各個方面都比IDE更加出色，所以總的來講，IDE遲早會被SATA完全取代的，只是時間問題而已。

        SCSI(Small Computer System Interface:小型計算機系統介面)

        SCSI的出現主要是由於原有IDE介面的硬碟轉速比較低，傳輸效率比較慢。由於SCSI硬碟獨立於系統匯流排工作，所以它的最大優點就在於系統的佔用率低，當然它還有一些優點，轉速高，傳輸速率快，更穩定。但也有一些缺點，價格高，安裝沒有IDE方便。

        有一點請注意，SCSI硬碟一般來講只有伺服器才用到的，在個人電腦上我們很少見到SCSI硬碟的存在。

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IDE（Integrated Drive Electronics）即“電子整合驅動器”，它的本意是指把“硬碟控制器”與“盤體”整合在一起的硬碟驅動器。把盤體與控制器整合在一起的做法減少了硬碟介面的電纜數目與長度，資料傳輸的可靠性得到了增強，硬碟製造起來變得更容易，因為硬碟生產廠商不需要再擔心自己的硬碟是否與其它廠商生產的控制器相容。對使用者而言，硬碟安裝起來也更為方便。IDE這一介面技術從誕生至今就一直在不斷髮展，效能也不斷的提高，其擁有的價格低廉、相容性強的特點，為其造就了其它型別硬碟無法替代的地位。
早期的IDE介面有兩種傳輸模式，一個是PIO（Programming I/O）模式，另一個是DMA（Direct Memory Access）。雖然DMA模式系統資源佔用少，但需要額外的驅動程式或設定，因此被接受的程度比較低。後來在對速度要求愈來愈高的情況下，DMA模式由於執行效率較好，作業系統開始直接支援，而且廠商更推出了愈來愈快的DMA模式傳輸速度標準。而從英特爾的430TX晶片組開始，就提供了對Ultra DMA 33的支援，提供了最大33MB/sec的的資料傳輸率，以後又很快發展到了ATA 66，ATA 100以及邁拓提出的ATA 133標準，分別提供66MB/sec，100MB/sec。只有邁拓自己才採用ATA 133標準，而日立（IBM），希捷和西部資料則都採用ATA 100標準，晶片組廠商中也只有VIA，SIS，ALi以及nVidia對此標準提供支援，晶片組廠商中英特爾則只支援ATA 100標準
IDE介面優點：價格低廉、相容性強、價效比高
IDE介面缺點：資料傳輸速度慢、線纜長度過短、連線裝置少


SATA（Serial Advanced Technology Attachment）即（序列高階技術附件，一種基於行業標準的序列硬體驅動器介面）。

SATA是Intel公司在IDF2000大會上推出的，該技術可以讓使用者擁有高效能的硬碟，卻不必犧牲資料的完整性。SATA最大的優勢是傳輸速率高。SA他的工作原理非常簡單：採用連續序列的方式來實現資料傳輸從而獲得較高傳輸速率。2003年釋出SATA1.0規格提供的傳輸率就已經達到了150MB/s，不但已經高出普通IDE硬碟所提供的100MB/s(ATA100)甚至超過了133MB/s(ATA133)的最高傳輸速率。

SATA在資料可靠性方面也有了大幅度提高。SATA可同時對指令及資料封包進行迴圈冗餘校驗（CRC），不僅可檢測出所有單bit和雙bit的錯誤，而且根據統計學的原理，這樣還能夠檢測出99.998%可能出現的錯誤。相比之下，PATA只能對來回傳輸的資料進行校驗，而無法對指令進行校驗，加之高頻率下干擾甚大，因此資料傳輸穩定性很差。
除了傳輸速度、傳輸資料更可靠外，節省空間是SATA最具吸引力之處，更有利於機箱內部的散熱，線纜間的串擾也得到了有效控制。不過SATA 1.0規範存在不少缺點，特別是缺乏對於伺服器和網路儲存應用所需的一些先進特性的支援。比如在多工、多請求的典型伺服器環境裡面SATA1.0硬碟的確會有效能大幅度下降、可維護性不強、可連線性不好等等缺點。這時，SATA2.0的出現在這方面卻得到了很好的補充
SATA、IDE比較：
SATA硬碟採用新的設計結構，資料傳輸快，節省空間，相對於IDE硬碟具有很多優勢：
1 .SATA硬碟比IDE硬碟傳輸速度高。目前SATA可以提供150MB/s的高峰傳輸速率。今後將達到300 MB/s和600 MB/s。到時我們將得到比IDE硬碟快近10倍的傳輸速率。
2． 相對於IDE硬碟的PATA40針的資料線，SA他的線纜少而細，傳輸距離遠，可延伸至1米，使得安裝裝置和機內佈線更加容易。聯結器的體積小，這種線纜有效的改進了計算機內部的空氣流動，也改善了機箱內的散熱。
3． 相對於IDE硬碟系統功耗有所減少。SATA硬碟使用500毫伏的電壓就可以工作。
4. SATA可以通過使用多用途的晶片組或序列——並行轉換器來向後相容PATA裝置。由於SATA和PATA可使用同樣的驅動器，不需要對作業系統進行升級或其他改變。
5． SATA不需要設定主從盤跳線。BIOS會為它按照1、2、3順序編號。這取決於驅動器接在哪個SATA聯結器上（安裝方便）。而IDE硬碟需要設定通過跳線來設定主從盤。
6． SATA還支援熱插拔，可以像U盤一樣使用。而IDE硬碟不支援熱插拔。


SCSI（Small Computer System Interface）小型計算機系統介面，一種用於計算機和智慧裝置之間（硬碟、軟碟機、光碟機、印表機、掃描器等）系統級介面的獨立處理器標準。 SCSI是一種智慧的通用介面標準。它是各種計算機與外部裝置之間的介面標準。
1.SCSI可支援多個裝置，SCSI-2(FastSCSI)最多可接7個SCSI裝置，WideSCSI-2以上可接16個SCSI裝置。也就是說，所有的裝置只需佔用一個IRQ，同時SCSI還支援相當廣的裝置，如CD-ROM、DVD、CDR、硬碟、磁帶機、掃描器等。
2.SCSI還允許在對一個裝置傳輸資料的同時，另一個裝置對其進行資料查詢。這就可以在多工作業系統如Linux、WindowsNT中獲得更高的效能。
3.SCSI佔用CPU極低，確實在多工系統中佔有著明顯的優勢。由於SCSI卡本身帶有CPU，可處理一切SCSI裝置的事務，在工作時主機CPU只要向SCSI卡發出工作指令SCSI卡就會自己進行工作，工作結束後返回工作結果給CPU，在整個過程中，CPU均可以進行自身工作。
4.SCSI裝置還具有智慧化，SCSI卡自己可對CPU指令進行排隊，這樣就提高了工作效率。在多工時硬碟會在當前磁頭位置，將鄰近的任務先完成，再逐一進行處理。
5.最快的SCSI匯流排有160MB/s的頻寬，這要求使用一個64位的66MHz的PCI插槽，因此在PCI-X匯流排標準中所能達到的最大速度為80MB/s，若配合10，000rpm或15，000rpm轉速的專用硬碟使用將帶來明顯的效能提升。
SCSI與IDE的比較：
1.IDE的工作方式需要CPU的全程參與，CPU讀寫資料的時候不能再進行其他操作，這種情況在Windows 95/NT的多工作業系統中，自然就會導致系統反應的大大減慢。而SCSI介面，則完全通過獨立的高速的SCSI卡來控制資料的讀寫操作，CPU就不必浪費時間進行等待，顯然可以提高系統的整體效能。不過，現在的IDE介面為改善這個問題也做了很大改進，已經可以使用DMA模式而非PIO模式來讀寫，資料的交換由DMA通道負責，對CPU的佔用可大大減小。儘管如此，比較SCSI和IDE在CPU的佔用率，還是可以發現SCSI仍具有相當的優勢。
2.SCSI的擴充性比IDE大，一般每個IDE系統可有2個IDE通道，總共連4個IDE裝置，而SCSI介面可連線7—15個裝置，比IDE要多很多，而且連線的電纜也遠長於IDE。
3.雖然SCSI裝置價格高些，與IDE相比,SCSI的效能更穩定、耐用，可靠性也更好。


FC(Fibre Channel)光纖通道。是一種跟SCSI 或IDE有很大不同的介面，它很像乙太網的轉換開頭。以前它是專為網路設計的，後來隨著儲存器對高頻寬的需求，慢慢移植到現在的儲存系統上來了。光纖通道通常用於連線一個SCSI RAID（或其它一些比較常用的RAID型別），以滿足高階工作或伺服器對高資料傳輸率的要求。
光纖通道在硬體上依賴價格昂貴的FC交換器，一臺只有最基本功能的8埠FC交換器起價就要30萬元，1個FC埠的平均成本高達數萬甚至十多萬元，且每部要連線FC SAN的伺服器都必須安裝1片價格1千美元上下的FC HBA，部署一套FC SAN的費用非常高昂。使用者也必須具備FC協議相關知識才能有效管理，以致限制了FC SAN的普及。因此無論儲存廠商如何宣揚SAN的好處，現實上能享用這些好處的企業相當有限。
FC與SCSI的比較：
最初是從SCSI開始的，它也是儲存領域最為廣泛的協議；SCSI的命令和資料，可以直接在SCSI介面中傳輸，也可以通過封裝進行傳輸，比如用USB，FC等方式。由於在傳統的SCSI介面中，其傳輸的距離有限；因此用FC來擴大傳輸距離就應運而生，從而封裝SCSI的FC介面流行起來，物理上它只是加上的FC的電路，其核心的SCSI部分基本不做修改，因此軟體上移植SCSI HBA到FC的HBA實現難度並不大。


SAS（Serial Attached SCSI），序列連線SCSI介面，序列連線小型計算機系統介面。
SAS是新一代的SCSI技術，和現在流行的Serial ATA(SATA)硬碟相同，都是採用序列技術以獲得更高的傳輸速度，並通過縮短連結線改善內部空間等。SAS是並行SCSI介面之後開發出的全新介面。此介面的設計是為了改善儲存系統的效能、可用性和擴充性，提供與序列ATA (Serial ATA，縮寫為SATA)硬碟的相容性。
SAS技術還有簡化內部連線設計的優勢，儲存裝置廠商目前投入相當多的成本以支援包括光纖通道陣列、SATA陣列等不同的儲存裝置，而SAS連線技術將可以通過共用元件降低設計成本。
作為一種新的儲存介面技術，SAS不僅在功能上可與Fibre Channel媲美，還具有相容SA他的能力，因而被業界公認為取代並行SCSI的不二之選。據唯實數工程師介紹，SAS的優勢主要體現在：靈活性，可以相容SATA，為使用者節省投資；擴充套件性，一個SAS域最多可以直連16384個裝置；效能卓越，點對點的架構使效能隨埠數量增加而提高；更合理的電纜設計，在高密度環境中提供更有效的散熱。衡量一種技術的優劣通常有4個基本指標，即效能、可靠性、可擴充套件性和成本。回顧序列磁碟技術的發展歷史，從光纖通道，到SATA，再到SAS，幾種技術各有所長。光纖通道最早出現的序列化儲存技術，可以滿足高效能、高可靠和高擴充套件性的儲存需要，但是價格居高不下；SATA硬碟成本倒是降下來了，但主要是用於近線儲存和非關鍵性應用，畢竟在效能等方面差強人意；SAS應該算是個全才，可以支援SAS和SATA磁碟，很方便地滿足不同價效比的儲存需求，是具有高效能、高可靠和高擴充套件性的解決方案。

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