Die Festplattenschnittstelle dient zum Anschluss der Festplatte bzw. des „Hostsystems“. Die Festplattenschnittstelle ist die Verbindungskomponente zwischen der Festplatte und dem Hostsystem. Ihre Funktion besteht darin, Daten zwischen dem Festplatten-Cache und dem Host-Speicher zu übertragen. Verschiedene Festplattenschnittstellen bestimmen die Verbindungsgeschwindigkeit zwischen der Festplatte und dem Computer. Die Qualität der Festplattenschnittstelle wirkt sich direkt auf die Geschwindigkeit der Programmausführung und die Leistung des Systems aus.
Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.
Die Festplattenschnittstelle dient zum Anschluss der Festplatte bzw. des „Hostsystems“.
Die Festplattenschnittstelle ist die Verbindungskomponente zwischen der Festplatte und dem Hostsystem. Ihre Funktion besteht darin, Daten zwischen dem Festplattencache und dem Hostspeicher zu übertragen.
Verschiedene Festplattenschnittstellen bestimmen die Verbindungsgeschwindigkeit zwischen der Festplatte und dem Computer. Im gesamten System wirkt sich die Qualität der Festplattenschnittstelle direkt auf die Geschwindigkeit der Programmausführung und die Leistung des Systems aus.
Insgesamt werden Festplattenschnittstellen in fünf Typen unterteilt: IDE-, SATA-, SCSI-, SAS- und Fibre-Channel-Schnittstellenfestplatten werden hauptsächlich in Heimprodukten und teilweise auch in Servern verwendet Wird hauptsächlich auf dem Servermarkt verwendet, während Fibre Channel nur auf High-End-Servern verwendet wird und teuer ist. SATA wird hauptsächlich im Heimatmarkt verwendet, darunter SATA, SATA II und SATA III, die mittlerweile zum Mainstream gehören.
IDE
IDEs vollständiger englischer Name ist „Integrated Drive Electronics“, was „elektronisches integriertes Laufwerk“ bedeutet. Seine ursprüngliche Bedeutung ist eine Festplatte, die den „Festplattencontroller“ und den „Festplattenkörper“ integriert. . Die Integration von Festplattengehäuse und Controller reduziert die Anzahl und Länge der Kabel für die Festplattenschnittstelle, erhöht die Zuverlässigkeit der Datenübertragung und vereinfacht die Festplattenherstellung, da sich Festplattenhersteller keine Gedanken mehr über die Kompatibilität ihrer Festplatten machen müssen mit Controllern anderer Hersteller. Für Benutzer ist die Festplatte auch bequemer zu installieren. Die Schnittstellentechnologie von IDE hat sich seit ihrer Geburt kontinuierlich weiterentwickelt und ihre Leistung wurde kontinuierlich verbessert. Der niedrige Preis und die starke Kompatibilität haben eine Position geschaffen, die nicht durch andere Arten von Festplatten ersetzt werden kann.
IDE stellt eine Art Festplatte dar, aber in tatsächlichen Anwendungen ist es üblich, dass sich die Verwendung von IDE auf die früheste IDE-Festplatte, ATA-1, bezieht. Diese Art von Schnittstelle wurde mit der Entwicklung der Schnittstellentechnologie eliminiert. Später weitete sich die Entwicklung auf weitere Arten von Festplattenschnittstellen aus, wie z. B. ATA, Ultra ATA, DMA, Ultra DMA und andere Schnittstellen, bei denen es sich allesamt um IDE-Festplatten handelt.
Es gibt drei Übertragungsmodi für IDE-Festplatten: PIO-Modus (Programmed I/O), DMA-Modus (Direct Memory Access) und Ultra DMA-Modus (UDMA).
SCSI
SCSIs vollständiger englischer Name ist „Small Computer System Interface“ (Small Computer System Interface), eine völlig andere Schnittstelle als IDE (ATA). Die IDE-Schnittstelle ist eine Standardschnittstelle für gewöhnliche PCs , und SCSI Es handelt sich nicht um eine Schnittstelle, die speziell für Festplatten entwickelt wurde, sondern um eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungstechnologie, die häufig auf Minicomputern verwendet wird. Die SCSI-Schnittstelle bietet die Vorteile eines breiten Anwendungsbereichs, Multitasking, großer Bandbreite, geringer CPU-Auslastung und Hot-Swap-Fähigkeit. Aufgrund des höheren Preises ist sie jedoch nicht so beliebt wie IDE-Festplatten Wird hauptsächlich in Mid- und High-End-Servern und High-End-Workstations verwendet.
Fibre Channel
Die englische Schreibweise von Fibre Channel ist Fibre Channel. Wie die SCSI-Schnittstelle war Fibre Channel ursprünglich keine Schnittstellentechnologie, die speziell für Netzwerksysteme konzipiert und entwickelt wurde Da die Geschwindigkeit und Nachfrage von Systemen zunahm, wurde sie nach und nach auch auf Festplattensysteme angewendet. Fibre-Channel-Festplatten wurden entwickelt, um die Geschwindigkeit und Flexibilität von Speichersystemen mit mehreren Festplatten zu verbessern. Ihr Aufkommen hat die Kommunikationsgeschwindigkeit von Systemen mit mehreren Festplatten erheblich verbessert. Die Hauptmerkmale von Fibre Channel sind: Hot-Plug-Fähigkeit, Hochgeschwindigkeitsbandbreite, Remote-Verbindungen, große Anzahl angeschlossener Geräte usw.
Fibre Channel ist für Systemumgebungen mit mehreren Festplatten wie Servern konzipiert. Es kann die Anforderungen von High-End-Workstations, Servern, Massenspeicher-Subnetzwerken und Peripheriegeräten für bidirektionale und serielle Datenkommunikation über Hubs, Switches und Point-and-Play-Geräte erfüllen. Hohe Anforderungen an die Datenübertragungsrate.
SATA
Festplatten, die den SATA-Anschluss (Serial ATA) verwenden, werden auch serielle Festplatten genannt und sind der Mainstream-Trend bei PC-Festplatten in der Zukunft und jetzt. Im Jahr 2001 hat das Serial ATA-Komitee, bestehend aus großen Herstellern wie Intel, APT, Dell, IBM, Seagate und Maxtor, offiziell die Serial ATA 1.0-Spezifikation eingeführt, obwohl Serial ATA-bezogene Geräte noch nicht offiziell eingeführt wurden Das ATA-Komitee hat die Führung bei der Festlegung der Serial ATA 2.0-Spezifikation übernommen. Serial ATA verwendet eine serielle Verbindungsmethode und verfügt über stärkere Fehlerkorrekturfunktionen. Der größte Unterschied besteht darin, dass die Übertragungsanweisungen (nicht nur Daten) automatisch überprüft werden können korrigiert, wenn sie gefunden wird, was die Zuverlässigkeit der Datenübertragung erheblich verbessert.
SATA Ⅱ wurde auf Basis von SATA entwickelt. Sein Hauptmerkmal ist, dass die externe Übertragungsrate von 1,5 Gbit/s (150 MB/s) auf 3 Gbit/s (300 MB/s) erhöht wird Darüber hinaus enthält es auch eine Reihe technischer Funktionen wie NCQ (Native Command Queuing), Port Multiplier und Staggered Spin-up. Eine bloße externe Übertragungsrate von 3 Gbit/s ist kein echtes SATA II.
Die Schlüsseltechnologie von SATA II ist die externe Übertragungsrate von 3 Gbit/s und die NCQ-Technologie. Die NCQ-Technologie kann die Reihenfolge der Befehlsausführung auf der Festplatte optimieren, um zu vermeiden, dass der Magnetkopf mechanisch bewegt wird, um verschiedene Positionen der Festplatte in der Reihenfolge zu lesen und zu schreiben, in der Anweisungen empfangen werden, wie dies bei herkömmlichen Festplatten der Fall ist Beim Empfang werden die nachfolgenden Magnetköpfe in einer hocheffizienten Reihenfolge angesprochen, wodurch Verluste durch wiederholte Bewegungen der Magnetköpfe vermieden und die Lebensdauer der Festplatte verlängert werden. Darüber hinaus können nicht alle SATA-Festplatten die NCQ-Technologie nutzen. Zusätzlich zur Festplatte selbst, die NCQ unterstützt, muss auch der SATA-Controller des Motherboard-Chipsatzes NCQ unterstützen. Darüber hinaus unterstützt die NCQ-Technologie kein FAT-Dateisystem, sondern nur das NTFS-Dateisystem.
SAS
SAS (Serial Attached SCSI) ist eine neue Generation der SCSI-Technologie. Sie entspricht der beliebten Serial ATA (SATA)-Festplatte, um eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit zu erreichen und den Innenraum zu verbessern durch Verkürzung von Verbindungsleitungen etc. SAS ist eine neue Schnittstelle, die nach der parallelen SCSI-Schnittstelle entwickelt wurde. Diese Schnittstelle soll die Leistung, Verfügbarkeit und Skalierbarkeit von Speichersystemen verbessern und bietet Kompatibilität mit SATA-Festplatten.
SAS-Schnittstellentechnologie kann abwärtskompatibel mit SATA sein. Insbesondere spiegelt sich die Kompatibilität zwischen beiden hauptsächlich in der Kompatibilität der physikalischen Schicht und der Protokollschicht wider. Auf der physikalischen Ebene sind die SAS-Schnittstelle und die SATA-Schnittstelle vollständig kompatibel. SATA-Festplatten können in Bezug auf die Schnittstellenstandards direkt vom SAS-Controller verwendet werden SATA-Festplatten, aber SAS. Es kann jedoch nicht direkt in einer SATA-Umgebung verwendet werden, da der SATA-Controller die SAS-Festplatte nicht auf der Protokollebene steuern kann, SAS aus drei Arten von Protokollen besteht und die entsprechenden Protokolle für die Datenübertragung verwendet werden je nach angeschlossenen Geräten. Das Serial SCSI Protocol (SSP) dient zur Übertragung von SCSI-Befehlen; das SCSI Management Protocol (SMP) dient zur Wartung und Verwaltung angeschlossener Geräte; das SATA Channel Protocol (STP) dient zur Datenübertragung zwischen SAS und SATA. Daher kann SAS durch die Zusammenarbeit dieser drei Protokolle nahtlos in SATA und einige SCSI-Geräte integriert werden.
Die Rückwandplatine des SAS-Systems kann entweder Hochleistungs-SAS-Laufwerke mit zwei Ports oder kostengünstige SATA-Laufwerke mit hoher Kapazität anschließen. So können SAS-Laufwerke und SATA-Laufwerke gleichzeitig im selben Speichersystem vorhanden sein. Allerdings ist zu beachten, dass SATA-Systeme nicht SAS-kompatibel sind, sodass SAS-Laufwerke nicht an die SATA-Backplane angeschlossen werden können. Aufgrund der Kompatibilität des SAS-Systems können Benutzer Festplatten mit unterschiedlichen Schnittstellen verwenden, um den Kapazitäts- oder Leistungsanforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden. Dadurch haben sie mehr Flexibilität bei der Erweiterung des Speichersystems, sodass Speichergeräte ihre Investitionsvorteile maximieren können.
Im System kann jeder SAS-Port eine Verbindung zu bis zu 16256 externen Geräten herstellen, und SAS verwendet eine direkte serielle Punkt-zu-Punkt-Übertragungsmethode mit einer Übertragungsrate von bis zu 3 Gbit/s. Es wird geschätzt, dass Hochgeschwindigkeitsschnittstellen 6 Gbit/s erreichen oder sogar 12 Gbit/s werden in Zukunft erscheinen. Die Schnittstelle von SAS wurde ebenfalls erheblich verbessert. Es bietet sowohl 3,5-Zoll- als auch 2,5-Zoll-Schnittstellen, sodass es den Anforderungen verschiedener Serverumgebungen gerecht wird. SAS setzt auf SAS-Expander, um mehr Geräte anzuschließen. Gemäß dem Produktentwicklungsplan der Platinenkartenhersteller werden jedoch in Zukunft 28- und 36-Port-Expander eingeführt, um SAS-Geräte oder Host-Geräte anzuschließen andere Geräte.
Im Vergleich zu herkömmlichen parallelen SCSI-Schnittstellen hat SAS nicht nur die Schnittstellengeschwindigkeit erheblich verbessert (die Mainstream-Ultra 320-SCSI-Geschwindigkeit beträgt 320 MB/Sek., während SAS gerade mit einer Geschwindigkeit von 300 MB/Sek. gestartet ist und 600 MB/Sek. erreichen wird). in Zukunft noch mehr), und durch die Verwendung serieller Kabel können nicht nur längere Verbindungsentfernungen erreicht werden, sondern auch die Entstörungsfähigkeiten verbessert werden, und dieses dünne Kabel kann auch die Wärmeableitung im Inneren des Gehäuses deutlich verbessern.
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