eSATA

eSATA

ESATA是一種數據接口。說到外置存儲設備(如移動硬碟)的接口,大家會不約而同地聯想到USB2.0或IEEE1394。儘管這兩種接口的數據傳輸率達到了480Mbps/400Mbps,但它們並不能真正發揮硬碟等設備的最大潛力。這是因為USB2.0或IEEE1394移動硬碟均必須使用橋接晶片,才能實現接口的轉換,這種連線方式無疑會大大影響設備的性能。如今一種全新的接口技術悄然走到大家面前——eSATA,用一句話概括它的特點就是:它比USB2.0快6倍!

基本信息

產生背景

eSATA eSATA

雖然支持熱插撥、規格更強的SATA規範已經推出了許久,但在主流市場中它一直無緣涉及移動存儲市場。我們能看到的事實是:絕大部分PC系統以及零售的主機板上都沒有配置標準的外部SATA接口;市場上幾乎買不到提供SATA外部接口的移動存儲裝置;如果以裸體SATA硬碟直接套用在外部,它缺少方便的電力連線裝置並且本身也缺乏有效的保護,脆弱的PCB完全暴露在外面,而且由於SATA線纜只能插拔幾十次,這也似乎與移動的需求並不匹配。

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然而eSATA似乎是最容易解決的問題,它不牽涉到底層的複雜技術,只需要完善下接口部分而已,最終的套用形式顯然是需要把硬碟配置在某種盒狀裝置內的,雖然SATA硬碟本身支持熱插拔。業界對eSATA接口的描述就是,基於標準的SATA線纜和接口,連線處加裝了金屬彈片來保證物理連線的穩固性,而eSATA線纜能夠插拔2000次,這也為eSATA搶班奪權創造了很好的條件。

其實,eSATA並不是什麼新技術—eSATA實際上就是外置式SATA II規範,是業界標準接口Serial ATA(SATA)的延伸。注意eSATA僅僅是一種擴展SATA接口,是用來連線外部而不是內部SATA設備。簡單的說就是通過eSATA技術,讓外部I/O接口使用SATA2功能,例如擁有eSATA接口,你可以輕鬆地將SATA2硬碟插到eSATA接口,而不用打開機箱更換SATA2硬碟。

SATA接口的設計僅供做為使用於系統機箱內。eSATA的出現將使得用戶可以在電腦外部連線SATA硬碟而不像過去只能局限於電腦內部。當然,你也可以用USB或者火線實現這一功能,但是eSATA的卻擁有極大的傳輸速度優勢:根據2000年制定的USB2.0高速版(High-Speed)標準 ,USB2.0的數據傳輸速度可以達到480Mbps(60MB/S)8bps=1bit/s,IEEE1394的數據傳輸速度可以達到400~800Mbps(50MB/S~100MB/S)。然而eSATA最高卻可提供3000Mbps(384MB/S)的數據傳輸速度,遠遠高於USB2.0和IEEE1394,並且依然保持方便的熱插拔功能,用戶是不需要關機便能隨時接上或移除SATA裝置,十分方便。

雖然eSATA2接口在理論上可以達到3Gbps的傳輸率,不過實際套用上,受硬碟內部傳輸率及主機板的制約,實際數據傳輸可能介於1.5Gbps到3Gbps之間,但仍高於IEEE 1394、USB2.0的傳輸速率。

因此,快速的傳輸速度和方便的移動能力,在不久的將來,eSATA將取代USB2.0和IEEE 1394成為外部擴展接口的發展趨勢。然而,eSATA並不是只要將一個SATA埠移到PC電腦箱後面就可以了。使用於機箱內的SATA纜線和連線器並不適合直接用於外接的方式。

介紹

SATA→eSATA/USB 直接將大硬碟外置 SATA→eSATA/USB 直接將大硬碟外置

eSATA的全稱是External Serial ATA(外部串列ATA),它是SATA接口的外部擴展規範。換言之,eSATA就是“外置”版的SATA,它是用來連線外部而非內部SATA設備。例如擁有eSATA接口,你就可以輕鬆地將SATA硬碟與機箱的eSATA接口連線,而不用打開機箱更換SATA硬碟。相對於SATA接口來說,eSATA在硬體規格上有些變化,數據線接口連線處加裝了金屬彈片來保證物理連線的牢固性。原有的SATA是採用L形插頭區別接口方向,而eSATA則是通過插頭上下端不同的厚度及凹槽來防止誤插,它同樣支持熱拔插。雖然改變了接口方式,但eSATA底層的物理規範並未發生變化,仍採用了7針數據線,所以僅僅需要改變接口便可以實現對SATA設備的兼容。 SATA接口是L形的,eSATA接口是平的。普通3.5英寸硬碟的最高數據傳輸率為60MB/s,在使用外置3.5英寸的硬碟盒時,USB2.0或IEEE 1394的接口速度會成為數據傳輸的瓶頸。如果使用外置RAID 0存儲設備,那么最高480Mbps的接口頻寬更會嚴重地限制硬碟的性能發揮。因此,eSATA是一個非常不錯的解決方案。而且eSATA硬碟盒在搭配SATA硬碟後,中間無需橋接晶片的轉換,是一種原生的存儲設備接口。

特性

儘管eSATA只是SATA接口的延伸,而且製造商並不需要對SATA的協定和處理晶片進行任何修改,但要確保將SATA安全地移到機箱外,並通過SATA-IO國際組織的審核,必然有許多地方需要加以改進。

eSATA接口首先需要提供的特性就是熱插拔。當前除老舊的串口、並口等PC外部接口外,其他包括USB、IEEE1394在內的許多接口都支持熱插拔技術,而eSATA這種專門為存儲設備服務的接口支持熱插拔的意義更加重要。你也許會問,SATA規範不是已經包含了熱插拔技術了嗎?為什麼eSATA還需要增加同樣的東西?事實上,現有許多主機板上的SATA1.0標準控制器並不支持熱插拔功能,當用戶在系統運行的時候將SATA設備拔下時很可能會導致系統崩潰。為了解決這個問題,SATA2.5規範對熱插拔的安全性和可靠性都做了進一步的強化。

解決問題

為確保將SATA安全地移到機箱外,並通過SATA-IO國際組織的審核,業者需要解決下列問題:

(一)預防接頭在連線時發生靜電放電;

(二)符合FCC與CE的電磁干擾規範;

(三)開發強韌的纜線和連線器組件,以支持外接式儲存的頻繁插拔需求(典型的台式SATA只需要安裝一次即可);

(四)外部接頭需加裝遮蔽。

優點

eSATA是SATA的外接式接口,但是配備更耐用的纜線和連線器。eSATA可以達到如同SATA般的傳輸速度,例如SATA 1.5Gb/s或SATA 3Gb/s。eSATA 3Gb/s速度同樣向下兼容於1.5Gb/s,與目前台式硬碟的情況相同。由於硬碟內部的數據持續傳輸率已高達75MB/sec,因此USB和1394的接口速率成為外接硬碟的瓶頸。同時eSATA外設還可以在主機內部的系統崩潰後作為啟動盤引導,直接將系統恢復,進一步增大其備份功能的附加值。

相比之下,現在的PC電腦不太容易從IEEE 1394或USB接口的硬碟上啟動。eSATA接口的另一個好處是有利於RAID性能的發揮,在連線埠多路器(Port Multiplier,簡稱PM)的幫助下,即使其接口頻寬只有1.5Gbps,也足夠讓2個硬碟充分施展(譬如RAID 0),而如果是3.0Gbps,則可以驅動4個硬碟而不致成為瓶頸。

和常見的USB2.0和IEEE1394兩種常見外置接口相比,eSATA最大的優勢就是數據傳輸能力。eSATA的理論傳輸速度可達到1.5Gbps或3Gbps,遠遠高於USB2.0的480Mbps和IEEE 1394的400Mbps。在實際測試中,從電腦中複製一個1.36GB大小的檔案到採用不同接口的外置存儲設備中,eSATA接口的設備所耗費的時間遠低於USB2.0或IEEE 1394設備,速度快了近一倍。隨著eSATA的出現,外置接口的傳輸率也首次遠遠大於了硬碟等設備的內部傳輸率。

必備條件

要使用eSATA功能,你的PC必須擁有兩個條件:

(一)一個就是你的主機板必須有SATA2接口;

(二)另一個就是擁有外置的eSATA轉接口,比如2006年上市的華擎775XFire-eSATA2+主機板 已經整合了eSATA轉接口,或你可以購買HighPoint推出外置eSATA轉接口:如果你具備這兩個條件,那么你只需要使用一根SATA數據線將SATA接口和eSATA接口連線起來就可以讓你的主機板實現eSATA功能。 注意:在使用eSATA功能的時候,外接硬碟需要做一定變動,那就是跳線。目前硬碟廠商的官方網站都提供了具體的跳線指南,大家可以去看一下 。(大部分硬碟是不需要變動的)

接口

除了強化熱插拔方面的規範,eSATA接口也必須重新設計才能滿足外部連線的要求。原本在機箱內的SATA線纜和接口沒有任何的保護和鎖定裝置,同時接口部分也相當脆弱。一般來說,機箱內部的SATA接口在插拔50次左右就容易因接觸不良而出現問題,這樣的接口設計,對於外部設備來說無疑是致命的!畢竟誰都不想自己的eSATA硬碟在插拔幾次或者輕微碰撞之後就報廢。

作為外部連線標準,eSATA必須在強度、抗電磁干擾、線纜柔韌性方面全部符合要求。因此,eSATA設備的接口和線纜都採用了全金屬禁止。全金屬禁止設計不僅能夠降低電磁干擾,還有助於減少在熱插拔過程中產生的靜電。與此同時,為了防止接口受到外力意外斷開,eSATA標準還要求線上纜接口處加裝金屬彈片式的鎖定裝置。根據測試,eSATA全新設計的接口將保證設備最少可進行2000次的熱插拔。

eSATA還能夠通過連線埠復用晶片在一個SATA通道上提供最多4個SATA接口。由於SATA2.5規範中SATA接口的傳輸率達到300MB/s,而當今最快的SATA硬碟內部傳輸率也只有80MB/s。通過一個簡單的連線埠復用晶片,一個SATA通道就能被4個eSATA設備共享,以實現更高的連線密度。當然,共享同一通道的eSATA存儲設備累計的最高傳輸率無法超過300MB/s。

最後,eSATA接口還需要在PCB布線和電源方面符合標準才能獲得由SATA-IO頒布的eSATA認證標誌。現階段儘管絕大部分SATA硬碟都能在eSATA接口上工作,但是由於沒有相應的保護外殼和供電系統,這些裸露在外的硬碟很容易出現故障。SATA-IO建議用戶儘量購買那些通過認證的eSATA外置存儲設備和板卡。

採用eSATA接口的移動硬碟盒

在實現成本上,eSATA無疑更具優勢。對傳統的USB或IEEE 1394外置設備來說,要通過USB或IEEE1394接口從硬碟上讀寫數據,必須使用一個接口轉換電路,而這個轉換電路的成本為5~10美元。另外,接口轉換的延遲對數據傳輸速度的影響也很大,經測試證明,IEEE 1394的速度損失率(損失速度比峰值速度)達到了20%,USB1.0和USB2.0分別達到了33%和25%,而SATA的速度損失為0,這是因為SATA和PATA一樣都是基於eSATA協定,所以在傳輸過程中不需要進行協定轉換,這樣不但節約了成本,而且硬碟性能不受影響。

eSATA能給人們帶來什麼

隨著藍光刻錄機等設備的出現,原來的USB2.0、IEEE1394接口顯然已經無法滿足這些刻錄設備對數據傳輸的需求,產生刻錄失敗是常見的事。有了eSATA接口,外置的光碟機也可以輕鬆獲得和內置光碟機一樣的性能表現和穩定性,從根本上解決了外置光存儲設備傳輸率不快、穩定性差等難題。

另外還值得一提的是,eSATA安全熱插拔特性還讓SATA存儲設備有機會憑藉超大容量和極低的價格占領近線和離線存儲市場。用戶只需要在這些伺服器上插上eSATA硬碟,就能將整體存儲容量迅速增加500GB,甚至更多,而整個過程不必重新啟動電腦。

eSATA是伴隨SATA接口衍生出來的新一代外置設備接口,雖然目前並沒有USB2.0或IEEE1394更加普及,但相信在不久的將來,eSATA接口也會不斷地進行改進,屆時eSATA標準將獲得大量普及。小小改動使我們獲得了很大的收益,可以說eSATA使用戶連線外置設備更加簡單,同時也讓我們感受到“飛”一般的傳輸速度。

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