SATA 3.0时代即将揭幕

假如没有SSD(Solid State Disk,固态磁盘)的搅局，高传输速率3.0Gb/s的SATA 2.x标准还可以用上很长的时间，毕竟以温彻斯特硬盘蜗牛般的提升速度，要到达这个极限绝非易事。台式机和笔记本电脑的硬盘即便到目前为止，也没有超出7200r/min的转速，但是SSD的到来显然打破了游戏规则……而SATA 3.0也许就是业界对未来，专门为SSD产品铺设的高速公路。

纵然现在看来SSD价格不菲，但在高端商务型笔记本电脑中，高性能的SSD已广受追捧，譬如ThinkPad T400s、SONY VAIO X以及苹果的Macbook Air等。英特尔X25-M SSD的读取速度可以达到250MB/s，而这还是比较主流定位的产品。突破300MB/s极限对SSD来说轻而易举，500MB/s指标也是指日可待。

在这个时候，现行的SATA 3Gb/s标准显然已成为瓶颈，解决办法要么就是为SSD开发新的、专门的高速总线，要么就升级现行的SATA标准。前者就是濒临夭折的NVMHCI总线技术，后者则是刚刚推出的SATA Revision 3.0，它可以提供高达6Gb/s的传输速率。

新生儿NVMHCI：缺乏远见之后的“半途夭折”

NVMHCI总线接口（Non-Volatile Memory Host Controller Interface，即非挥发性内存主控制接口）是英特尔公司在2007年5月发起的项目，其目标是为未来的SSD制定专用化的高速接口——在此之前英特尔之所以没有首先考虑沿用SATA现有的机制，大概是认为SSD中的NAND闪存芯片都使用并行读写机制，采用并行总线无疑更有效率。这就好比虽然现在计算机的各种串行设备遍地开花(如USB、SATA、PCI-E)，而内存依然使用64位、128位(双通道)总线，却没有使用更有效率的串行XDR内存一样，传统的惯性力量是巨大的。

NVMHCI作为板内NAND闪存接口或许无懈可击，但在面对
SSD的压力时，板内NAND加速的方案自然会受到冷落。

不过碍于英特尔的面子，NVMHCI计划仍然获得业界的广泛支持，戴尔、微软等巨头首先参与其中。到2007年秋季，参与该标准制定工作的企业超过25家，其中还包括AMD与NVIDIA。在当时看来，众多企业的支持意味着业界达成了一个共识—NVMHCI将成为SSD或NAND存储设备的专用接口。

NVMHCI的初始速度目标设定在2.4Gb/s，这个速率在今天来看委实过慢。不过当时的SSD刚刚起步，读写速度只与传统温彻斯特硬盘差不多，2.4Gb/s看起来已经非常不错了。从技术角度来分析，NVMHCI项目其实就是在开放式NAND闪存接口组织(Open NAND Flash Interface，简称ONFI)工作的基础上进行开发，并希望它能够为各种硬件(如主板、SSD设备、外置NAND闪存设备)提供标准的驱动，并兼容ONFI标准。

当年大红大紫的Hybrid硬盘，终因为成本原因还是被放弃了

英特尔之所以发起这个项目，是因为它计划在芯片组中实现闪存加速功能，也就是当时众所周知的“Robson”计划，迅驰2发布后正式更名为“英特尔Turbo Memery” 。它实质上是一块内置于计算机中的NAND加速卡，用小容量、高速度的NAND设备作为缓冲，以达到提升存储性能、又不会导致成本大幅攀升的目的。英特尔并没有预料到闪存技术与SSD技术会突飞猛进，以至于它的Turbo Memery还没有流行就要被淘汰——因为众多用户青睐性能更好的SSD，当然Turbo Memery在实际应用中效果不明显也是其出局的关键因素之一。

在目前看来，尽管Turbo Memery还未被完全放弃，但它的失败似乎已经成为定局，同样失败的还包括Hybrid混合硬盘。就目前的情况来看，用户将直接跳到SSD时代，而NVMHCI接口在未来的日子里应该也不会有太大的作为。

SATA 3.0：平滑升级的“老树开新花”

SSD以传统硬盘接班人的角色出现，那么SATA接口是顺其自然的选择，这样用户可以非常方便地将传统硬盘更换为尺寸规格相同的SSD设备。不过，SATA 3.0在标准制定时并没有意料到“搅局者”SSD的出现——制定SATA 3.0规范的工作组成员们更多的只是按部就班地完成标准的更新、实现传输性能的翻番。按照惯例，新标准会具有很高的宽容度以超出了现实的需要，SATA 3.0高达6Gb/s的速率就有些令人“瞠目结舌”。

SATA 3.0将支持数据、供电功能的一体化连接器，简化了设备连接

与前两代标准相比，SATA 3.0的基本原理和系统架构都没有根本性变动，都是采用高频率、连续串行的方式传送数据，数据传输是双向、点对点进行的，编码方式为8b/10b模式(即每8bit数据中会增加2bit的校验位)。SATA 1.0定义的数据传输率为1.5Gb/s，这样实际有效数据传输率就为150MB/s；到SATA 2.0时这一数值则翻一倍到300MB/s，不过它还加入了NCQ原生命令队列功能——该功能通过对读写指令顺序的优化来提升磁盘性能，不过由于SSD的存储机制与传统硬盘完全不同，NCQ功能是完全派不上什么用场的。

NCQ的工作原理就是让优先级高的指令先执行，对于同级指令不一定"先到先得"；
而是按照硬盘寻道的原理进行优化组合，让磁头读取效率高化。

SATA 3.0的工作频率进一步提升到6Gb/s，对存储设备来讲，600MB/s的传输率是非常夸张的——即便是现在快的15000r/min SCSI硬盘都远远达不到这一点。除了速度提升之外，SATA 3.0大的改变就是采用数据接口与电源接口结合于一体的新款连接器，简化了数据线与电源线的连接，也让SATA接口变得像USB接口一样的便利。与此同时，SATA 3.0也保持良好的向下兼容性，现有的SATA 1.x/2.x设备都能够工作在SATA 3.0平台上面。这种高度兼容的设计能够保证产品平滑过渡，令终端用户灵活自如，而厂商也无需对设备和接口设施进行大量修改。但是由于传输速率的不同，SATA 2.0标准的组件很多时候无法提供理想的性能，毕竟这些老设备都是只针对3.0Gb/s的传输速率而设计的。如果用户想真正体验到超越3Gb/s的速度和传输性能，那么选择通过SATA 3.0认证的组件就变得非常重要了。

希捷Barracuda XT成为第一款支持SATA 3.0的桌面硬盘

话分两头，SATA 3.0标准中针对NCQ功能也进行了修改，NCQ指令的数目也得以增加。这部分优化重点针对那些需要处理传输大量数据的应用设备，如说在科学建模、预测、工程设计、仿真等领域中就经常涉及到较多数据的传送，对于那些要求连续传输的视频、音频数据，NCQ也具有优先处理机制，即将相应的读写指令排在队列的前面。再者，SATA 3.0同时会优先安排那些正被系统处理中的资源，从而有效提升了系统的执行效率。但这些技术改进所针对的依然是传统硬盘，SSD等基于NAND闪存的高速存储设备无法从中受益。

SATA 3.0在降低传输功耗方面也颇有建树，它采用全新的INCITS ATA8-ACS标准，可以显著改良传输信号的质量，传输功耗也因此显著降低，这将有助于增加笔记本电脑和手持式移动设备的电池续航能力。

物理规格方面，除了将电源接口与数据接口整合外，SATA 3.0还制定了一种更小型化的LIF接口(Low Insertion Force Connector)，它专门针对1.8英寸微硬盘的储存装置以及即将上市的7mm厚度的超薄光驱。

AMD与希捷联合展示的SATA 6Gb/s技术

SATA 3.0标准的开发历时两年，终标准已经在2009年5月26日发布。早在今年3月份，希捷和AMD就在一部电脑中进行联合演示：演示平台采用一款支持SATA 6Gb/s的Bar racuda XT原型硬盘，配备平台则是AMD一款原型SATA 6Gb/s芯片组；对比平台则是SATA 3Gb/s的应用环境。在屏幕显示出的速度表中，用户可以清晰看到两者的差别——基于SATA 3Gb/s接口的硬盘其运行速度为288.55MB/s，而SATA 6Gb/s接口的硬盘其运行速度则高达589.09MB/s，逼近理论极限值600MB/s。

不过话说回来，对于传统的温彻斯特结构硬盘来讲，哪怕是转速15000r/min的企业级产品，其高(连续)读写性能也没有突破300MB/s，就更不要说民用级产品了。至于AMD与希捷联合演示时产生的夸张数字，业内很多人都认为是软件产生(相当于读写硬盘中的大容量缓存，并没有涉及到机械部分)。对技术不了解的用户可能会因此感受到震撼，而我们必须明确指出的是，当前硬盘的机械结构才是瓶颈，而接口升级到6Gb/s也只是未雨绸缪而已。

事故频频：英特尔平台难觅6Gb/s踪影

对于SATA 3.0，作为硬盘企业龙头的希捷态度为积极，它在今年9月22日正式发布2TB容量的Barracuda XT桌面硬盘，支持SATA 3.0标准是大的亮点。不过退一步来讲，SATA 3.0的普及并不决定于硬盘厂商，来自芯片组和主板厂商的支持更为关键。

然而，英特尔对于新标准的态度并不热衷，其第三季度推出的“5”系列芯片组家族无法对其提供支持，这意味着或许要到2010年的下一代“6系列”芯片组中才能见到SATA 6Gb/s。换句话讲，主板厂商如果要想提前支持，那么选择三方控制芯片是唯一的出路——不幸的是，无论是Silicon Image还是Marvell的SATA 6Gb/s芯片，都在应用之前暴露出重大的问题，这给那些意欲先行一步的主板厂商们泼了一大盆冷水。

Silicon Image曾经是业界首批提供SATA芯片支持的厂商之一

Silicon Image是首家推出SATA 6Gb/s芯片的企业，不过它的产品仅采用PCI-E 1.0 x1总线与芯片组连接，也就是仅有250MB/s的带宽，从数值上讲甚至还不如SATA 2.0的3Gb/s，这对于性能提升不会有实质性的影响。

有鉴于此，华硕、技嘉等主板厂商都选择了Marvell的方案，该方案是沿用PCI-E 2.0 x1总线与芯片组通讯，500MB/s的传输带宽虽然还达不到SATA 3.0 6Gb/s的极限，但至少在使用过程中不会对性能造成太大的瓶颈。不幸的是，Marvell的SATA 3.0控制芯片随后也曝出问题；Marvell方面承认该产品存在设计瑕疵，使得产品的兼容性、稳定性不佳，进而出现了信号干扰的现象影响了产品的正常工作，终无法达到理想的传输速度。

出现瑕疵的Marvell 6Gb/s控制器芯片

Marvell官方对此作出深入的解释：芯片的设计瑕疵并不在于其串行传输的控制部分，而在于PATA部分——虽然SATA基于串行原理传输，但作为PATA的接班人，SATA仍然与PATA之间有着“密切”的映射关系；假如少了PATA部分的功能，那么SATA平台在安装系统和使用过程中都会遭遇不小的麻烦。Marvell的SATA 6Gb/s芯片恰好就在PATA环节上出了纰漏。更糟糕的是，这个瑕疵出现在设计层面，无法通过简单的驱动修补予以解决，Marvell必须对其进行回炉重新设计。

既然如此，暂时放弃SATA 6Gb/s就成为很多主板厂商无奈的选择，Marvell等厂商也错过了一个绝好的卖点。这样一来，希捷的SATA 6Gb/s硬盘就成了“空有米而找不到锅”，或多或少都有点处境尴尬的味道。Marvell则承诺“很快”推出修复后的SATA 6Gb/s芯片，不至于比P55主板的发布晚太久，换句话说我们仍然有机会在2010年初的时候看到支持SATA 6Gb/s的英特尔平台。

几家欢喜又有几家愁：AMD的捷足先登

原生支持SATA 3.0显然是完美的解决之道，即便三方厂商能够拿出优秀的产品，也不如芯片组原生支持来得干脆，更何况原生支持还具有先天的成本优势。英特尔阵营的支持者们恐怕要等到“6”芯片组时代来临，才能用上SATA 6Gb/s；就目前的情况而言，看来这次AMD有机会先行一步。

AMD的下一代芯片组将支持SATA 6Gbps

AMD计划在SB820、SB850南桥上实现SATA 3.0支持，这两款产品都有望在2010年初上市，替代现行的SB750系列南桥，如果不出意外，我们这次将会在AMD平台上率先领略SATA 6Gb/s的风采。

虽然今天硬盘的速度远达不到要求，但SATA 3.0的到来还是有一定的积极意义，它在提升传输效率（尤其是可以优先安排传输视频、音频等体积较大的文件）、降低传输所需要的功耗、匹配固态硬盘方面都具有鲜明的优势，这也正符合PC娱乐化、小型化的发展方向。

写在后：其实笔记本电脑平台更需要SATA 3.0

尽管从目前来看SATA 3.0现阶段的主要阵地是桌面平台，但我们深入分析之后不难发现，SATA 3.0在笔记本电脑平台中更有机会大放异彩。首先是笔记本电脑的出货量已经高于台式机，其次SSD产品的迅猛发展也将率先在笔记本电脑上找到突破点，现阶段采用SSD产品的多是一些高端商务笔记本电脑机型。现在很多SSD产品都可以达到250MB/s以上的持续传输速度，而在2010年市场上将会出现持续传输速度超过400MB/s且价格也不太昂贵的产品，届时上马SATA 3.0将会是唯一的选择，因为只有这样才能够应对传输速度的要求。在桌面平台，现阶段追求SATA 3.0虽然不会带来立竿见影的效果，尤其是温彻斯特硬盘保有量还非常大的时候。但是从未来升级的角度出发，能够支持新标准总归是件好事，只是希望新技术上市不要卖出“天价”才好。