SATA SATA 专业术语

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

目录

A. 术语解释:

SATA：

SATA 的全称是Serial Advanced Technology Attachment，SATA（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是未来PC机硬盘的趋势，现已基本取代了传统的PATA硬盘。要使用SATA需要安装SATA驱动；

PATA：

PATA硬盘叫做并行ATA硬盘；

AHCI：

AHCI 的全称是 Serial ATA Advanced Host Controller Interface，中文译为：串行ATA高级主控接口/高级主机控制器接口，是在Intel的指导下，由多家公司联合研发的接口标准（简单来说就是一种新硬盘算法），它允许存储驱动程序启用高级串行ATA 功能，如本机命令队列，热插拔，NCQ等功能；能有效的提高机械硬盘的性能；要使用该功能需要安装AHCI驱动；

IDE：

通俗易懂的说法就是，IDE就是PATA模式， AHCI就是SATA模式

NCQ：

NCQ（Native Command Queuing，原生命令队列）是被设计用于改进在日益增加的负荷情况下硬盘的性能和稳定性的技术。当用户的应用程序发送多条指令到用户的硬盘，NCQ硬盘可以优化完成这些指令的顺序，从而降低机械负荷达到提升性能的目的。 简单来说NCQ技术是一种使硬盘内部优化工作负荷执行顺序的技术；

B. 认识SATA

（1）SATA 速率：

目前SATA接口主要有SATA1.0、SATA2.0、SATA3.0这三个版本，三种主流规范的带宽与传输速度的对比如图 2.1所示。

（2）SATA 拓扑结构：

SATA的拓扑结构是点对点式的，主机可以通过多个链接支持多个设备，每个设备百分百占用总线带宽，并且一个设备的链接出错不会影响其他设备的链接，其链接方式如图 上所示。

（3）SATA接口结构：

SATA接口使用4根电缆传输数据，其结构图如图 2.4所示。Tx+、Tx-表示输出差分数据线，对应的，Rx+、Rx-表示输入差分数据线。

（4）SATA 体系结构

SATA接口协议借鉴TCP/IP模型，将SATA接口划分为四个层次来实现，包括物理层、链路层、传输层、应用层，其体系结构如图 2.5所示。

物理层分析

物理层采用全双工串行传输方式，主要功能是进行信号的串并及并串转化。物理层接收来自链路层的数据信息，将接收到的并行的数字逻辑信号转换为串行的差分物理信号，发送到主机端。相应的物理层能将来自主机端的串行差分物理信号转化为并行的逻辑信号传送到链路层。

为了提高 SATA 接口的扩展能力和响应能力， SATA 协议还引进了带外信号(Out Of Band，OOB)来协助物理层进行上电初始化以及复位操作。

链路层分析

链路层的主要功能是通过控制原语的传递来控制信息帧的整个传输过程，保证帧信息能够正确的发送与接收并能进行流量的控制，防止数据发送过快或接受过多。

1）接收来自物理层的信息，对信息帧进行编码、解码、校验和扰码，然后给传输层发送 SOF 原语，通知传输层接收数据，当数据发送完成后，给传输层发送EOF原语，通知传输层该帧传输完成。

2）接收来自传输层的信息，给接收的信息头封装上SOF原语和EOF原语，然后对信息帧进行编码、解码、校验、扰码，传送给物理层。

链路层的控制原语是用来控制和维持串行链路数据传输状态。它们是以32位数据为单位的信息包，控制原语一共有18种，它们都有各自的功能，如：ALIGN原语用来做物理层中数据对齐；SOF、EOF原语用来做数据传输时信息帧的边界定义等。

传输层分析

传输层主要负责FIS帧信息结构的封装与解封。

1）传输层接收到来自应用层的数据传输操作请求后，将相关寄存器中信息按SATA协议规定的标准格式封装为FIS传递给链路层。当链路层正确接收完成后，能给传输层反馈成功完成本次传输的信号。

2）传输层接收到来自链路层的SOF信号后，能接收FIS信息帧，并能判断该FIS的类型，根据FIS类型，判断该FIS是否是有效的FIS。如果是则将该FIS中的命令和数据等按照SATA协议规定进行解析，映射到各个寄存器中，然后能通知应用层接收相应寄存器的值。如果该FIS无效，则丢弃。

应用层分析

应用层能够进行接受来自主机端的命令，根据命令的要求将自身的信息发送给主机端，或是接收来自主机端的以PIO或DMA方式传输的数据,同时写入闪存中，也能从闪存中以PIO或DMA的方式读出数据，传送给主机端。

在应用层采用两个FIFO对数据进行缓冲，一个为读FIFO，一个为写FIFO。应用层能接收来自传输层的数据帧送入写FIFO中或将来自总线的数据保存在读FIFO中，然后通知传输层构造数据帧。