内忧外患知天命：2006年硬盘技术综述

接口：灵活比速度更重要

2006年秋季IDF上披露了两种正在制订中的SATA规范——xSATA和SATA 6G。SATA 6G是带宽达6Gbps的下一代SATA接口速率，不会很快问世。即使得到应用，也将优先光顾端口多路器（Port Multiplier，PM）等确实需要高带宽的设备，而不是硬盘——3Gbps已经是现有3.5英寸SATA硬盘最大外圈传输率的三倍以上，够用好一阵子的了。

从2005年开始，新推出的SATA硬盘彻底抛弃了桥接方案，全部采用单芯片设计，成本略高于PATA硬盘的日子一去不复返，与生俱来的各种优势逐渐展现出来。而在主机端，SATA端口的数量也逐渐超越PATA，只是笔记本电脑平台还略显滞后。

3.5英寸硬盘中SATA接口已成为主流，IDC在2006～2010年硬盘市场前景展望中估计，SATA接口在桌面PC中的出货量份额将从2005年的约35%倍增至2006年的70%，2007年更将高达95%，占据绝对的统治性地位。很明显，2007年推出的3.5英寸SATA硬盘都将支持3Gbps带宽。但在外置硬盘、网络硬盘等存储设备上，PATA接口硬盘让位的进程则略显滞后，因为对这些设备而言，PATA接口还并非速度瓶颈，SATA连接方便等特征在这类设备上也表现不明显，因此很少有设备制造商花精力去改动已非常成熟的设计。

2.5英寸及1.8英寸硬盘则要逊色一些。同样来自IDC的数据，2005年SATA接口在笔记本电脑中的出货量份额还不到10%，2006年将接近40%，2007年约70%，进程大致比桌面PC晚一年。大多数新品将不再提供PATA支持，但限于内部传输能力还比较低，预计2007年SATA 1.5Gbps会占据主流，目前已知将采用SATA 3Gb/s接口的只有两款5400RPM产品——东芝MK1637GSX和希捷的混装闪存硬盘Momentus 5400 PSD。此外，虽然NCQ功能对笔记本电脑没什么用，却也会得到普及。

速度上没啥变化，值得关注的是SATA接口的外置应用——不是前面提到的xSATA，而是eSATA（External SATA，外置SATA）。USB和IEEE 1394早已成为外置硬盘（特别是小型RAID）的瓶颈，用户“发自内心”地需要高带宽的eSATA。

内置SATA规格将连接距离限制在1米之内，对外置应用来说这显然不够——USB和1394在全速状态下的连接距离都可以接近5米，常见的连线也有1.8米长。因此，eSATA将线缆延长至2米。

为了满足防静电（ESD）和电磁干扰（EMI）的要求，外部SATA连接器（插头和插座）必须包上金属外壳达到屏蔽效果，兼具保护连接器及提供更好接地路径的效果。此外，插座和插头的外壳上还分别设计了簧片和棘爪，使连接更为牢靠，以避免意外脱落。

为防止错误地将内部SATA线缆用于外部连接，外部SATA连接器的形状也有较大改变，最显著的是插口形状由“L”型转为“一”字型。凡此种种，使人感觉eSATA在连接器设计上从USB那里借鉴了不少经验。

eSATA的接口带宽高达3Gbps，这是USB 2.0（480Mbps）和IEEE 1394（400Mbps或800Mbps）无法抗衡的，内置硬盘的性能可以充分发挥，组RAID受到的限制也更少。并且，如果eSATA设备内置的就是SATA硬盘，还可省去协议转换的环节，节省成本并消除因此产生的延迟。

eSATA接口及其Logo

不过，eSATA尚有一点不如USB，那就是连接器虽然具有7个引脚，比USB多3个，却没有一个是用于供电的，因此即使内置的是2.5英寸甚至1.8英寸硬盘，也必须有独立的供电设备（包括从USB或PS/2接口取电），这多少会带来不便。因此，预计内置1英寸或1.8英寸硬盘的移动存储设备将继续采用USB接口。

关于eSATA，最大的误解莫过于专用的eSATA连线可以插拔超过2000次，而普通的SATA连线只有50次。其实，这句话只说对了一半，虽然在SATA 2.5规范中的确有如下要求：

• 外部连接器的耐用性不得低于2500个插拔循环；
• 内部连接器的耐用性不得低于50个插拔循环；
• 背板连接器的耐用性不得低于500个插拔循环（测试中最多每小时200个插拔循环）。

看起来上述说法似乎确实有理论依据，然而，我们必须注意到，规范中的数字都是下限，而不是上限！2500个插拔循环可能是不太容易达到，但50个插拔循环的“追求”也未免太低了些。SATA连接器的设计是很合理的，只要触点上的金属涂层有基本的厚度和光滑度，以目前的制造水平来说，达到50个插拔循环的下限轻而易举——除非金属涂层“薄如蝉翼，糙如砂纸”。笔者经常做硬盘的测试，手中经历过上百次插拔的SATA硬盘和线缆不在少数，还没有一个坏掉的。实际上，内部SATA连接器的损坏，绝大多数都是因为使用不当，导致连接器在切向力的作用下折断——而非磨损——造成的。

当然，无论从设计要求还是对连接器的物理保护来看，eSATA都确实比内置SATA更为耐用。笔者想强调的是“内外有别”，只要在正常的范围内使用，内置SATA连接器也是完全可以信赖的，大可不必把“50次插拔”的下限当成上限，自缚手脚。

由于尚处在普及阶段，符合eSATA规范的产品还不够丰富，其中较为知名的供应商包括Silicon Image、Marvell、Oxford（牛津半导体）、Accusys、Buffalo、LaCie等。希捷和WD也都有了采用eSATA接口的外置硬盘，但总的来说他们仍以USB和1394为主，或许要在处理掉相关的存货和一些大容量的PATA硬盘之后才会加大对eSATA的支持力度。预计2007年eSATA在市场上的局面将有较大的改观。

此外，面向微硬盘的CE-ATA标准也值得一提。1.8英寸硬盘方面，无论是东芝专门开发的44孔接口，还是日立照搬自2.5英寸PATA硬盘的44针接口，对于MP3等消费电子设备来说都太浪费空间；1英寸硬盘原先用的CF接口已经过时，而且根本无法满足新外形规格（30mm×40mm）的需要；0.85英寸硬盘甚至找不到连接器的容身之处……因此，英特尔、日立（Hitachi GST）、Marvell、希捷和东芝在2004年秋季IDF上宣布成立CE-ATA工作组，开发可满足下一代手持及便携消费电子（CE）设备需求的新型存储接口。后来，苹果和诺基亚也加入了CE-ATA工作组，与上述5家厂商并列为核心成员。

CE-ATA连接器的宽度小于同样采用柔性线缆的PATA连接器

CE-ATA 1.0规范在2005年春季IDF上宣告完成，同年9月底推出1.1版。进展如此神速的主要原因在于CE-ATA规范基于MMC规范开发，接口电气和信号定义都取自后者。CE-ATA接口的服务对象是包括1.8英寸、1英寸和1英寸以下（或许还会有1.3英寸）规格在内的微硬盘，支持x4或x8（尚未定义）数据线，最高时钟频率52MHz，其带宽对于目前的微硬盘来说也算够了。

CE-ATA接口采用嵌入式连接器和柔性线缆，主机端可以集成柔性线缆或设置连接器，设备端（通常是硬盘）设置连接器，但0.85英寸硬盘是个例外——直接集成柔性线缆，因此只能与设有连接器的主机配合使用。

CE-ATA在技术上并没有什么突破，其主要意义在于统一了微硬盘的接口，这一点1.8英寸硬盘体现得尤为明显——日立和东芝终于在外形尺寸上走到一起可以说有其一份功劳。