SATA协议课件
SATA信号和协议测试方法
胡 冰
（ 是德科技 ）
１ Ｓ Ａ Ｔ Ａ 总线 简介
在 台式 机 、 笔记 本 和服务 器 的应 用 中 ， 硬 盘是 必 不可 少 的存 储 介质 ，传统 的硬 盘 和计算 机 主板 间 的
负责 Ｓ Ａ Ｔ Ａ规范制定的组织是 Ｓ Ａ Ｔ Ａ — Ｉ Ｏ（ Ｓ ｅ ｉ ｒ —
工作 组 负 责制 定 协议 层 规 范 （ Ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｗ０ ｒ ｋ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ） ，
有些工作组 负责制定 电缆规范 （ Ｃ ａ ｂ Ｃ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ
ｌ ＿ ｔ － 一 Ａ ＋
● ＿ Ａ－
Ａ＋ 一
Ａ－ ＿
ＧＮＯ
ｒ Ｇ Ｎ Ｄ
历了 ３ 代标准 。Ｇ ｅ ｎ １ 的数据速率 到 １ ． ５ Ｇ ｂ ｐ ｓ ， Ｇ ｅ ｎ ２ 的数据速率到 ３ Ｇ ｂ ｐ ｓ ， Ｇ ｅ ｎ ３的数据速率到 ６ Ｇ ｂ ｐ ｓ 。 根据不同的应用场合 ，可以参考不同的信号规 范， 比如同样对 于 Ｓ Ａ Ｔ Ａ Ｇ ｅ ｎ ２来说 ， 根据不同的应 用场合 ，其信号规范就有 Ｇ ｅ ｎ ２ ｉ 、 Ｇ ｅ ｎ ２ ｍ 、 Ｇ ｅ ｎ ２ ｘ 共３ 种对信号 的要求 。ｉ 、 ｍ 、 ｘ 这三种规范对于信号 的上
ａ ｌ Ａ Ｔ Ａ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｏｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｈ ｔ ｔ ｐ ｓ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ． ｓ ａ ｔ ａ － ｉ ｏ ．
ｏ ｒ ｇ ／ ） ，按 照 Ｓ Ａ Ｔ Ａ — Ｉ Ｏ的规 定 ， Ｓ Ａ Ｔ Ａ总线 的一共 经
Ｉ ＼
．
２ Ｓ Ａ Ｔ Ａ 发 送
信 号 质量 测 试
sata协议传输速率
竭诚为您提供优质文档/双击可除sata协议传输速率篇一：硬盘接口协议工作站:硬盘类型目前用于工作站系统的硬盘根据接口不同，主要有ide （integrateddriveelectronics）硬盘、scsi(smallcomputersysteminterface)硬盘、Fc （Fiberchannel）接口硬盘以及sata（srialata）硬盘。
硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。
不同的硬盘接口决定着硬盘与控制器之间的连接速度，在整个系统中，硬盘接口的性能高低对磁盘阵列整体性能有直接的影响，因此了解一款磁盘阵列的硬盘接口往往是衡量这款产品的关键指标之一。
存储系统中目前普遍应用的硬盘接口主要包括sata、scsi、sas 和Fc等，此外ata硬盘在sata硬盘出现前也在一些低端存储系统里被广泛使用。
每种接口协议拥有不同的技术规范，具备不同的传输速度，其存取效能的差异较大，所面对的实际应用和目标市场也各不相同。
同时，各接口协议所处于的技术生命阶段也各不相同，有些已经没落并面临淘汰，有些则前景光明，但发展尚未成熟。
那么经常困扰客户的则是如何选择合适类型阵列，既可以满足应用的性能要求，又可以降低整体投资成本。
现在，我们将带您了解目前常见的硬盘接口技术的差异与特点，从而帮助您选择适合自身需求的最佳方案。
ata，在并行中没落ata(atattachment)接口标准是ide(integrateddriveelectronics)硬盘的特定接口标准。
自问世以来，一直以其价廉、稳定性好、标准化程度高等特点，深得广大中低端用户的青睐，甚至在某些高端应用领域，如服务器应用中也有一定的市场。
ata规格包括了ata/atapi-6其中ultraata100兼容以前的ata版本，在40-pin的连接器中使用标准的16位并行数据总线和16个控制信号。
最早的接口协议都是并行ata(paralleata)接口协议。
sata 协议
SATA协议SATA（Serial ATA）是一种计算机总线接口标准，用于连接主板和存储设备，例如硬盘、光驱和固态硬盘。
它是一种串行数据传输协议，旨在取代早期的并行ATA（Parallel ATA）标准。
1. SATA简介SATA协议于2003年推出，取代了并行ATA协议，成为了PC市场主流的存储接口。
相比于并行ATA，SATA采用串行传输方式，提供了更高的数据传输速率和更稳定的信号传输质量。
SATA协议的主要特点包括： - 高速传输：SATA接口支持多种数据传输速率，从1.5 Gbps（SATA 1.0）到6 Gbps（SATA 3.0）。
这些速率相比并行ATA的133 Mbps或150 Mbps显著提升，可以更快地传输数据。
- 热插拔支持：使用SATA接口的设备可以在计算机开机的情况下进行插拔，无需重新启动计算机。
这方便了用户在需要的时候添加或更换存储设备。
- 精简电缆：SATA接口只需要一根7线的扁平电缆，相比并行ATA的40根线更加简洁。
这样的设计不仅提高了空间利用率，还降低了电缆的成本和复杂度。
- 兼容性：尽管SATA接口与并行ATA不兼容，但大多数主板制造商提供了SATA和并行ATA接口的兼容模式。
这意味着用户可以在新的SATA接口上连接旧的并行ATA设备。
2. SATA工作原理SATA协议通过将数据转换为二进制信号，使用差分传输的方式在主板和存储设备之间进行数据传输。
差分传输可以减少干扰和噪音，提高信号质量。
SATA协议中的数据传输分为两个方向：主机（Host）到设备（Device）和设备到主机。
具体的数据传输过程如下： 1. 主机发送命令：主机通过SATA接口向存储设备发送命令，例如读取、写入或擦除数据等。
2. 设备响应：存储设备接收到命令后，进行相应的操作，并通过SATA接口返回响应结果给主机。
3. 数据传输：如果命令需要传输数据，主机和设备之间将进行数据传输。
数据会被分割为多个数据包，每个数据包包含一个数据帧和其对应的差错校验码。
PCIEPCIE和SATA协议对比及应用
最大带宽 1.5Gbps 3.0Gbps 6.0Gbps
理论速率 150MB/s 300MB/s 600MB/s
SATA规范与带宽速率的关系
PCIE协议分层示意图
SATA协议分层示意图
共同点：
处理层是请求和响应信息形成的基础，传输层处于 链路层与应用层之间，它不需要知道数据帧是如何发送 和接受的，帧信息结构是传输层的核心。
来自事务层的报文在通过数据 链路层负责将上层发出的命令及数据转
链路层时，将被添加Sequence 化为协议规定的相关格式，即加载、解
Number前缀和CRC后缀。数据 除帧封装、根据上层的控制信号来发送
链路层使用 ACK/NAK协 议 保 控制原语和从物理层接收控制原语，然
证报文的可靠传递。
后再把它转换为控制信号传递给上层。
物理层
分为逻辑子块和电气子块，逻 物理层采用全双工串行传输方式，主要
辑子块完成对数据包的合成分 功能是进行信号的串并及并串转换，将 解，加扰去扰，8b/10b编解码， 这些数据利用差分信号线发送出去，并 串/并转换；电气子块负责对各 通过特有的带外信号（OOB）来检查总 路串行数据差分驱动的传输和 线上是否挂载设备。 接收及阻抗匹配。
ACK/NAK 链路传输协议
数据链路层最基本的功能是保证数据正确传输，即保证接 收端收到的TLP 包的发送顺序要和发送端发送的顺序完全 一样。因此对于每个收到的 TLP，首先是进行 LCRC 检查， 保证 TLP 包的内容正确，然后检测 SN 号，ACK/NAK 协议 是基于SN号的，ACK/NAK协议是PCIe高可靠性的根本保障。 SN 号的作用是：配合 ACK/NAK 机制实现错误重发， ACK/NAK 是针对序号进行的，保证 TLP 按照发出的先后顺 序被接收端接收。
sata原理
sata原理
SATA（Serial ATA）是一种计算机总线接口技术，用于连接
存储设备和主机（例如硬盘驱动器与主板）之间的数据传输。
与早期的PATA（Parallel ATA）接口相比，SATA接口采用
了串行传输的方式，提供更高的数据传输速度和更好的信号稳定性。
SATA接口的工作原理是通过将数据位逐位地顺序传输来实现
数据的传输。
每个位都通过一个简单的电气信号来表示，这些信号传输到目标设备。
传输速率通常以每秒传输的位数表示，例如SATA 3.0接口可以达到6 Gbit/s的传输速度。
SATA接口的传输过程包括两个关键的阶段：命令传输和数据
传输。
命令传输阶段用于传输指令（如读取、写入等）到存储设备，而数据传输阶段则用于实际的数据传输。
在命令传输阶段，主机将指令发送到SATA控制器，然后SATA控制器将指令转发到目标设备。
目标设备接收到指令后，将执行相应的操作。
在数据传输阶段，主机将数据分成一系列数据段，并通过SATA接口逐个传输到目标设备。
数据被分成多个数据段的原
因是提高传输的防错能力，以确保数据的完整性。
为了提供更高的数据传输速度，SATA接口还引入了多通道技术。
多通道技术允许同时传输多个数据段，从而提高整体的数据传输速度。
此外，SATA接口还支持热插拔功能，允许用户在不关闭计算机的情况下插入或移除存储设备。
这为用户带来了便利，并降低了系统维护的成本。
总而言之，SATA接口通过串行传输方式实现高速稳定的数据传输，具有高防错能力和热插拔功能，为计算机存储设备的连接提供了可靠的解决方案。
sata协议
sata协议SATA协议。
SATA（Serial ATA）是一种计算机总线接口，用于连接硬盘驱动器、光驱和固态硬盘等存储设备。
它是一种串行接口，取代了早期的并行ATA（PATA）接口，提供了更高的数据传输速度和更简化的电缆布线。
SATA协议的发展与演变对于计算机存储技术的进步起到了重要作用。
首先，SATA协议的出现让数据传输速度有了质的飞跃。
与PATA接口相比，SATA接口的数据传输速度大大提高，从而满足了当今大容量硬盘和高速固态硬盘的需求。
SATA 1.0的传输速度为1.5Gbps，SATA 2.0为3Gbps，SATA 3.0为6Gbps，而SATA 3.2更是将速度提升到16Gbps。
这种高速传输的特性，使得SATA协议成为了现代计算机存储设备的主流接口之一。
其次，SATA协议的设计使得电缆布线更加简化。
相比PATA接口的宽阔数据电缆，SATA接口采用了更加细小的电缆，大大减少了内部电脑布线的复杂程度。
这不仅提高了电脑内部空间的利用率，也降低了电缆布线的难度，使得用户能够更加方便地进行硬件升级和维护。
此外，SATA协议还支持热插拔功能，这意味着用户可以在不关闭计算机的情况下更换硬盘设备。
这一特性对于服务器和企业级存储系统尤为重要，因为它们需要24/7的运行时间，而不允许因为硬盘故障而停机维护。
SATA协议的热插拔功能大大提高了系统的可靠性和可用性，使得硬盘的更换变得更加便捷。
总的来说，SATA协议的出现和发展对于计算机存储技术带来了革命性的影响。
它不仅提高了数据传输速度，简化了电缆布线，还支持热插拔功能，为用户带来了更加便捷和可靠的存储体验。
随着技术的不断发展，相信SATA协议将继续发挥重要作用，推动计算机存储技术不断向前发展。
硬盘接口协议
硬盘接口协议硬盘接口协议是指硬盘与主板或控制器之间进行数据传输时所遵循的一套规范。
它规定了硬盘的接口类型、数据传输方式、速率以及通信协议等内容，是硬盘与其他设备之间能够正常通信和协作的基础。
目前，常见的硬盘接口协议包括SATA、SAS、SCSI等。
其中，SATA（Serial ATA）接口是目前应用最为广泛的一种硬盘接口协议，它具有高速传输、热插拔、热插拔等特点，适用于大多数个人电脑和消费类电子设备。
而SAS（Serial Attached SCSI）接口则主要用于服务器和大型存储设备，具有更高的数据传输速率和更可靠的数据保护功能。
SCSI（Small Computer System Interface）接口则是一种老式的接口协议，适用于早期的服务器和工作站等设备。
在硬盘接口协议中，数据传输方式也是一个重要的内容。
传统的并行传输方式已经逐渐被串行传输方式所取代，因为串行传输方式具有更高的传输速率和更低的功耗。
此外，硬盘接口协议还规定了数据传输的协议，如AHCI（Advanced Host Controller Interface）和NVMe（Non-Volatile Memory Express）等，它们分别适用于SATA和PCIe接口的硬盘，能够提供更高的性能和更低的延迟。
除了硬盘接口协议本身，硬盘的接口类型也是非常重要的一部分。
不同的接口类型决定了硬盘能够连接的设备类型和数据传输速率。
例如，SATA接口通常分为SATA Ⅰ、SATA Ⅱ和SATA Ⅲ三个版本，它们分别支持最高传输速率为1.5Gb/s、3Gb/s和6Gb/s。
而PCIe接口则是一种高速接口，适用于NVMe协议的硬盘，能够提供更高的传输速率和更低的延迟。
在选择硬盘时，了解硬盘接口协议是非常重要的。
根据自己的需求和主板的接口类型，选择合适的硬盘接口协议和接口类型可以提高硬盘的性能和兼容性。
同时，了解硬盘接口协议还能够帮助用户更好地了解硬盘的工作原理和特点，为故障排查和性能优化提供帮助。
SATA技术原理 PPT
pair – 每个连接包含一个传输以及接收配对
大家好
14
Link Characteristics （连接特性）
SATA uses low voltage levels
– PATA – Parallel Advanced Technology Attachment – PATA：并行高级附加技术
– UDMA – Ultra Direct Memory Access – UDMA：绝对直接内存传输
大家好
4
What is PATA?（PATA基本定义）（续）
All of the below synonyms refer to a modern day PATA drive 以下同义词代表用于当前流行的PATA（并行ATA驱动）
大家好
10
SATA Basics（SATA 基础）续2
Provides support for legacy command set （提供对于传承命令的支持）
Includes new commands for SATA BIST and power management
（包括用于SATA BIST以及电源管理技术的 新命令）
– Nominal voltage +/-250mV differential – （SATA用低电压水平） – （常规电压从正负250毫伏不等） – （毫伏=千分之一伏）
大家好
Objectives（主题）
Why SATA was invented 为什么发明SATA?
The differences between PATA and SATA 并行ATA与串行ATA之间的区别?
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SATA协议课件
SATA（Serial Advanced Technology Attachment）是一种计算机总
线接口标准，用于连接存储设备（如硬盘驱动器、光盘驱动器等）和主板。
它是一种串行接口，相比于之前广泛使用的PATA（Parallel Advanced Technology Attachment）接口，SATA接口具有更高的数据传输速率、更
小的物理连接线缆和更简化的电缆路线等优点。
一、SATA协议的简介
1.SATA物理层
SATA物理层使用了差分信号传输方式，即每个信号线上的实际电压
由两个信号之间的电压差表示，这样能够提升抗干扰能力。
SATA接口有7
根信号线，包括4根数据传输线（每根线一个数据位）、2根信号线（一
个差分对）用于控制和时钟，还有一根接地线。
2.SATA协议层
SATA协议层包括了数据帧结构、命令集和寻址方式等内容。
SATA数
据帧包括了数据头、数据和校验等部分，用于传输数据和控制信息。
SATA
命令集定义了SATA设备与主机之间的通信方式，主要包括读写命令、控
制命令等。
SATA寻址方式通常使用逻辑块地址（LBA）来指定设备上的数
据块。
二、SATA协议的特性
1.高速传输
SATA接口提供了更高的数据传输速率，最初的版本为1.5 Gbit/s （SATA 1.5Gbps），后来逐步提升到3 Gbit/s（SATA 3Gbps）和6
Gbit/s（SATA 6Gbps）。
这些高速传输速率能够满足现代大容量硬盘驱动器对数据传输的需求。
2.更小的连接线缆
SATA接口使用更小的连接线缆，这样能够提高空间利用率，并且方便散热。
相比于PATA接口的平面IDE线缆，SATA接口使用了更小的串行数据连接线和电源连接线，减少了连接线束的厚度和体积。
3.简化的电缆路线
SATA接口使用了点对点连接方式，即每个存储设备都有一个单独的连接线和主板连接，这样能够简化电缆路线，降低电压下降和信号干扰等问题。
4.热插拔支持
SATA接口支持热插拔功能，这意味着存储设备可以在系统运行时进行连接和断开，而不需要重启计算机。
5.NCQ技术
三、SATA协议的应用
SATA接口广泛应用于个人计算机、服务器、存储设备等领域。
它可以用于连接硬盘驱动器、光盘驱动器、图形加速卡等存储设备，满足数据传输速率要求高的应用场景。
四、SATA协议的发展趋势
随着存储设备容量的不断增大和数据传输速率的不断提高，SATA协议也在不断演进。
目前，最新的SATA协议版本是SATA 3.3，它在传输速
率、电源管理、安全性等方面进行了改进。
此外，NVMe（Non-Volatile Memory Express）接口也成为了存储设备领域的一个重要趋势，它最初是
为固态硬盘（SSD）设计的，具有更高的数据传输速率和更低的延迟。
总结起来，SATA协议作为一种计算机总线接口标准，具有高速传输、简化的电缆路线、热插拔支持等优点，广泛应用于存储设备领域。
随着技
术的发展，SATA协议也在不断演进，以满足容量增大、速率提高的需求。