存储技术学堂：存储连接技术更快更可靠更简单

2019-11-04 01:26:15

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供稿：网友

    1. IDE

    IDE即Integrated Drive Electronics，它的本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器。我们常说的IDE接口，也叫ATA（Advanced Technology Attachment）接口，现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的，只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。

    ATA接口发展到今，可细分成ATA-1（IDE）、ATA-2（EIDE Enhanced IDE/Fast ATA）、ATA-3（FastATA-2）、Ultra ATA、Ultra ATA/33、Ultra ATA/66、Ultra ATA/100及Serial ATA（串行ATA）。ATA接口的优点是价格低廉，兼容性非常好。ATA接口的缺点是速度慢，只能内置使用，对接口电缆的长度有很严格的限制。

    为了支持硬盘以外的磁盘驱动器（像Zip或光驱等），ATA规格也藉由ATAPI（ATA封包接口）加以扩充，因为当初在制定ATA的指令集时，并没有打算要支持硬盘以外的存储设备。

    2. SCSI技术

    SCSI在工业界的发音是“scuzzy”，它代表小型计算机系统接口（Small Computer System Interface）。SCSI的起源可以追溯到1979年，当时的硬盘制造商Shugart开始致力于一种新的接口来解决兼容性的问题。这种接口当时称为SASI(Shugart Associate System Interface)。SCSI接口是由SASI接口发展来的，其本质是采用了IBM公司提出的I/O通道结构方式，使一台智能设备能在单一总线上与多台主机或一台主机与多台外设进行通信。1982年4月，ANSI委员会X3T9.2首次开会，着手SCSI-1的制定工作，并于1984年提交给ANSI批准。第一个协议层芯片――NCR 5386于1983年出现在市场上。1986年6月，SCSI-1正式成为官方标准――ANSIX3.131-1986。1985年，ANSI为磁盘驱动器定义了一个通用命令集(CCS)。1992年2月，SCSI-2正式被ANSI批准，直到1994年，SCSI-2正式成为官方标准――ANSIX3.131-1994。

    SCSI接口是系统级接口，是处于主机适配器与智能控制器之间的并行I/O接口总线。SCSI总线通过主机适配器与主机相连，通过各种智能控制器和相应外设相连。

    SCSI总线具有智能化体系结构。总线上的设备分为启动器(Initiator)和目标器(Targeter),启动器是发出命令的设备，目标器是接受并执行命令的设备。在SCSI总线上，每一种设备可以是启动器，也可以是目标器，这由当前运行情况动态确定。对于包括主机在内的所有设备，SCSI总线的操作不是主从关系，而是双向对等关系，SCSI总线上的所有设备都能相互通信。

    SCSI几经变革，传输率、支持设备等功能都有大幅度的改进，而这些变化都以近似的名词来表示，例如SCSI、Fast SCSI、Ultra SCSI、Ultra Wide SCSI等。SCSI目前仅有2.5代，而且名词简单易懂好记，分别是SCSI-1、SCSI-2、SCSI-3。除此之外，Ultra 2、Ultra Wide、Ultra 2 Wide、Ultra-160m（Ultra3）也都属于SCSI-3。其中Ultra 2传输速率为40MB/s，也称为“Fast-40 SCSI”。而Ultra Wide、Ultra 2 Wide、Ultra 3则是采用16bits数据宽度，因此可串接的设备数达15部之多，传输率也提高到两倍，分别为40MB/s、80MB/s与160MB/s。

    3. USB

    USB(Unniversal Serial Bus)是当年COMPAQ、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC、NorTel七大公司共同推出的一种新的总线接口标准。它是为简化PC与外设之间的互联而共同开发的一种标准化连接器，它支持各种PC与外设之间的连接。

    早在1995年就已经有PC机带有USB接口了，但由于缺乏软件及硬件设备的支持，这些PC机的USB接口都闲置未用。1998年后，随着微软在Windows 98中内置了对USB接口的支持模块，加上USB设备日渐增多，USB接口才逐步走进了实用阶段。

    近几年，随着大量支持USB的个人电脑逐渐普及，USB成为PC机的标准接口已是大势所趋。在主机(host)端，最新推出的PC机几乎全部支持USB，而在外设(device)端，使用USB接口的设备也与日俱增，例如数码相机、扫描仪、游戏杆、磁带和软驱、图像设备、打印机、键盘、鼠标等。

    随着USB接口的应用越来越广泛，USB-IF在2000年推出了USB2.0规范。在连线上，USB2.0系统可使用USB1.1系统已有的设备连接信号线，长度一般不超过5米。在接口上，USB2.0系统使用USB1.1已经定义好的A型和B型接口。在扩充USB设备连接时，用户可采用级联USB集线器的方式。在传输速度上，USB2.0支持1.5Mb/s、12Mb/s、480Mb/s三种数据传输速度。USB总线标准由1.1版升级到2.0版后，传输率由12Mb/s增加到了480Mb/s，更换介质后，连接距离由原来的5米增加到近百米。USB总线结构简单，信号定义仅由两条电源线和两条信号线组成。

    在软件方面，Windows可完整支持USB 1.X，而对于USB 2.0，系统可以认出，而且能够正常工作。但是USB 2.0并不能充分发挥其性能优势，系统检测到USB 2.0的设备后，会提示说USB设备需要优化。Windows系统现在还没有完全支持USB 2.0，而linux、Mac OS、BEOS则走到了前面，有了相关的软件支持或者系统程序包。不过可以肯定的是，当带有USB 2.0规格的产品出现时，Windows会非常快地跟上。现在Windows xp已经可以完全支持USB 2.0设备，不过当系统主板一旦支持USB 2.0的时候，微软将会很快推出USB 2.0的补丁。因此，我们可以说，由于得到Intel和微软的支持，USB2.0标准已成为下一代周边设备接口的重要趋势。

    4. 火线技术

    IEEE 1394是由APPLE公司和TI公司共同开发的高速串行接口标准。IEEE 1394的原型是运行在Apple Macintosh上的Fire Wire，后由国际标准化组织IEEE采纳和重新规范，于1995年正式推出。

    IEEE 1394总线是一种目前为止最快的高速串行总线，最高的传输速度为400Mb/s。为各种需要大量带宽的设备提供了专门的优化，接口可以同时连接63个不同设备。IEEE 1394同USB一样，支持带电插拨设备。IEEE1394支持即插即用，现在的Windows 98 SE、windows 2000、Windows ME、Windows XP都可以支持IEEE 1394。在这些操作系统中，用户不用再安装驱动程序，也能使用IEEE 1394设备。

    火线（IEEE 1394）支持的传输速率有100Mbps、200Mbps、400Mbps，将来会提升到800Mbps、1Gbps、1.6Gbps，不需要控制器就可以实现对等传输，最大连线长度4.5米，大于4.5米可采用中继设备支持，同样支持即插即用。火线是目前惟一支持数字摄像机(DV)的总线。IEEE 1394既可作为外部总线，又可作为内部总线使用。不过，由于已经有了PCI这样历史悠久的总线存在，而且现在PCI正向64位过渡，各厂商并不愿意做总线上的调整改动，所以市面上的IEEE1394是作为外部总线连接外设使用。

    火线的缺点主要表现为应用少。现在支持IEEE 1394的设备不太多，只有一些数码相机与mp3等一些使用高带宽的设备使用IEEE 1394（其它的设备其实也用不了那么高的带宽）。此外，IEEE1394总线需要占用大量的资源，所以需要高速度的CPU。

    5. Infiniband

    2000年10月，波特兰Ore-based InfiniBand交易协会（IBTA）发布了新I/O规范的1.0版本。这个由180个成员组成的交易集团包括了业界所有主流的系统、半导体和外围设备制造商。该规范是两个互相竞争的I/O标准――未来I/O（Future I/O）和下一代I/O(Next Generation I/O)合并的结果。由于已经有了规范，IBTA的成员们将很快开始设计和研制带有InfiniBand的产品。

    Infiniband是一种串行网络技术，它的一个主要目的是代替目前PCI。其特点和作用是基于全双工，交换串行传输；单向传送的传输率将达到2.5GB/s；系统将通过外部扩展，而不是用系统卡槽；随着内部扩展需要的消失，系统缩减；支持热切换；为每个扩展外设提供独立电源；主机I/O控制功能成为网桥功能。

    6. Fibre Channel(光纤通道)

    上个世纪90年代中期出现的光纤通道是一种数据传输技术，用于计算机设备之间的数据传输，传输率可以达到1Gbps或2Gbps（在不久的将来可达10Gbps）。光纤通道尤其适用于服务器共享存储设备的连接，以及存储控制器和驱动器之间的内部连接。光纤通道要比SCSI快三倍，它已经开始代替SCSI在服务器和集群存储设备之间充当传输接口。光纤通道更加灵活，假如用光纤作传输介质的话，设备间距离可远至10公里。近距离传输不需要光纤，因为使用同轴电缆和普通双绞线，光纤通道也可以工作。

    光纤通道支持三种架构，即点对点、仲裁环和交换式架构。它的出现主要是用于SCSI的内部操作、因特网协议（IP）和其他协议，但它的兼容性亦被诟病，主要是因为（就像早先的 SCSI 技术）厂商有时会以不同的方式解读标准，而且以多种方式实现。

    光纤通道的标准是由光纤通道物理和信号标准、美国国家标准协会ANSI X3.230-1994文件，还有ISO标准14165-1文件进行描述。

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