硬盘串口与并口有何区别？

“串行硬盘”与“并行硬盘”
随着技术的成熟，越来越多的主板和硬盘都开始支持SATA(串行ATA)，SATA接口逐渐有取代传统的PATA(并行ATA)的趋势。那么SATA和PATA在传输模式上有何区别，SATA相对PATA又有何优势呢？

何谓并行ATA
ATA其实是IDE设备的接口标准，大部分硬盘、光驱、软驱等等都使用的是ATA接口。譬如现在绝大部分的朋友用的都是并行ATA接口的硬盘，应该对它80针排线的接口是再熟悉不过了吧？平常我们说到硬盘接口，就不得不提到什么Ultra-ATA/100、Ultra-ATA/133，这表示什么呢？这告诉我们该硬盘接口的最大传输速率为100MB/s和133MB/s，且硬盘是以并行的方式进行数据传输，所以我们也把这类硬盘称为并行ATA。

何谓串行ATA
串行ATA全称是Serial ATA，它是一种新的接口标准。与并行ATA的主要不同就在于它的传输方式。它和并行传输不同，它只有两对数据线，采用点对点传输，以比并行传输更高的速度将数据分组传输。现在的串行ATA接口传输速率为150MB/s，而且这个值将会迅速增长。

串行ATA和并行ATA传输的区别
举个比较夸张的例子，A、B两支队伍在比赛搬运包裹，A代表并行ATA，B代表串行ATA。
比赛开始，A派出了40个人用人力搬运包裹，而B只派出去了一辆货车来搬运。在一个来回里他们搬运的包裹数量都相同，大家可以很清楚最后的结果，当然是用货车搬运的B队先把包裹运完，因为货车的速度比人步行的速度快得多多了。

同样，串行传输比并行传输的速率高就类似这个道理。
回到现实中来，现在的并行ATA接口使用的是16位的双向总线，在1个数据传输周期内可以传输4个字节的数据；而串行ATA使用的8位总线，每个时钟周期能传送1个字节。这两种传输方式除了在每个时钟周期内传输速度不一样之外，在传输的模式上也有根本的区别，串行ATA数据是一个接着一个数据包进行传输，而并行ATA则是一次同时传送数个数据包，虽然表面上一个周期内并行ATA传送的数据更多，但是我们不要忘了，串行ATA的时钟频率要比并行的时钟频率高很多，也就是说，单位时间内，进行数据传输的周期数目更多，所以串行ATA的传输率高于并行ATA的传输率，并且未来还有更大的提升空间。

为什么我们要采用串行ATA接口
这个回答很简单，当然是为了获得更高的数据传输率。随着当前设备需求的数据传输率越来越高，接口的工作频率也越来越高，并行ATA接口逐渐暴露出一些设计上的“硬伤”，其中最致命的就是并行线路的信号干扰。由于传统并行ATA采用并行的总线传输数据，必须要求各个线路上数据同步，如果数据不能同步，就会出现反复读取数据，导致性能的下降，甚至导致读取数据不稳定。
而采用排线设计的数据线，正是数据读取无法更快的“罪魁祸首”。由于并排的高速信号在传输时，会在每条电缆的周围产生微弱的电磁场，进而影响到其他数据线中的数据传递，还会因为线缆的长度和电压的变化而不断变化，随着总线频率的提升，磁场的强度也越来越大，信号干扰的影响也越来越明显。
从理论上说串行传输的工作频率可以无限提高，串行ATA就是通过提高工作频率来提升接口传输速率的。因此串行ATA可以实现更高的传输速率，而并行ATA在没有有效地解决信号串扰问题之前，则很难达到这样高的传输速率。
并行ATA接口在总线频率方面受到其设计的制约，并不能一味地提升，而随着对数据传输率的要求越来越高，目前最快的并行ATA接口ATA133的频率为33MHz，这个几乎已经达到了并行接口的极限，再继续改造线路已不太现实。所以推出新的接口势在必行。
除了传输率较高之外，SATA还有哪些优点呢？
1.数据更可靠
在校验方面，并行ATA总线只是简单的CRC校验，一旦接收方发现数据传输出现问题，就会自行将这些数据丢弃、然后要求重发，如果数据信号相互干扰过大，就会严重影响硬盘的性能。
而串行ATA既对命令进行CRC校验，也对数据分组进行CRC校验，以此提高总线的可靠性。
2.连线更简单
在数据线方面，并行ATA采用80针的排线，串行ATA由于采用点对点方式传输数据，所以只需要4条线路即可完成发送和接收功能，加上另外的三条地线，一共只需要7条的物理连线就可满足数据传输的需要。由于传输数据线较少，使得SATA在物理线路的电气性能方面的干扰大大减小，这也保证了未来磁盘传输率进一步的提升。
和并行ATA相比，串行ATA的数据线更细小，这也使得机箱内部的连线比较容易整理，有助于机箱内部空气的流通，使得机箱内部的散热更好。同样，串行ATA还有采用非排针脚设计的接口和支持热插拔功能等优点。

串行ATA推出之后，并行ATA还会存在吗
总的说来，串行ATA的优势是很明显的。当然，目前还有一些相对比较低速的设备在使用并行ATA，如光驱、刻录机等设备，并行ATA的传输率已经可以满足的需要，所以，并行和串行会在很长一段时间内并存。当然，串行ATA支持所有的ATA设备，也可支持光驱等设备，但是串行ATA目前会先运用在硬盘上，未来将会支持更多的存储设备。

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随着硬盘价格的不断走低，SATA与PATA不同规格同等容量的硬盘价格越来越小，SATA硬盘的优势越来越明显：更高的速度、更强固的数 据完整性以及应用弹性，以支持更小的设计规格，替代PATA硬盘接替市场中的主流已成必然。很多用户已经意识到这一点，在选购硬盘时，纷 纷将目光投入了大容量高传输速度的SATA硬盘上。

　　做为传统的PATA硬盘，其生命力依旧很强，较低的价格、更加成熟的制作工艺和设置的简单化，绝不可能在近期内消声匿迹，但不可置疑的是，PATA受关注的程度已大不如前。

　　在主板的支持方面，SATA与PATA共存，市场中主流的芯片组均支持两种不同规格的接口，为用户选购提供了较大的空间。

　　既然SATA已成为主流，成为诸多厂家推捧的对象，那么PATA硬盘就真的没有必要购买了吗？在选购中我们该注意 些什么事项？多大容量的硬盘最值得购买呢？带着这些疑问，让我们从技术、价格及市场占有率等各个角度入手，全面了解一下步SATA与PATA硬盘的真正差别，帮大家挑选出适合自己的、性价超值的产品。

一、认识PATA硬盘？

　　PATA标准规范产生于上个世纪80年代中期，Imprimis公司推出Wren系列5.25英寸硬盘（当时Compaq PC机所使用的 硬盘）专用的“PCAT”接口，后来的3.5英寸硬盘也采用这项规格。由于“PC AT”这个名称很容易同IBM PC／AT机混淆，人们就为它选择了另 外的名字：“Advanced Technology Attachment（高级技术附件规格）”，简称ATA。但它并不是我们所说的“第一代ATA”。这项规格只生存了短短数个月，因为它令不同厂商的硬盘出现严重的不兼容问题，尤其在主从盘安装的时候更为严重。

传统PATA硬盘的接口类型

　　ATA-6也就是我们所说的ATA/100、UltraDMA/100，是当前最为普遍的ATA规格，它在2001年才通过ANSI认证。ATA -6增加了UltraDMA 5传输模式、速率提高到100MB/s的高水平，同时LBA模式的寻址能力也由原来的28位扩充到48位，这样就突破了硬盘最大可 用容量只能低于137GB的限制！

　　目前主流的ATA-100和ATA-133，使用80排线做为数据线。在传输速度方面，ATA-100的速度是100MB/S，那么ATA- 133的速度便是133MB/S。单从这一方面，SATA就比PATA快出不少。

　　我们再来看看在总线上的时钟频率，以ATA-100为例，其时频率是25MHz，PATA的并行数据线有16根，一次能传送 16bit的数据。而ATA-66以上的规范为了降低总线本身的频率，PATA被设计成在时钟的上下沿都能传输数据，使得在一个时钟周期内能传送 32bit。这样，我们很容易得出ATA-100的速度为：25M*16bit*2=800Mbps=100MByte/s。

二、认识SATA硬盘？

    所谓的Serial ATA(简称SATA)，是Intel公司和APT Technologies, Inc.、 Dell、IBM、Maxtor 及Seagate等几家厂商共同制定的新一代硬盘传输接口标准。从字义上来看是一套“序列式”架构，用来对应ATA内接磁盘驱动器总线相对应。 其传输方式是将许多数据位封装成一组封包，然后以比平行模式快30倍的速度在来源与目的地之间来回传送数据封包。

SATA硬盘的接口

    Serial-ATA开发的目的在于让使用者拥有高效能的硬盘，而不必牺牲资料的完整性，Serial-ATA周期备源检查(CRC)确保数据、指令以及状态接收的安全，以提供硬盘的可靠性。

　　在第一代的SATA技术中，接口传输速度已经达到了150MB/s，而到了第二代SATA，传输速度为300MB/s，第三代的SATA产品的传输速度更是达到了600MB/s。从速度这一点上，SATA已经远远把PATA硬盘甩到了后面。另外在传输方式上SATA也比PATA高人一等 。

三、PATA的技术缺陷及SATA硬盘主要技术优势

1、PATA的技术缺陷

　　我们大家都知道，在相同频率下，并行总线优于串行总线。随着当前硬盘的数据传输率越来越高，传统的并行ATA 接口日益逐渐暴露出一些设计上的缺陷，其中最致命的莫过于并行线路的信号干扰问题。

　　那各信号线之间是如何干扰的呢？

　　1、首先是信号的反射现象。从南桥发出的PATA信号，通过扁长的信号线到达硬盘（在笔记本上对应的也有从南桥 引出PATA接口，一直布线到硬盘的接口）。信号在到达PATA硬盘后不可避免的会发生反弹，而反弹的信号必将叠加到当前正在被传输的信号上 ，导致传输中数据的完整性被破坏，引起接受端误判。所以在实际的设计中，都必须要设计相应的电路来保证信号的完整性。从南桥发出的 PATA信号一般都需要经过一个排阻才发送到PATA的设备。我们必须加上至少30个电阻（除了16根数据线，还有一些控制信号）才能有效的防止 信号的反弹。而在硬盘内部，硬盘厂商会在里面接上终端电阻以防止引号反弹。这不仅对成本有所上升，也对PCB的布局也造成了困扰。

　　但是当接口速率提升到100MB/s之后，信号干扰问题又开始变得严重，这也是133MB/s的UltraDMA/133得不到支持 的主要原因！到这个阶段，并行模式的ATA可以说已没有任何发展前途，我们进入串行ATA时代大势所趋。

　　当然，信号反弹在任何高速电路里都会发生，在SATA里我们也会看到终端电阻，但因为SATA的数据线比PATA少很 多，并且采用了差分信号传输，所以这个问题并不突出。

　　2、其次是信号的偏移问题。理论上，并行总线的数据线的长度应该是一致的。而在实际上，这点很难得到保证。 信号线长度的不一致性会导致某个信号过快/过慢到达接受端，导致逻辑误判。不仅如此，导致信号延迟的原因还有很多，比如线路板上的分布 电容、信号线在高频时产生的感抗等都会引起信号的延迟。

2、SATA的技术优势

　　从下图中我们可以看到，因为SATA的单数据通道并没有象PATA那样限制速度频率。SATA传输线的传输速度比PATA 要快了近30倍。PATA必须在数据线中一次传输16个信号，如果信号没有及时到达或是发生延迟，错误数据就会产生。因此比特流传输的速度必 须减缓以纠正错误。而SATA一次只传输一个比特的数据，此时比特流的传递速度要快得多。这就好比是运球游戏，每次运一个球要比一次运16 个球容易的多。还有，SATA另一个进步在于它的数据连线，它的体积更小，散热也更好，与硬盘的连接相当方便。与PATA相比，SATA的功耗更 低，这对于笔记本而言是一个好消息，同时独有的CRC技术让数据传输也更为安全。

标准ATA系统连接设置示意图

串行ATA系统连接设置示意图

　　频率低的时候,并口优势大,可当频率提升,并口的电器性能就比不上串口了,当串口能正常运行的频率远高于并口 能承受的时候,自然就超越它了.另外象现在用的并行内存架构,特别是双通道(128BIT)主板制造难度大,几乎达到了极限,提升内存频率只会对走 线提出更严苛的要求,如果不是硬件商不想冒风险全部替换生产线,我们现在应该用性能高变态的RAMBUS的XDR了(比起双通道DDR400 6.4GB的带 宽,它有102GB,能组成8通道)。
  
    除了传输速度更快之外，对消费者而言，Serial ATA的改良接线与连结头 规格，让硬盘与排线之间的整合更简化。由于排线的接点是以金手指的型式设计，所以在拆装的过程不用担心有针脚弯曲的情况，加上良好的 防呆设计，不需目视就能轻易装上接头，加上Serial ATA排线更细长，较不会占用机壳内空间，可有助于改善系统散热空气的流通。
 
    而在制造商部份，Serial ATA支持各种创新的系统设计，例如像准系统等此类设置，同时由于Serial ATA没有采用较宽的排线，因此系统整合厂商可轻易地在系统中配置更长的数据排线，开发出更简化或创新的设计方案。除此之外Serial ATA支 持点对点传输接口，不需要跳针设定并允许热插拔，都让这项规格具有凌驾传统ATA硬盘的优势。

四、认识SATA硬盘原生与桥接式两种主要的技术规格

　　通过以上的简单描述，也许大家对传统的PATA接口和SATA接口有了一定的认识。那么接下来就让我们一起来了解 一下SATA接口的硬盘。

　　目前，市场中硬盘五大厂商均推出了自己的SATA硬盘产品。也许大家都听说过在众多的Serial ATA硬盘之中，存 在着规格的差异。一般来讲，目前的Serial ATA硬盘约可分为两大类。一类是桥接式，顾名思义是以桥接芯片来控制Serial ATA硬盘，西部数 据、迈拓的硬盘一般会是采用这种规格。另一种是原生式，也就是Serial ATA技术，建置在控制器中，这样的型式的硬盘，希捷的Barracuda 7200.7便是采用这样的规格。下面我们就针对这两种形式的硬盘作一番说明。
 
　　1.桥接式
 
　　这种方式是使用“桥接器”解决方案，硬盘制造商利用插入一套数据序列化/解序列化(de-serializer)功能，透过内建的ATA接口在数 据传送或接收之前执行这项功能。这样的方式会受限于ATA控制的速度进行传送或接收。由于序列功能并非与磁盘控制器链接层与传输层相互串 连，而以独立的功能负责为平行控制器转译数据，因此仅能以平行式控制器的速度100或133MB/s进行传输。

 

　　由于并行接口存在的历史过长，现在许多设备如主板还是以并行ATA支持为主，不可能一下子就把所有并行接口都换为串行接口，采用桥接方式实现串行ATA成为了硬盘厂家的折中方法：既可以适应市场需要，又可以节省成本。
 
　　采用桥接芯片的主要缺陷是对串行ATA的速度影响非常大，实际传输率也只能达到70MB/s~80MB/s，只能达到150MB/s的带宽的一半。这样的串行硬盘性能上不仅不如原生串行硬盘，甚至还不如并行硬盘。

　　2.原生式
 
　　也就是硬盘直接就以Serial ATA设计，这样的处理方式不仅将 Serial ATA技术建置在硬盘的实体层，更应用在控制器中，理论上能以150MB/s的全速直接从硬盘向主系统进行数据传输。

　　如希捷的7200.7 Plus硬盘便是真正的原生SATA硬盘，采用LSI LOGIC芯片，无需经过桥接和串行到并行数据的转化，加上结合智能型指令主队列的技术，让Seagate的硬盘在产品的基准点上比桥接式Serial ATA来的有优势一些。

五、价格的较量，SATA与PATA渐渐拉近价差

　　一款好的产品，必须与市场挂钩，我们推出新产品的目的就是为能够在激烈的竞争中永远立于不败之地。如果一 款产品在技术上如何优秀，那如果它的市场定价太高，得不到用户的认可，那么再高的技术最后也只能被市场淹没。

　　随着SATA技术的成熟和价格的不断走低，目前SATA接口的硬盘价格已经走入了普通用户所能接受的范围。市场中主流容量的SATA与PATA 的硬盘差价仅有50元左右，相比起一年前过高的差价来讲，SATA真正走到用户中间来了。拿市场上销售比较好的160GB硬盘来讲，见下表：

160GB硬盘PATA与SATA硬盘性能参加参照

型号	接口	缓存	容量	价格(元)	单G价格(元)
希捷7200.9 PATA 160GB	ATA100	2M	160GB	550	3.44
希捷7200.7 SATA 160GB	SATA150	8M	160GB	605	3.78
迈拓 Plus 9 160GB(盒)	ATA133	8M	160GB	590	3.68
迈拓Plus 9 SATA 160G(盒)	SATA150	8M	160GB	620	3.87
西部数据 WD 1600BB	ATA100	2M	160GB	545	3.41
西部数据WD 1600JB	ATA100	8M	160GB	570	3.56
西部数据 WD1600JD	SATA150	8M	160GB	595	3.71
日立 160GB 2M	ATA100	2M	160GB	595	3.71
日立 160GB 8M	ATA100	8M	160GB	595	3.71
日立 160GB 8M SATA	SATA150	8M	160GB	620	3.87
三星 160GB 2M	ATA100	2M	160GB	570	3.56

　　通过以上对比我们可以发现，目前五大品牌的SATA与PATA硬盘差价基本保持在50元以内，西部数据更是将差价拉至了25元 ，如此低的差价加之在性能上的绝对优势，SATA绝对可以说是目前的主流。

　　就目前支持SATA的主板而言，市场上可谓是玲琅满目了。绝大部分主板已经具备了对SATA硬盘的支持，不再需要任何的第三方芯片来完成对SATA的支持了。即便是主打低端市场的主板上，我们也看到了SATA的接口。因为，SATA接口在市场中已成为了真正的主流。

　　综上所述，SATA硬盘无论是从性能上还是产品本身的价格上，都更胜PATA一筹。更快的传输速度，更大的缓存，更稳定的性能，无疑成 为近期装机用户的首选产品。当然，我们也不能忽视PATA硬盘的存在。对于普通的用户，如果手中的银子有限，对硬盘的传输速度要求也并不 太高，那么普通的PATA硬盘更便宜的价格更适合我们的选购。另外老用户升级硬盘时，PATA也是最好的选择。对于硬件超频玩家来讲，我看你还是老老实实的选择PATA硬件吧，这其中的原因想必各位玩家朋友心里亮着呢 。