要深入探讨Serial ATA技术，我们就要先来简单分析一下并行ATA与Serial ATA之间工作原理的差异：

1.数据传输周期对传输速度的影响

首先，我们先来探讨一下数据传输周期对传输速度的影响。现在的并行ATA标准使用的是16bit的双向总线，即1个数据传输周期可以传输4个字节的数据（1字节＝8bit，16bit的双向总线一个周期可以传输16bit/8×2个字节），而大家熟知的Ultra ATA 100每秒可以传输100MB（100000000字节）的数据，通过一条简单的公式：

频率×一个周期的数据传输率＝每秒数据传输率

通过计算Ultra ATA100的时钟频率因该是100000000字节/4字节，即等于25000000Hz（25MHz），这也和我们查阅Ultra ATA接口技术规范所说的ATA 100进行一次数据传输的时钟频率是25MHz相一致，一个周期也就是40ns（单位时间/频率：1s/25MHz）。

各种Ultra ATA接口规格一览：

Ultra DMA数据传输周期：

但在数据传输中，两个连续的数据传输周期之间，有一个时间间隔，间隔时间为半个时钟周期，大约也就是20ns，但在另半个时钟周期中包括调整期、保持期和最大限度的数据传输时间。保持期是指数据需要在传输完成后保持一个特定的时间，而在两次数据传输中还有一个调整时间，在这段时间内，要做好传输数据的准备，在ATAPI-6协议中规定调整期和保持期的时间都为4.8ns，而剩下的10.4ns的时间就是最大的数据传输时间。

那传输周期和传输速度有什么关系呢？要增加传输速度就要减少等待时间（包括两个连续的时钟之间的时间间隔、调整期和保持期），最简单的方法就是缩短整个传输周期，所以Ultra ATA 133标准将时钟频率提高到33.3MHz，因此半个周期缩短到15ns，但ATAPI-6协议中规定调整期和保持期的时间都为4.8ns，不会改变，因此ATA 133只有5.4ns的数据传输时间，将是目前可能达到的最快速度了。

而Serial ATA点对点直接传输的8位总线，根据Serial ATA数据传输规范：Serial ATA的时钟频率为150MHz，150MHz×8bit（1字节）＝150MB，这刚好就是目前第一代Serial ATA的传输速率。 通过150MHz的时钟频率可以轻易的算出半个传输周期只有0.333ns（1个周期＝1/150M），当然传输过程中的等待和数据调整时间也会相应的减少，因此大大提高了传输速度，这也是Serial ATA可以轻而易举上到1.5Gbit/s的原因，但0.333ns只是Serial ATA开始，将来还大有发展。

2.不同于并行ATA的植入式的时钟系统

那为什么Serial ATA能够达到那么高的频率呢？原因就在于Serial ATA和并行ATA依赖于外部时钟信号不同，Serial ATA有一个植入式的时钟，可以在处理信号和数据时使用。这种植入式的时钟实际上是将数据本身作为时钟信号一样的处理。这样做唯一潜在的问题就是当没有数据传输时，系统和存储器上的数据就不一定是同步的了。但是这个问题可以轻易解决，在空闲时发送“Dummy Singnal”，就像“1010101”式的没有意义的信号来保持两者的同步，由于不存在并行设备，信号不会出现不一致的情况。

3.传输方式限制工作频率的高低

那你会问并行ATA不可以提高传输频率吗？答案就是不可以太高，Ultra ATA使用通常的非互锁时钟信号，当频率太高时很容易导致线路电气性质的任何差异都可能带来时钟信号的不匹配，引起数据到达时间和传输信号的不一致，甚至将数据传到了别的数据接收端上。再则，并行ATA标准电压为5v，即使是ATA 100也要3.3v，每当数据在数据线中传递的时候，并行ATA的数据线就像个变压器一样，线缆的长度和电压的变化生成了变化的电磁场，影响其他数据线中的数据传递，如果并行ATA速率大幅提高这种干扰还将直线上升。因此，ATA 33变成ATA 100时，扁平数据线上再加上了40根屏蔽线，这样，信号线、电源线、控制线之间都隔了一根线，可以有效的减少干扰，但这种解决的方法不可能继续发展下去。

而对于Serial ATA采用了低电压微分信号（LVDS）技术和加上地线的数据线设计，轻松的解决了电磁场干扰的问题。LVDS指的是一种先进的信号传输方式，通过一对线来传递两个电压信号，而在这两个电压之间的，就是实际的数据，使用较低的电压可以得到更快的传输速度，因为要传播的电子数量的减少，同样频率下带来速度的提升。数据线双向传递数据只需要4根数据线，再加上地线来提供相应的屏蔽，保证数据传输时不产生电磁场干扰，而线数从Ultra ATA的80线减少到了20线，实际上，Serial ATA使用的并不是平行排列的线缆，屏蔽线是通过同轴包裹数据线来实现，这使得数据线还可以继续加大直径，减少阻抗，提高抗干扰能力，也就可以进一步提高传送速度。

Serial ATA的特点：

1.更轻薄、更灵活的的接线

相信常装机的朋友一定深有体会，机箱中最烦杂的就是各种各样的接线，既不美观，又妨碍散热，特别是粗大的数据线，而且它的最长距离只有40公分，在安装上极不灵活，要在大型直立机箱的最上方安装硬盘是及其困难的，不但如此，其接口还有正反之分，常常为了把硬盘安装在一个特定的地点，我们还要将线扭转一百八十度，如果你还要一条数据线上安装2台设备，那结果真是不敢想象。

而当你见到Serial ATA的数据线线，你一定忍不住喜新厌旧。其接线可以长达一米，造型精致，即使是最宽的接线两端的接头也只有大约1厘米。即使你扭曲，打结也不影响其正常工作。最值得夸奖的是，它的接口不是针脚设计，而是平铺的接触片，不知道你有没有试过当Ultra ATA的数据线拔出硬盘的时候连同硬盘的针脚一起折断拔出，那种痛惜真是无可奈何，而Serial ATA将令你的这种担忧一扫而光。

2.随心所欲、支持热插拔

对于经常玩硬件的用户来说，Serial ATA的接口支持热插拔的特性是使他们最欣喜的了。Serial ATA的接口是单向性的，由于在接口上有防插错的设计，接口的一边长出来一部分，因此你不会插错；由于使用了针错列设计，接口中有两种长度的针，就可以实现顺序连接，最长的针总是最先接上，然后是短针。 Serial ATA将接口内长针是作为地线使用，这是个简便而又实用的设计，通过“接地”处理，“放电现象”这个实现设备热插拔的最大问题就可以妥善的解决。也就是说，当增加一个设备到系统中来时，首先接触的是长针，这就做到电学意义上的平衡来保护其他数据线，随即，设备依照设定的顺序连接，与主机建立联系，从而实现热插拔。有了热插拔技术，你可以随时增加Serial ATA设备，而且较新的操作系统能自动辨认新设备（Windows 98SE以后的系统），实现即插即用。

【作者：小熊上海-传教士 上海】　　版权作品 未经许可 请勿转载