移动硬盘_从接口到芯片.doc

移动硬盘：从接口到芯片（一）作者：刘乃清                随着新型数码产品追求轻薄短小、提高移动性的发展趋势，数据在不同设备间的传输与信息载体的方便携带问题日益引起人们的重视目前，移动硬盘已成为能够满足上述需求的最常见的大容量数据存储设备通常，消费者会认为，所谓移动硬盘不过是为普通硬盘加装一个外壳而已，却往往忽视了对其中桥接芯片的重要性的认识        拆开移动硬盘的外壳，会发现其内部结构其实比较简单除了硬盘本体外，只有一块与硬盘连接的PCB电路板在电路板上有一些插头座、LED指示灯以及电子元器件、控制芯片电路板上的插头是与硬盘的接口相连接的，而电路板上的控制芯片则承前启后，负责将硬盘的接口转换成与电脑相应接口同样的类型，以沟通硬盘与电脑的数据传输，来实现移动存储在电脑向移动硬盘传输数据的过程中，电脑首先会将数据打包，通过相应的外设接口将串行数据依次发送出去，经由数据线的传输，送达移动硬盘盒内部的桥接控制芯片（主控芯片），经其处理过的信号变为硬盘接口能够响应的数据传输格式；反之，当移动硬盘向电脑传输数据时，这个过程则逆向运作由此可见，在进行数据交换时，桥接控制芯片犹如移动硬盘盒的心脏，其重要性不言而喻，它在很大程度上决定着移动硬盘的性能表现，如数据传输速度、工作稳定性等。

　      为了叙述的方便，在介绍接口芯片之前，先将硬盘及电脑的有关接口做一说明       一、移动存储设备的信号传输接口　　   目前，硬盘常用的接口有PATA（也被称作IDE或并行ATA接口，俗称并口）及SATA（俗称串口）两种，其对于移动硬盘盒来讲是内接口；而电脑与外部设备的连接主要是通过USB和IEEE 1394两类接口，对硬盘盒来讲是外接口不同的接口均按照各自的数据传输协议完成数据交换，而且各种接口的物理结构也不相同，因此，要在移动硬盘与电脑之间进行数据传输，必须经由移动硬盘盒内的桥接控制芯片来对接口进行转换所以，在选择移动硬盘盒时，首先要考虑的就是其所提供的内、外接口类型，以便使之与电脑及硬盘的接口相互配合对于移动硬盘通常采用的2.5英寸硬盘来说，与传统的PATA接口相比，目前SATA接口已占有压倒的优势；而移动硬盘与电脑连接，多采用USB 2.0、IEEE 1394a、eSATA这三种接口，如按照数据传输速率来看，则是eSATA>USB 2.0>IEEE 1394a ■USB接口        近年来USB接口大行其道，大家对它比较熟悉外接口为USB的移动硬盘目前仍是市场主流，其支持热插拔。

USB有两种标准，即USB 1.1和USB 2.0USB 2.0的数据传输速度高达480Mbps，是USB 1.1接口的40倍，并向下兼容USB 1.1目前市售的移动硬盘盒一般均支持USB 2.0  ▲移动硬盘上的USB（中间）和IEEE 1394（左1、左2）接口■IEEE 1394接口         IEEE 1394接口也被称为FireWire（火线），同样也支持热插拔它是苹果电脑公司在上个世纪80年代中期推出的标准，是苹果电脑的必备接口，目前也已经广泛地应用于PC机上IEEE 1394也有两种标准，即IEEE 1394a和IEEE 1394b，二者的理论数据传输速率分别可达400Mbps和800MbpsIEEE 1394b（FireWire 800）主要应用于苹果的Mac电脑，在PC环境中很难找到支持它的主机，相应的接口卡也很少见IEEE 1394接口的移动硬盘基本上采用的都是IEEE 1394a接口　        在IEEE 1394标准付诸实施之初，由于电脑主板芯片厂商无法直接对这种接口提供支持，于是市场上推出对外接口为IEEE 1394，内部则须与主板插槽相配合的适配器插卡，即IEEE 1394转接卡。

由于IEEE 1394接口可以非常方便地采集数字视频，近年来，随着数码摄像机等产品被消费者广泛使用，使得IEEE 1394接口被人们逐渐地认识和接受，采用的机会也随之提升对市场动向十分敏感的电脑主板厂商自然是顺势而为，使得市场上集成了控制芯片、自带IEEE 1394接口的主板产品开始多了起来　        不过，对于移动硬盘而言，是否有必要采用IEEE 1394接口的产品一直是存在争议的话题有了USB 2.0，还需要IEEE 1394接口吗？若单从数据传输速度来看，USB 2.0在理论上能提供480Mbps的传输速度，而IEEE 1394a接口的传输速度则为400Mbps，似乎还略逊一筹，舍弃USB 2.0而选用IEEE 1394似乎有悖于常理不过，如果从另一个角度来看，IEEE 1394却有着USB接口难以企及的优点首先，虽然理论上USB2.0接口移动硬盘的数据传输速度要高于IEEE 1394a，但在笔者对移动硬盘产品的实际测试中，IEEE 1394a却往往快于USB 2.0：IEEE 1394a的传输速率一般可达25～35MBps，而USB 2.0的则大多仅为13～17MBps其次，我们不难发现，在传输大量数据时，USB 2.0对CPU资源的占用率实在是有点高，一般能达到14%～20%；而IEEE 1394的CPU占用率却要低得多，以致几乎可以忽略不计，这对于平衡电脑系统的整体效率可是大有裨益的。

因此，只要你的电脑具有IEEE 1394接口，就应该将采用IEEE 1394接口的移动硬盘作为首选此外，还有一个应用习惯问题，一般来说，行业用户和苹果电脑的使用者大多习惯选用IEEE 1394接口的移动硬盘，如果你属于这一群，则不妨“入乡随俗”　        现在，市场上还出现了不少采用USB 2.0＋IEEE 1394双接口的移动硬盘，使得产品的适应性更为灵活，这对于那些想要“鱼与熊掌兼得”的用户来说，可谓是两全其美，惟其售价目前相对还比较高，选购时还须加以权衡　■eSATA接口　         目前，一种新型的接口技术——eSATA（External SATA，外部SATA）接口已经在一些新产品上亮相，事实上这也预示着下一代移动存储接口的发展趋势eSATA的实质就是外置的SATA接口，也就是将硬盘的SATA端口从电脑主板上引到机箱外面来的方式，并且依然支持热插拔功能与USB及IEEE 1394接口技术不同，eSATA接口可以让外置驱动器获得与内部驱动器同样快的数据通讯速度，其提供的最高达3Gbps的数据传输率，速度远高于USB和IEEE 1394接口随着eSATA的出现，外部接口的传输速度首次超出硬盘本体接口的传输速度，而且相信在今后很长一段时间内仍将保持这种优势。

此外，因为采用USB或IEEE 1394接口的硬盘是禁用硬盘中的缓存的，所以写盘的性能相对低下，而eSATA就不存在这个问题 移动硬盘：从接口到芯片（二）随着新型数码产品追求轻薄短小、提高移动性的发展趋势，数据在不同设备间的传输与信息载体的方便携带问题日益引起人们的重视目前，移动硬盘已成为能够满足上述需求的最常见的大容量数据存储设备通常，消费者会认为，所谓移动硬盘不过是为普通硬盘加装一个外壳而已，却往往忽视了对其中桥接芯片的重要性的认识事实上，一块性能低下的芯片会严重掣肘移动硬盘性能的发挥……        eSATA不仅给外置硬盘留下了性能增长空间，还可以在主机内部的系统崩溃后作为启动盘引导，直接将系统恢复相比之下，从IEEE 1394或USB接口的硬盘上启动PC机则并不太容易　　        与用于电脑内部连接的SATA接口相比，eSATA采用屏蔽线缆和连接器，长度可达2米（内部线缆为1米），插拔寿命也显著提高在成本方面，eSATA更具优势，采用USB或IEEE 1394的硬盘盒内部要配备一块价钱相对较贵的桥接芯片，而eSATA则只需在主板上多装一个接口(或者扩展的接口)即可，自然可以省下一笔开销。

而且在去掉桥接芯片之后，数据无须转换就可以在移动设备和主机端实现通信，自然顺畅了许多说到这里，不妨附带提一句，若采用具有eSATA接口的移动硬盘盒，其内部也应采用SATA接口的硬盘才比较合算，因为此时eSATA接口和内置硬盘之间只需配备起保护作用的缓冲IC及一些简单的电路，而不是价格相对高很多的PATA-SATA桥接芯片　　        人们对于新生的eSATA技术倾注了极大的热情，期待着在交换大容量的音视频、照片及其它数据时，eSATA的高速数据传输特性会大显身手英特尔芯片组及图形部门的负责人Roger Bradford就曾表示：“通过USB 接口来备份1TB 的数据是一件异常痛苦的事情因此，人们对诸如外接SATA等高速接口技术将有很大的需求　　        同任何刚刚走入市场的新技术一样，eSATA接口在消费市场的普及也是从高端开始目前采用eSATA接口的移动硬盘还比较少见，且其售价也较为昂贵，加上支持eSATA接口的电脑主板还不是很多，价格同样也是高高在上，因此这类产品在市场上目前暂时还不具备与USB或IEEE 1394接口相抗衡的实力不过，以比较乐观的态度来估计，应该用不了很长时间，采用eSATA接口的存储产品就会大量地走向市场，价格也将会快速跌落。

惠普全球个人电脑营销部经理John Gleason曾大胆预言：“到2008年，eSATA接口技术将在主流电脑上普及看来，对于采用eSATA接口的移动硬盘，如果你并不急于马上使用，那就不妨再等一等二、品类繁多的桥接控制芯片　　 近年来，移动硬盘盒所采用的USB及IEEE 1394桥接控制芯片（USB 2.0/IEEE 1394-to-PATA/SATA bridge Controller）的发展突飞猛进，新产品纷纷涌现，技术和性能的提升也随之水涨船高　　就硬盘而言，相比于PATA接口，SATA 接口的优势十分明显，仅就降低电源消耗、减少电源线缆和接头数量、提高系统的通风性能、增强芯片电压兼容性、热插拔功能而言，就足以使PATA接口相形失色，更何况PATA接口还能简化电源管理、提高抗电磁干扰能力而对于消费者来讲，最直接的感受则应该是由于成本的降低，使得SATA 接口硬盘具有相对低廉的售价因此，在SATA 接口硬盘刚推出之际，就曾有市场分析师预测，如果发展顺利，最快到2007 年，PATA接口的产品就将寿终正寝，而完全被SATA接口所取代这种断言虽然在现在看来有些过于乐观，但如今消费者在购买硬盘时，应该已没有理由不把SATA接口的产品作为首选。

　　尽管如此，PATA接口的硬盘产品在用户手中毕竟还保有相当大的拥有量，其与USB或IEEE 1394接口通讯的桥接芯片也依然占有相当大的市场份额为叙述方便起见，以下将根据USB及IEEE 1394所对应PATA及SATA 接口的桥接控制芯片，来分别加以介绍       1、USB桥接控制芯片      （1）USB-PATA桥接芯片　　USB-PATA桥接控制芯片的生产商主要来自美国、日本和台湾地区美国的USB桥接芯片生产商有赛普拉斯（Cypress）、In-System（已被赛普拉斯收购）；日本的生产商主要是NEC；台湾的USB桥接芯片生产商很多，比较有名的是世纪民生(Myson)、创惟科技（Genesys）、扬智科技（ALi）、凌阳科技（Sunplus）等　　在众多芯片中，就性能与价格而言，其市场层次的划分还是比较清晰的若将这些芯片产品分为高、中、低档三大类，则可分别对应不同的性能表现和消费层次　　在高档芯片方面，有In-System的ISD300A1，赛普拉斯的CY7C68300A/B 、CY7C6830310，NEC的μPD720130、μPD720。