電腦達人養成計畫 7-4：現代磁碟介面 (SATA 與 SAS)

延續上一節的主題，本節站長打算介紹的是目前市面上最常見的磁碟介面－SATA 以及商用、伺服器專業市場的主流磁碟介面－SAS。

最主流的磁碟界面－SATA

SATA 的全稱是 Serial Advanced Technology Attachment (可簡寫為 Serial ATA)，最早是在 2000 年底由以 Intel、IBM、Maxtor、Quantum、Seagate 與 Dell 等七家大型科技公司為首的 Serial ATA Working Group 所發佈與制定，從名稱上不難看出 SATA 的發展基礎實際上就是站長在上一節中所介紹的 IDE/ATA，主要是為了解決 IDE/ATA 最大的幾個缺點而設計的。

採用序列訊號傳輸

SATA 與 IDE/ATA 最大的不同是在訊號傳輸的方式，為了改善 IDE/ATA 使用並列訊號傳輸時須要相當大量的訊號傳輸線路 (IDE/ATA 排線一共由多達 40 條並排帶狀電纜所構成)，連帶導致嚴重的串音干擾以及訊號線接頭過於龐大占用大量空間的兩大問題，SATA 改為使用序列訊號傳輸，並且透過訊號頻率大幅提升的方式來彌補資料傳輸通道寬度大幅減少的不足，甚至反而提供了遠高於 IDE/ATA 所能提供的傳輸速度。

採用序列訊號傳輸後 SATA 的傳輸線只需要 7-pin 即可滿足傳輸需求，因此傳輸線的寬度也因此大幅縮減，電腦機殼內的走線難度因此下降了許多 (同時也因為傳輸線連接埠的寬度大幅縮減，SATA 的筆記型電腦硬碟與桌上型電腦硬碟使用了完全相同的傳輸連接埠設計，而不再如 IDE/ATA 提供兩種不同的連接埠)。

不再有 Master 與 Slave 之分

以往 IDE/ATA 介面中每條 ATA 通道可以有兩個裝置，而為了維持兩個裝置同時正常運作，必須使用 Jumper 的調整來分別賦予這兩個裝置不同的識別代號 (通常分別被稱為 Master 與 Slave，雖然後來有 Cable Select 功能但實際上還是經常出狀況)，而這在實際安裝上造成了許多困擾且經常成為新手在組裝電腦時會遇上的障礙。

而在 SATA 中，所有裝置都使用點對點的方式直接與 SATA 主機控制器連結，因此也就不再有區分 Master 與 Slave 的需要了，此外，得益於大幅縮小的 SATA 連接埠體積，絕大多數主機板都內建了四到八個 SATA 連接埠，因此實際可以安裝的裝置數量實際上是沒有減少，甚至反而是增加的。

新的專用電源接頭規格

自 ST-506 以降的所有硬碟以及早期的軟碟機使用的電源介面都是採用由 Molex Connector Company 在 1950、1960 年代所發展的 Molex 接頭規格中的「D 型大四針連接器」，常被稱為「大 4-pin 接頭」，包含四個針腳，可對硬碟提供 +5 V 與 +12 V 兩種電壓。

而在 SATA 標準當中則引入了新的 15-pin 專用電源接頭，除了 +5 V 與 +12 V 之外另外還提供了 +3.3 V 電壓，並且設計上比原先的大 4-pin 接頭要容易安裝許多。

SATA 1.0 (SATA/150, 2003 年)

在 2000 年 Serial ATA Workgroup 首次宣布 SATA 介面後，SATA 標準歷經了長達兩年左右的醞釀與經過 40 次的修訂，直到 2003 年才正式宣佈了 1.0a 版本的 SATA 標準 (這是第一版被視為正式規範的 SATA 標準)。

同時也是在這一年裡 Seagate 推出了第一款採用 SATA 介面的 Barracuda V 硬碟，提供 60 GB、80 GB 以及 120 GB 三種不同的容量選擇。

第一世代的 SATA 標準可以提供高達 150 MB/s 的最大資料傳輸速率 (採用 8b/10b 編碼) 並且支援熱插拔。

初期的 SATA 硬碟與搭配的控制器仍然採用 IDE 裝置的設計，因此除了傳輸速率稍微提升之外其實並沒有太多明顯的新特性，許多廠商在當時推出 SATA 型號時實際上是與同世代的 IDE/ATA 版本使用相同的基礎，只是透過修改電路板設計的方式將原先搭配的 Parallel ATA 介面替換為 SATA 介面。

進階主機控制器介面 AHCI

為了在 SATA 當中引入一系列新特性，對原有的 IDE 規範進行改進顯然是無可避免的，於是 Intel 等廠商在 2004 年 SATAII 規範推出之前便提出了一項稱為進階主機控制器介面 (Advanced Host Controller Interface，AHCI) 的標準，用以取代原有、延用至 PATA 時期的 IDE 規範。

整體而言 AHCI 的概念仍是脫胎自 IDE 匯流排 (但由於 SATA 起採用點對點連線而不再有 Master 與 Slave 之分，因此相關的概念都只採 Bus Master IDE 的部分，並且去除了 SATA 早期為了維持相容性而進行的 Master、Slave 裝置模擬)，主要是朝降低對 CPU 的性能依賴以及提供 SATA 所引入的熱插拔、電源管理等新特性的方向進行規劃與調整。

由於 AHCI 在設計上與原有的 IDE 並不相容，因此自 2004 年起的電腦通常除了 AHCI 支援之外還會同時提供 IDE 相容模式，可允許使用者將電腦設定為繼續使用傳統 IDE 介面的方式運作，但在這種情況下性能會受到影響且將無法享受所有 SATA 技術引入的新特性。

此外，由於 Windows XP 是在 2001 年推出，當時還沒有 AHCI 這樣的技術，因此 Windows XP 並不提供 AHCI 的原生支援，使用者若要在採用 AHCI 的系統上安裝 Windows XP 等舊版系統，將會需要在安裝時提供 AHCI 驅動程式 (如在第一階段安裝程式中按下 F6 並使用包含安裝階段驅動程式的磁碟片或是提前將相關的驅動程式整合入 Windows 安裝映像中)，在安裝之後也要確保 AHCI 驅動程式的正常運作，否則將會無法開機。

當年有些使用者會在 BIOS 被意外重設之後發現無法正常開機、Windows 找不到系統檔案的狀況很多時候也是因為 AHCI、IDE 模擬相關的選項被重設所造成的。