eSATA接口技术综合分析

如今，SATA接口已逐渐成为各种存储设备的“新宠”，SATA硬盘取代PATA硬盘成为台式硬盘的主流，而光驱接口也正朝SATA靠拢。不过，外置存储设备（如移动硬盘）接口仍普遍采用USB2.0或IEEE1394，尽管这两种接口的数据传速率达到了480Mpbs/400Mbps，但它们并不能发挥硬盘等设备的最大潜力。这是因为USB2.0或IEEE1394移动硬盘均必须使用桥接芯片，才能实现接口的转换，这种连接方式无疑会大大影响设备的性能。现在，eSATA接口出现了，它将给我们带来“飞”一般的感觉。

什么是eSATA？

eSATA的全称是External Serial ATA（外部串行ATA），它是SATA接口的外部扩展规范。换言之，eSATA就是“外置”版的SATA，它是用来连接外部而非内部SATA设备。例如拥有eSATA接口，你可以轻松地将SATA硬盘与主板的eSATA接口连接，而不用打开机箱更换SATA硬盘。

相对于SATA接口来说，eSATA在硬件规格上有些变化，数据线接口连接处加装了金属弹片来保证物理连接的牢固性。原有的SATA是采用L形插头区别接口方向，而eSATA则是通过插头上下端不同的厚度及凹槽来防止误插，它同样支持热拔插。虽然改变了接口方式，但eSATA底层的物理规范并未发生变化，仍采用了7针数据线，所以仅仅需要改变接口便可以实现对SATA设备的兼容。

eSATA接口（左）是平的，而SATA接口是L形的

普通3.5英寸硬盘的最高数据传输率为60MB/s，在使用外置3.5英寸的硬盘盒时，USB2.0或IEEE 1394的接口速度会成为数据传输的瓶颈。如果使用外置RAID 0存储设备，那么最高480Mbps的接口带宽更会严重地限制硬盘的性能发挥。因此，eSATA是一个非常不错的解决方案。而且eSATA硬盘盒在搭配SATA硬盘后，中间无需桥接芯片的转换，是一种原生的存储设备接口。

eSATA有哪些特性？

尽管eSATA只是SATA接口的延伸，而且制造商并不需要对SATA的协议和处理芯片进行任何修改，但要确保将SATA安全地移到机箱外，并通过SATA-IO国际组织的审核，必然有许多地方需要加以改进。

eSATA接口首先需要提供的特性就是热插拔。当前除老旧的串口、并口等PC外部接口外，其他包括USB、IEEE1394在内的许多接口都支持热插拔技术，而eSATA这种专门为存储设备服务的接口支持热插拔的意义更加重要。你也许会问，SATA规范不是已经包含了热插拔技术了吗？为什么eSATA还需要增加同样的东西？事实上，现有许多主板上的SATA 1.0标准控制器并不支持热插拔功能，当用户在系统运行的时候将SATA设备拔下时很可能会导致系统崩溃。为了解决这个问题，SATA 2.5规范对热插拔的安全性和可靠性都做了进一步的强化。

主板上的eSATA接口

除了强化热插拔方面的规范，eSATA接口也必须重新设计才能满足外部连接的要求。原本在机箱内的SATA线缆和接口没有任何的保护和锁定装置，同时接口部分也相当脆弱。一般来说，机箱内部的SATA接口在插拔50次左右就容易因接触不良而出现问题，这样的接口设计，对于外部设备来说无疑是致命的！毕竟谁都不想自己的eSATA硬盘在插拔几次或者轻微碰撞之后就报废。

作为外部连接标准，eSATA必须在强度、抗电磁干扰、线缆柔韧性方面全部符合要求。因此，eSATA设备的接口和线缆都采用了全金属屏蔽。全金属屏蔽设计不仅能够降低电磁干扰，还有助于减少在热插拔过程中产生的静电。与此同时，为了防止接口受到外力意外断开，eSATA标准还要求在线缆接口处加装金属弹片式的锁定装置。根据测试，eSATA全新设计的接口将保证设备最少可进行2000次的热插拔。

eSATA还能够通过端口复用芯片在一个SATA通道上提供最多4个SATA接口。由于SATA 2.5规范中SATA接口的传输率达到300MB/s，而当今最快的SATA硬盘内部传输率也只有80MB/s。通过一个简单的端口复用芯片，一个SATA通道就能被4个eSATA设备共享，以实现更高的连接密度。当然，共享同一通道的eSATA存储设备累计的最高传输率无法超过300MB/s。

最后，eSATA接口还需要在PCB布线和电源方面符合标准才能获得由SATA-IO颁布的eSATA认证标志。现阶段尽管绝大部分SATA硬盘都能在eSATA接口上工作，但是由于没有相应的保护外壳和供电系统，这些裸露在外的硬盘很容易出现故障。SATA-IO建议用户尽量购买那些通过认证的eSATA外置存储设备和板卡。

eSATA的优势体现在哪里

和常见的USB2.0和IEEE1394两种常见外置接口相比，eSATA最大的优势就是数据传输能力。eSATA的理论传输速度可达到1.5Gbps或3Gbps，远远高于USB2.0的480Mbps和IEEE 1394的400Mbps。在实际测试中，从电脑中复制一个1.36GB大小的文件到采用不同接口的外置存储设备中，eSATA接口的设备所耗费的时间远低于USB2.0或IEEE 1394设备，速度快了近一倍。随着eSATA的出现，外置接口的传输率也首次远远大于了硬盘等设备的内部传输率。

几种主流接口的理论速度和损失速度对比

小知识：持续传输率、突发传输率和接口传输率

描述硬盘工作状态的参数有很多，其中和性能关系最大的是持续传输率和突发传输率。前者表示当硬盘工作时，可以长时间稳定达到的速度（类似于运动员的忍耐力）；后者表示硬盘在瞬间可以达到的最大传输率（相当于爆发力），持续传输率取决于硬盘的机械结构，而突发传输率则与硬盘的缓存有很大关系。

和上述两个参数相比，接口传输率更像是一种规范，它规定了硬盘等设备在传输数据时的速度上限，它好比高速公路上的限速指示牌。硬盘在工作时，持续传输率要小于接口传输率，突发传输率则可能接近于接口传输率的上限，但持续时间不会很长。

在实现成本上，eSATA无疑更具优势。对传统的USB或IEEE 1394外置设备来说，要通过USB或IEEE 1394接口从硬盘上读写数据，必须使用一个接口转换电路，而这个转换电路的成本为5～10美元。另外，接口转换的延迟对数据传输速度的影响也很大，经测试证明，IEEE 1394的速度损失率(损失速度比峰值速度)达到了20%，USB1.0和USB2.0分别达到了33%和25%，而SATA的速度损失为0，这是因为SATA和PATA一样都是基于ATA协议，所以在传输过程中不需要进行协议转换，这样不但节约了成本，而且硬盘性能不受影响！

eSATA能给我们带来什么？

针对eSATA脱胎于SATA接口的优异特性，人们还开发出了许多崭新的运用，其中最具实际意义的方案就是通过内置SATA硬盘和外置eSATA硬盘组建RAID 1系统，快速完整地备份数据。以往用户要组建RAID 1系统，必须在机箱内安装两个容量相同的硬盘。现在有了eSATA接口，RAID 1的实现就可以更加灵活。比如，用户在需要备份数据的时候，只要将硬盘插在eSATA接口上，并且在BIOS中进行简单的设置，就能在不降低系统运行速度的情况下获得一个存储数据完全相同的备份。最后用户只须将连接在eSATA接口上的外置硬盘拔下，就完成了整个备份过程。和以前的RAID 1不同的是，这样的备份可以根据用户需求随时进行，备份出来的硬盘也能够随时连接在其他PC上读取数据。

此外，随着蓝光刻录机等设备的出现，原来的USB 2.0、IEEE1394接口显然已经无法满足这些刻录设备对数据传输的需求，产生刻录失败是常见的事。有了eSATA接口，外置的光驱也可以轻松获得和内置光驱一样的性能表现和稳定性，从根本上解决了外置光存储设备传输率不快、稳定性差等难题。

尤其值得一提的是，eSATA安全热插拔特性还让SATA存储设备有机会凭借超大容量和极低的价格占领近线和离线存储市场。用户只需要在这些服务器上插上eSATA硬盘，就能将整体存储容量迅速增加500GB，甚至更多，而整个过程不必重新启动电脑。

写在最后

目前，包括希捷等在内的多家存储厂商都开始把自己的业务重点转向外置式硬盘。在CES2006上，希捷就展示了最新研发的eSATA按键备份系列外置硬盘，其中500GB容量产品的接口速度高达300MB/s。此外，Data-Tec、I-O DATA等公司也纷纷推出了各自的eSATA外置硬盘或DVD刻录机，与此同时，市场上也出现了带有eSATA接口的主板产品，如华擎的775XFire-eSATA2、ASUS的P5W DH等。

Seagate公司的eSATA外置硬盘

eSATA尽管在技术上优势突出，但也存在一些不足之处，如它仅仅提供了数据接口，缺乏电源供应（所有基于eSATA接口的设备都要使用外置电源）。不过，我们有理由相信，随着eSATA技术的不断完善，以及SATA硬盘、蓝光、HD DVD等对接口带宽要求较高的设备的日益增多，eSATA将成为外置存储设备领域重要的接口标准。