SATA、mSATA接口定義及linux下的掛載硬盤、速度測試

SATA接口的定義

SATA電源線和數據線接口定義

SATA是Serial ATA的縮寫,即串行ATA。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會正式確立了Serial ATA 1.0規範,2002年確立了Serial ATA 2.0規範。Serial ATA採用串行連接方式,串行ATA總線使用嵌入式時鐘信號,具備了更強的糾錯能力,還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。目前已經成了桌面硬盤的主力接口。

一、SATA數據和電源接口圖:

在這裏插入圖片描述
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二、電源內部聯接圖:

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三、電源和數據線接口定義圖:

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四、SATA接口定義描述:

1、SATA數據接口定義:

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1 GND Ground(接地,一般和負極相連)
2 A Transmit(數據發送正極信號接口)
3 A- Transmit(數據發送負極信號接口
4 GND Ground(接地,一般和負極相連)
5 B- Receive (數據接收負極信號接口) -
6 B Receive (數據接收正極信號接口)
7 GND Ground(接地,一般和負極相連)

2、電源接口定義:

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01 V33 3.3v Power (直流3.3V正極電源針腳)
02 V33 3.3v Power (直流3.3V正極電源針腳)
03 V33 3.3v Power, Pre-charge, 2nd mate (直流3.3V正極電源針腳,預充電,與第二路配對)
04 Ground 1st Mate (接地,一般和負極相連,與第1路配對)
05 Ground 2nd Mate (接地,一般和負極相連,與第2路配對)
06 Ground 3rd Mate (接地,一般和負極相連,與第3路配對)
07 V5 5v Power, pre-charge, 2nd mate (直流5V正極電源針腳,預充電,與第二路配對)
08 V5 5v Power (直流5V正極電源針腳)
09 V5 5v Power (直流5V正極電源針腳)
10 Ground 2nd Mate (接地,一般和負極相連,與第2路配對)
11 Reserved – 保留的針腳
12 Ground 1st Mate (接地,一般和負極相連,與第1路配對)
13 V12 12v Power, Pre-charge, 2nd mate (直流12V正極電源針腳,預充電,與第二路配對)
14 V12 12v Power (直流12V正極電源針腳)
15 V12 12v Power (直流12V正極電源針腳)

SATA接口原理圖

在這裏插入圖片描述

mSATA接口定義

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mSATA接口原理圖
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linux下掛載SATA盤

Linux的硬盤識別:

一般使用”fdisk -l”命令可以列出系統中當前連接的硬盤

設備和分區信息.新硬盤沒有分區信息,則只顯示硬盤大小信息.

1,查看硬盤信息

#fdisk -l

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2,創建新硬盤分區命令參數:

fdisk可以用m命令來看fdisk命令的內部命令;

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3.進入磁盤,對磁盤進行分區

#fdisk /dev/sda

在這裏插入圖片描述

#fdisk -l

可以看到/dev/sda1分區

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4.分區系統系統
這裏默認文件系統是83 linux,
也可以設置爲其他文件系統,並格式化設置的分區

mkfs.ext3 /dev/sda1 //注:將/dev/sdb1格式化爲ext3類型

5.創建/data目錄並掛載

#mkdir /data

#mount /dev/sda1 /data

6.查看硬盤大小以及掛載分區:
#df -h
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7.卸載分區umount
下面兩條命令分別通過設備名和掛載點卸載文件系統,同時輸出詳細信息:

umount  /dev/sda1        通過設備名卸載  

umount /data    通過掛載點卸載  

SATA盤讀寫速度測試

利用dd命令測試速度

(1)測試硬盤的讀取速度:

time dd if=/dev/sda1 of=/dev/null bs=1M count=10000

這條命令是從硬盤sda1中讀取10G的數據寫到空設備上,就是數據讀取拋空。
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讀取速度:218.4MB/S
另一種方法測試讀取速度

hdparm  -t /dev/sdb

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(2)測試硬盤寫入速度:

time dd if=/dev/zero of=/dev/sda1 bs=1M count=10000

這條命令是從零設備上往sda1設備上寫入10G數據。

要注意的一點是上面的寫入命令有可能會覆蓋硬盤中原有數據,破壞文件系統,如果硬盤中沒有數據可以這樣操作。

如果有文件系統,且有重要數據,可以先將硬盤掛載

  mount /dev/sda1 /data

在執行下面命令:

  time dd if=/dev/zero of=/data/10g.file bs=1M count=10000

將寫入的數據寫到一個文件中就可以測試了,寫入速度:145.8MB/S
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sata 1.0 2.0 3.0區別

SATA1.0理論傳輸速度爲1.5Gbit/s
SATA2.0理論傳輸速度爲3Gbit/s
SATA2.0理論傳輸速度爲6Gbit/s
區別:SATA2.0和SATA3.0傳輸速率不同。
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通過上面給出的SATA2.0和SATA3.0對比表格可知,最新的SATA3.0傳輸速率可以達到6Gb/s,而SATA2.0接口的傳輸速率則爲3Gb/s。理論上,SATA3.0接口是SATA2.0的2倍。
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Linux下查看SATA版本

 dmesg  | grep SATA

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 hdparm  -i /dev/sdb

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SSD固態硬盤的本質

固態硬盤(Solid State Drive),簡稱SSD(固盤),是用固態電子存儲芯片陣列而製成的硬盤,由控制單元和存儲單元(FLASH芯片、DRAM芯片)以及緩存單元組成。區別於機械硬盤由磁盤、磁頭等機械部件構成,整個固態硬盤結構無機械裝置,全部是由電子芯片及電路板組成。

固態硬盤是什麼東西?固態硬盤內部結構詳解

SSD主要由電子芯片及電路板組成:

根據固態硬盤的定義,我們可以知道固態硬盤的內部結構,其實就是由三大塊主控芯片、閃存顆粒、緩存單元構成,那麼接下來,我們逐一來看。

固態硬盤是什麼東西?固態硬盤內部結構詳解

1、固態硬盤大腦:主控芯片

正如同CPU之於PC一樣,主控芯片其實也和CPU一樣,是整個固態硬盤的核心器件,其作用一是合理調配數據在各個閃存芯片上的負荷,二則是承擔了整個數據中轉,連接閃存芯片和外部SATA接口。

不同的主控之間能力相差非常大,在數據處理能力、算法上,對閃存芯片的讀取寫入控制上會有非常大的不同,直接會導致固態硬盤產品在性能上產生很大的差距。

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主控

當前主流的主控芯片廠商有 marvell 邁威(俗稱“馬牌”)、SandForce、siliconmotion慧榮、phison羣聯、jmicron智微等。而這幾大主控廠商,又都有着自己的相應特點,應用於不同層級的固態產品。

2、核心器件:閃存顆粒單元

作爲硬盤,存儲單元絕對是核心器件。在固態硬盤裏面,閃存顆粒則替代了機械磁盤成爲了存儲單元。

閃存(Flash Memory)本質上是一種長壽命的非易失性(在斷電情況下仍能保持所存儲的數據信息)的存儲器,數據刪除不是以單個的字節爲單位而是以固定的區塊爲單位。

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固態硬盤中閃存顆粒佔據大部分比重

在固態硬盤中,NAND閃存因其具有非易失性存儲的特性,即斷電後仍能保存數據,被大範圍運用。

根據NAND閃存中電子單元密度的差異,又可以分爲SLC(單層次存儲單元)、MLC(雙層存儲單元)以及TLC(三層存儲單元),此三種存儲單元在壽命以及造價上有着明顯的區別。

SLC(單層式存儲),單層電子結構,寫入數據時電壓變化區間小,壽命長,讀寫次數在10萬次以上,造價高,多用於企業級高端產品。

MLC(多層式存儲),使用高低電壓的而不同構建的雙層電子結構,壽命長,造價可接受,多用民用高端產品,讀寫次數在5000左右。

TLC(三層式存儲),是MLC閃存延伸,TLC達到3bit/cell。存儲密度最高,容量是MLC的1.5倍。 造價成本最低, 使命壽命低,讀寫次數在1000~2000左右,是當下主流廠商首選閃存顆粒

當前,固態硬盤市場中,主流的閃存顆粒廠商主要有toshiba東芝、samsung三星、Intel英特爾、micron美光、skhynix海力士、sandisk閃迪等。

由於閃存顆粒是固態硬盤中的核心器件,也是主要的存儲單元,因而它的製造成本佔據了整個產品的70%以上的比重,極端一點說,選擇固態硬盤實際上就是在選擇閃存顆粒。

3、緩存芯片

緩存芯片,本質就是DDR,ssd中常用的是DDR3, 是固態硬盤三大件中,最容易被人忽視的一塊,也是廠商最不願意投入的一塊。和主控芯片、閃存顆粒相比,緩存芯片的作用確實沒有那麼明顯,在用戶羣體的認知度也沒有那麼深入,相應的就無法以此爲噱頭進行鼓吹。

實際上,緩存芯片的存在意義還是有的,特別是在進行常用文件的隨機性讀寫上,以及碎片文件的快速讀寫上。

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由於固態硬盤內部的磨損機制,就導致固態硬盤在讀寫小文件和常用文件時,會不斷進行數據的整塊的寫入緩存,然而導出到閃存顆粒,這個過程需要大量緩存維繫。特別是在進行大數量級的碎片文件的讀寫進程,高緩存的作用更是明顯。

這也解釋了爲什麼沒有緩存芯片的固態硬盤在用了一段時間後,開始掉速。當前,緩存芯片市場規模不算太大,主流的廠商基本也集中在南亞、三星、金士頓等。根據最新消息,無外置緩存的固態硬盤產品將於不久後問世,雖然很早之前就有諸如sandforce2281 自帶緩存主控產品,但是市場反響卻差強人意,不知道最新的無外置緩存的固態硬盤的表現如何,也請大家拭目以待。

主控芯片、閃存顆粒(本質是NAND flash)、緩存芯片(本質是DDR3內存),這三者有機的結合在一塊PCB板上,構成了固態硬盤的整體形態。我們在選購固態硬盤或是評價固態硬盤的時候,可以從這三者出發,進行產品性能的預估,避免被有些商販鼓吹的高速讀寫,矇蔽雙眼。

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