上海千实解读硬盘控制器的工作原理

硬盘控制器（HardDriveController）是电脑里的控制部件，集成卡可接入多硬盘,实现硬盘多功能集合。
模型
硬盘控制器即磁盘驱动器适配器。是计算机与磁盘驱动器的接口设备。它接收并解释计算机来的命令，向磁盘驱动器发出各种控制信号。检测磁盘驱动器状态，按照规定的磁盘数据格式，把数据写入磁盘和从磁盘读出数据。磁盘控制器类型很多，但它的基本组成和工作原理大体上是相同的，它主要由与计算机系统总线相连的控制逻辑电路，微处理器，完成读出数据分离和写入数据补偿的读写数据解码和编码电路，数据检错和纠错电路，根据计算机发来的命令对数据传递，串并转换以及格式化等进行控制的逻辑电路，存放磁盘基本输入输出程序的只读存储器和用以数据交换的缓冲区等部分组成。
硬盘控制器-IDE控制器
串口
IDE控制器经常制作在主板中，多能够支持4个硬盘，每秒传输数据多可达66Megabytes(MB)，但是许多IDE控制器仅能达到33Megabytes。IDE控制器有几种变体，常见的就是ATA：AdvancedTechnologyAttachment（附加技术），ATA是IBM发明的装在硬盘里的第二个控制器，能够大大加快数据的传输速度。当前进一步提高了性能的ATA-3和ATA-4正被音频工作站广泛使用。如果你不清楚你电脑里用的那一种控制器，可以查阅主板和硬盘的手册。
ATA又可以分为以下几种：
ATA-1
原始的硬盘控制器，与IDE是同一个概念。
ATA-2
通常看作快速ATA(FASTATA)或增强的IDE(EIDE)。EIDE由WesternDigital推出，实用新的BIOS，容许管理504MB容量的硬盘。Quantum和Seagate同时推出FastATA，能够更快的传输数据，支持大于504MB的容量，可以联接4个设备，包括CD-ROM和磁带机等。
ATA-3ATA-3紧跟着ATA-2推出，但是性能没有多少改善，通常ATA-3等同于EIDE或FastATA。
ATA-4
ATA-4又称作UltraATA或UltraDMA，包含ATAPI4规定。ATAPI是"ATAttachmentwithPacketInterface"的简称，允许CD-ROM和磁带机与ATA硬盘共享ATA总线，ATA-4是今天电脑使用多的控制器。
硬盘控制器
ATA-5
ATA-5是正在开发中的规定，能够支持超过66MB速度的传输，同时通过改善内部算法提高了可靠性。要求使用新的UDMA80电缆，新的主板将支持ATA-5。
Apple-ATA
许多Macintosh电脑包括G3和G4也执行IDE,EIDE或UDMA规定，可以使用任何标准的PC硬盘，不过要另外做格式化。
数据吞吐量
因为多种ATA规格的推出，引伸出吞吐量的有关规格：
ATA/66
数据吞吐量为每秒66MB。
ATA/100类似ATA/66，但是数据吞吐量为每秒100MB，主板和硬盘必须同时支持ATA/100，有一些第三方生产的PCI卡可以帮助电脑运行ATA/100驱动。
硬盘控制器-SCSI控制器
SCSI控制器
SCSI(发音如scuzzy)是非常的硬盘控制器，但是通常它的价格高于IDE因此难于普及。SCSI能够支持多件硬盘和CD-ROM、扫描仪等设备，可以用菊花链的方式联接多达30件设备和外围，适合需要巨大容量的录音棚采用。SCSI控制器传统上就比IDE快，更能够达到每秒160MB的速度，正在开发的新控制器甚至可以达到每秒320MB。就象IDE,SCSI也有一些不同的版本，如果你的DAW需要的性能，使用24bit/96Khz或24bit/192KHz规格的标准，存储大量的数据，应当首先考虑SCSI。
在系统中使用SCSI需要两方面的设备：SCSI控制器，通常表现为一块PCI卡，和SCSI设备如硬盘，CD-ROM等，它们需要用SCSI电缆联接。终的选择取决于你的预算和工作性质，如果希望你的DAW有多的音轨，应当使用15,000RPM（每分钟转数）的SCSI160硬盘。
SCSI的有关规定
SCSI-1
SCSI1是1986年的原始规定，个SCSI标准。多允许联接7件设备，传输速度每秒5MB，在当时具有划时代的意义。
SCSI-2
SCSI2又称为FastSCSI（快速SCSI），在SCSI1的基础上做了诸多改善,但是直到1994年之前没有普遍应用。SCSI-2精简了一些莫名其妙的选项，增加了可靠性，把传输速度提高到每秒10MB。
FastWideSCSIFastWideSCSI是SCSI2的一种类型，总线宽度增加一倍，成为16bit总线，传输速度提高到每秒20MB，一个控制器可以联接14件设备。
UltraSCSIUltraSCSI也是SCSI2的一种类型，使用原始的8-bit总线，但是传输速度为每秒20MB，单个控制器可以连接的设备仍是7件。
UltraWideSCSIUltraWideSCSI有称作WideUltraSCSI，如同FastWideSCSI一样使用16bit总线，传输速度为每秒40MB，一个控制器可以联接14件设备。
WideUltra2SCSI
Ultra2SCSIUltra2SCSI使用8bit总线，但内部时钟速度加倍，传输速度达到每秒40MB，单个控制器可以连接的设备仍是7件。
WideUltra2SCSI
WideUltra2SCSI在一段时间内是快的SCSI，使用16bit总线，传输速度为每秒80MB，内部时钟速度加倍，一个控制器可以联接7件设备。
Ultra3SCSIUltra3SCSI又称为SCSI160，是极快的SCSI标准。使用32bitPCI槽的控制器传输速度为每秒80MB，使用64bitPCI槽的控制器传输速度为每秒160MB，一个控制器可以联接14件设备。
SCSI3已经慢慢的降低了价格，它将是24bit/96KHz录音硬盘的选择。
Ultra320SCSI
Ultra320SCSI是新的SCSI标准，刚刚开始应用。UltraSCSI320使用32bitPCI槽允许传输速度为每秒160MB，使用64bitPCI槽的控制器传输速度为每秒320MB。SCSI320使用16bit总线，兼容SCSI160。
硬盘控制器-SAS技术
嵌入式SATA硬盘控制器
SAS（SerialAttachedSCSI）即串行SCSI技术，是一种新型的磁盘连接技术。它综合了现有并行SCSI和串行连接技术（光纤通道、SSA、IEEE1394及InfiniBand等）的优势，以串行通讯为协议基础架构，采用SCSI-3扩展指令集并兼容SATA设备，是多层次的存储设备连接协议栈。而SAS磁盘就是采用该接口技术的磁盘，按照业界预测，SAS磁盘将很快取代SCSI磁盘而成为主流磁盘类型。
SAS的特点：
1、更好的性能：
点到点的技术减少了地址冲突以及菊花链连结的减速；
为每个设备提供了专用的信号通路来保证的带宽；
全双工方式下的数据操作保证有效的数据吞吐量；
2、简便的线缆连结：
更细的电缆搭配更小的连接器；
3、更好的扩展性：
可以同时连结更多的磁盘设备。
由于串行SCSI（SAS）是点到点的结构，因此除了提高性能之外，每个设备连接到指定的数据通路上提高了带宽。SAS的电缆结构节省了空间，从而提高了使用SAS硬盘服务器的散热、通风能力。一般情况下，较大的并行电缆会带来电子干扰，SAS的电缆结构可以解决这个问题。此外SAS结构有非常好的扩展能力，多可以连接16384个磁盘设备。
串行SCSI（SAS）硬盘使用与S-ATA相同的接口，但是使用较多的信号，因此SAS硬盘不能与S-ATA硬盘控制器连结。SAS是通用接口，支持SAS和S-ATA，SAS控制器可以支持SAS和SATA磁盘。S-ATA使用SAS控制器的信号子集，因此SAS控制器支持S-ATA硬盘。
转接口
初期的SAS硬盘使用2.5英寸封装，这样可以使机架服务器支持更多的硬盘，已经有厂商推出标准3.5英寸的SAS硬盘；初期产品的转速是10000RPM，而15000RPM的产品也已经问世。SAS硬盘与相同转速的SCSI硬盘相比有相同或者更好的性能。串行接口减少了线缆的尺寸，允许更快的传输速度，SAS硬盘传输数据可以达到3.0Gbit/sec。
每个SAS电缆有4根电缆，2根输入2根输出。SAS可以同时进行数据的读写，全双工的数据操作提高数据的吞吐效率。
作为一种新的存储接口技术，SAS不仅在功能上可与FibreChannel媲美，还具有兼容SATA的能力，因而被业界公认为取代并行SCSI的不二之选。SAS的优势主要体现在：灵活性，可以兼容SATA，为用户节省投资；扩展性，一个SAS域多可以直连16384个设备；性能卓越，点对点的架构使性能随端口数量增加而提高；更合理的电缆设计，在高密度环境中提供更有效的散热。衡量一种技术的优劣通常有4个基本指标，即性能、可靠性、可扩展性和成本。回顾串行磁盘技术的发展历史，从光纤通道，到SATA，再到SAS，几种技术各有所长。光纤通道早出现的串行化存储技术，可以满足高性能、高可靠和高扩展性的存储需要，但是价格居高不下；SATA硬盘成本倒是降下来了，但主要是用于近线存储和非关键性应用，毕竟在性能等方面差强人意；SAS应该算是个全才，可以支持SAS和SATA磁盘，很方便地满足不同性价比的存储需求，是具有高性能、高可靠和高扩展性的解决方案。
硬盘控制器-常见错误
并口
硬盘常见的故障就是引导型故障，即硬盘不能启动等。出现引导型故障时，系统会有很多错误提示，我们如果读懂了这些提示，对于解决硬盘问题也是非常有帮助的：
1.错误提示：HDDcontrollerfailure
错误解释：硬盘驱动器控制失败。
错误原因：这是启动机器时，由POST程序（BIOS中的自动检测程序）向驱动器发出寻道命令后，驱动器在规定时间内没有完成操作而产生的超时错误。出现这种错误，有可能是你的硬盘已经损坏了。
2.错误提示：HDCcontrollerfail
错误解释：硬盘控制器控制失败。
错误原因：这类故障是硬件故障，POST程序向控制器发出复位命令后，在规定的时间内没有得到控制器的中断响应，可能是控制器损坏或电缆没接好，另外，控制器控制失败与硬盘参数设置是否正确也有关。
IDE
3.错误提示：NOROMBASICSYSTEMHAlT
错误解释：没有固化BASIC系统，系统停机。
这种错误在486及以前的机器上常常出现，是相当古老的机器才会出现的提示。系统启动时主引导程序的作用，就是在分区表的四个表项中找出硬盘的一个激活分区(可以启动的分区)。硬盘中没有一个是激活分区，系统就不知从何处引导操作系统，只能执行一个中断，调用早期电脑固化在BIOS中BASIC程序，如果没有固化BASIC，就会出现这个错误，引起死机。所以简单的修复方法，就是用FDISK在硬盘上设置一个活动分区。的电脑不再固化BASIC程序，也就不会再出现这个错误。