SATA、mSATA接口定义及linux下的挂载硬盘、速度测试

SATA接口的定义

SATA电源线和数据线接口定义

SATA是Serial ATA的缩写,即串行ATA。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范,2002年确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式,串行ATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,还具有结构简单、支持热插拔的优点。目前已经成了桌面硬盘的主力接口。

一、SATA数据和电源接口图:

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二、电源内部联接图:

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三、电源和数据线接口定义图:

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四、SATA接口定义描述:

1、SATA数据接口定义:

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1 GND Ground(接地,一般和负极相连)
2 A Transmit(数据发送正极信号接口)
3 A- Transmit(数据发送负极信号接口
4 GND Ground(接地,一般和负极相连)
5 B- Receive (数据接收负极信号接口) -
6 B Receive (数据接收正极信号接口)
7 GND Ground(接地,一般和负极相连)

2、电源接口定义:

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01 V33 3.3v Power (直流3.3V正极电源针脚)
02 V33 3.3v Power (直流3.3V正极电源针脚)
03 V33 3.3v Power, Pre-charge, 2nd mate (直流3.3V正极电源针脚,预充电,与第二路配对)
04 Ground 1st Mate (接地,一般和负极相连,与第1路配对)
05 Ground 2nd Mate (接地,一般和负极相连,与第2路配对)
06 Ground 3rd Mate (接地,一般和负极相连,与第3路配对)
07 V5 5v Power, pre-charge, 2nd mate (直流5V正极电源针脚,预充电,与第二路配对)
08 V5 5v Power (直流5V正极电源针脚)
09 V5 5v Power (直流5V正极电源针脚)
10 Ground 2nd Mate (接地,一般和负极相连,与第2路配对)
11 Reserved – 保留的针脚
12 Ground 1st Mate (接地,一般和负极相连,与第1路配对)
13 V12 12v Power, Pre-charge, 2nd mate (直流12V正极电源针脚,预充电,与第二路配对)
14 V12 12v Power (直流12V正极电源针脚)
15 V12 12v Power (直流12V正极电源针脚)

SATA接口原理图

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mSATA接口定义

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mSATA接口原理图
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linux下挂载SATA盘

Linux的硬盘识别:

一般使用”fdisk -l”命令可以列出系统中当前连接的硬盘

设备和分区信息.新硬盘没有分区信息,则只显示硬盘大小信息.

1,查看硬盘信息

#fdisk -l

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2,创建新硬盘分区命令参数:

fdisk可以用m命令来看fdisk命令的内部命令;

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3.进入磁盘,对磁盘进行分区

#fdisk /dev/sda

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#fdisk -l

可以看到/dev/sda1分区

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4.分区系统系统
这里默认文件系统是83 linux,
也可以设置为其他文件系统,并格式化设置的分区

mkfs.ext3 /dev/sda1 //注:将/dev/sdb1格式化为ext3类型

5.创建/data目录并挂载

#mkdir /data

#mount /dev/sda1 /data

6.查看硬盘大小以及挂载分区:
#df -h
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7.卸载分区umount
下面两条命令分别通过设备名和挂载点卸载文件系统,同时输出详细信息:

umount  /dev/sda1        通过设备名卸载  

umount /data    通过挂载点卸载  

SATA盘读写速度测试

利用dd命令测试速度

(1)测试硬盘的读取速度:

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

这条命令是从硬盘sda1中读取10G的数据写到空设备上,就是数据读取抛空。
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读取速度:218.4MB/S
另一种方法测试读取速度

hdparm  -t /dev/sdb

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(2)测试硬盘写入速度:

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

这条命令是从零设备上往sda1设备上写入10G数据。

要注意的一点是上面的写入命令有可能会覆盖硬盘中原有数据,破坏文件系统,如果硬盘中没有数据可以这样操作。

如果有文件系统,且有重要数据,可以先将硬盘挂载

  mount /dev/sda1 /data

在执行下面命令:

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

将写入的数据写到一个文件中就可以测试了,写入速度:145.8MB/S
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sata 1.0 2.0 3.0区别

SATA1.0理论传输速度为1.5Gbit/s
SATA2.0理论传输速度为3Gbit/s
SATA2.0理论传输速度为6Gbit/s
区别:SATA2.0和SATA3.0传输速率不同。
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通过上面给出的SATA2.0和SATA3.0对比表格可知,最新的SATA3.0传输速率可以达到6Gb/s,而SATA2.0接口的传输速率则为3Gb/s。理论上,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固态硬盘的本质

固态硬盘(Solid State Drive),简称SSD(固盘),是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)以及缓存单元组成。区别于机械硬盘由磁盘、磁头等机械部件构成,整个固态硬盘结构无机械装置,全部是由电子芯片及电路板组成。

固态硬盘是什么东西?固态硬盘内部结构详解

SSD主要由电子芯片及电路板组成:

根据固态硬盘的定义,我们可以知道固态硬盘的内部结构,其实就是由三大块主控芯片、闪存颗粒、缓存单元构成,那么接下来,我们逐一来看。

固态硬盘是什么东西?固态硬盘内部结构详解

1、固态硬盘大脑:主控芯片

正如同CPU之于PC一样,主控芯片其实也和CPU一样,是整个固态硬盘的核心器件,其作用一是合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷,二则是承担了整个数据中转,连接闪存芯片和外部SATA接口。

不同的主控之间能力相差非常大,在数据处理能力、算法上,对闪存芯片的读取写入控制上会有非常大的不同,直接会导致固态硬盘产品在性能上产生很大的差距。

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主控

当前主流的主控芯片厂商有 marvell 迈威(俗称“马牌”)、SandForce、siliconmotion慧荣、phison群联、jmicron智微等。而这几大主控厂商,又都有着自己的相应特点,应用于不同层级的固态产品。

2、核心器件:闪存颗粒单元

作为硬盘,存储单元绝对是核心器件。在固态硬盘里面,闪存颗粒则替代了机械磁盘成为了存储单元。

闪存(Flash Memory)本质上是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器,数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位。

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固态硬盘中闪存颗粒占据大部分比重

在固态硬盘中,NAND闪存因其具有非易失性存储的特性,即断电后仍能保存数据,被大范围运用。

根据NAND闪存中电子单元密度的差异,又可以分为SLC(单层次存储单元)、MLC(双层存储单元)以及TLC(三层存储单元),此三种存储单元在寿命以及造价上有着明显的区别。

SLC(单层式存储),单层电子结构,写入数据时电压变化区间小,寿命长,读写次数在10万次以上,造价高,多用于企业级高端产品。

MLC(多层式存储),使用高低电压的而不同构建的双层电子结构,寿命长,造价可接受,多用民用高端产品,读写次数在5000左右。

TLC(三层式存储),是MLC闪存延伸,TLC达到3bit/cell。存储密度最高,容量是MLC的1.5倍。 造价成本最低, 使命寿命低,读写次数在1000~2000左右,是当下主流厂商首选闪存颗粒

当前,固态硬盘市场中,主流的闪存颗粒厂商主要有toshiba东芝、samsung三星、Intel英特尔、micron美光、skhynix海力士、sandisk闪迪等。

由于闪存颗粒是固态硬盘中的核心器件,也是主要的存储单元,因而它的制造成本占据了整个产品的70%以上的比重,极端一点说,选择固态硬盘实际上就是在选择闪存颗粒。

3、缓存芯片

缓存芯片,本质就是DDR,ssd中常用的是DDR3, 是固态硬盘三大件中,最容易被人忽视的一块,也是厂商最不愿意投入的一块。和主控芯片、闪存颗粒相比,缓存芯片的作用确实没有那么明显,在用户群体的认知度也没有那么深入,相应的就无法以此为噱头进行鼓吹。

实际上,缓存芯片的存在意义还是有的,特别是在进行常用文件的随机性读写上,以及碎片文件的快速读写上。

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由于固态硬盘内部的磨损机制,就导致固态硬盘在读写小文件和常用文件时,会不断进行数据的整块的写入缓存,然而导出到闪存颗粒,这个过程需要大量缓存维系。特别是在进行大数量级的碎片文件的读写进程,高缓存的作用更是明显。

这也解释了为什么没有缓存芯片的固态硬盘在用了一段时间后,开始掉速。当前,缓存芯片市场规模不算太大,主流的厂商基本也集中在南亚、三星、金士顿等。根据最新消息,无外置缓存的固态硬盘产品将于不久后问世,虽然很早之前就有诸如sandforce2281 自带缓存主控产品,但是市场反响却差强人意,不知道最新的无外置缓存的固态硬盘的表现如何,也请大家拭目以待。

主控芯片、闪存颗粒(本质是NAND flash)、缓存芯片(本质是DDR3内存),这三者有机的结合在一块PCB板上,构成了固态硬盘的整体形态。我们在选购固态硬盘或是评价固态硬盘的时候,可以从这三者出发,进行产品性能的预估,避免被有些商贩鼓吹的高速读写,蒙蔽双眼。

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