摘要：5.3. 大容量儲存裝置的介面
5.3. 大容量儲存裝置的介面
電腦系統中的所有裝置，都需要某種方法與電腦連接。這個連接的點，我們稱為「介面（interface）」。大容量儲存系統也不例外，一樣需要介面來與電腦通訊。基於兩個主要理由，我們必須了解介面：
電腦中有許多種（大部分是不相容的）介面
不同的介面有截然不同的效能與價格特性
5.3. 大容量儲存裝置的介面
電腦系統中的所有裝置，都需要某種方法與電腦連接。這個連接的點，我們稱為「介面（interface）」。大容量儲存系統也不例外，一樣需要介面來與電腦通訊。基於兩個主要理由，我們必須了解介面：
電腦中有許多種（大部分是不相容的）介面
不同的介面有截然不同的效能與價格特性
很不幸的，電腦中沒有通用的介面，即使大容量儲存裝置的介面，也並不統一。因此，系統管理者應該要了解企業內，所使用的所有介面。否則當系統升級時，就可能會買到不合用的硬體。
不同的介面有不同的效能，某些介面也比其他介面更適於某些環境。舉例來說，支援高速傳輸的介面，就比較適合伺服器使用；而對於使用量不高的個人電腦來說，慢一點的介面就很夠用。這些效能上的差距也反應在價格上：一分錢，一分貨。高效能的產品，通常都不便宜。
5.3.1. 歷史背景
江山代有能人出，這幾年儲存傳輸介面也不斷更新。有些介面已經鞠躬下台，有些依舊活躍在舞台上。底下這份清單，列出過去卅年來，傳輸介面的發展歷程，以及今日仍然存在的技術與願景。
FD-400
1970 年代中期，為 8 吋軟碟機設計的介面。它使用 44 針的排線，插到狀似電路板邊緣的連接頭，以獲取電源並傳送資料。
SA-400
另一種軟碟機介面（設計於 1970 年代後期，為後來的 5.25 吋軟碟機採用）。它使用 34 針的排線，以及標準的插槽式接頭。這介面稍微修改過後，成為現在 5.25 吋與 3.5 吋軟碟機介面，時至今日仍為人所採用。
IPI
IPI 是 Intelligent Peripheral Interface（智慧型週邊介面）的縮寫，用在 1970 年代，迷你電腦的 8 吋與 14 吋磁碟機上。
SMD
1970 到 1980 年代，SMD（Storage Module Device，儲存模組裝置）成為 IPI 的繼承者，同樣用於 8 吋與 14 吋迷你電腦的硬碟上。
ST506/412
從 1980 年代初期推出的硬碟介面，當年用在許多個人電腦上。它使用兩條排線：分別為 34 針與 20 針。
ESDI
為 Enhanced Small Device Interface（加強型小型裝置介面）的縮寫。它是 ST506/412 的新一代介面，傳輸率更高，也支援更大容量的硬碟。它推出於 1980 年代中期，跟前一代產品一樣，使用兩條相同的排線。
除了這些介面以外，一些大型電腦製造商（主要是 IBM 與迪吉多(DEC)）也推出了專屬的介面。推出這些專屬介面的原因，是公司想要保護週邊硬體所帶來的龐大利益。然而，也正是封閉的關係，讓這些專屬介面比開放式介面貴上不知凡幾，以至於這些介面後來都不再流行。
雖然這些專屬介面都已經消失無蹤，之前提到的舊介面也不再流行；但了解這些介面的歷史，正可以提醒我們一點 — 在資訊產業中，沒有什麼可以長存不朽。所以，記得不斷地充實新知，了解新傳輸介面的發展；哪天你可能在其中找到比目前更適合的介面。
5.3.2. 目前業界所使用的標準介面
跟剛剛提到的專屬介面不同，有些技術被大幅採用，後來成為業界標準。其中有兩種就站上了主流地位，成為今天為人熟知的產品。
IDE/ATA
SCSI
5.3.2.1. IDE/ATA
IDE 是 Integrated Drive Electronics（整合驅動電子介面）的縮寫，在 1980 年代晚期問世，使用 40 針的接頭。
注意
事實上，這介面更適切的名稱是「AT Attachment「」介面（簡稱ATA） 但市場上已經慣以「IDE」（事實上這指得 是AT A相容的儲存裝置）稱之 不過，本章節接下來，都使用正確的名稱 — ATA。
ATA採用了匯流排介面，每組匯流排可以連接兩個儲存裝置。這兩個裝置分別稱為 master（主裝置） 與 slave（副裝置）。文字上，這有點誤導的嫌疑，因為看起來兩個裝置似乎有主僕之間的關係；但事實並非如此。通常要把儲存裝置設定 master 或 slave，靠得是裝置上的跳線。
注意
ATA 上還有個更新的選擇：cable select（視排線而定）。但需要排線、ATA 控制晶片、以及 IDE 裝置都支援這項功能才行（通常使用者只要把跳線調整為 cable select 即可）。只要設定正確，這項功能就可以免除您調整跳線，尤其是重新安裝裝置的困擾：視排線的位置而定，裝置會自動被設為 master 或 slave。
這介面後來稍做變化，正說明了混合不同技術，可以產生下一代業界標準。ATAPI 是 AT Attachment Packet Interface 的縮寫，是 ATA 介面的變體，多半用在光碟機上。ATAPI 繼承了 ATA 介面的電子與機械觀點，但通訊協定則來自我們稍待一會兒要討論的 SCSI 介面。
5.3.2.2. SCSI
SCSI 的正式名稱為小型電腦系統介面（Small Computer System Interface），在 1980 年代早期推出，1986 年成為標準並沿用至今。跟 ATA 一樣，SCSI 使用的是匯流排型的拓樸，但之後的發展卻大異其趣。
匯流排型的拓樸中，每個裝置都必須要有獨一無二的識別碼。ATA 的每個匯流排只支援兩組裝置，每組裝置各有一個代號；而 SCSI 介面則藉由設定獨一無二的數字位址，或稱 SCSI ID，來辨別所有裝置。SCSI 匯流排上的所有裝置，都必須事先設定（通常是透過跳線，或切換開關[1]）SCSI ID。
在繼續深入討論之前，我們該先向您說明，SCSI 標準並不專指一項介面；而是一系列的介面，因為以下因素而有所分別：
匯流排頻寬
匯流排速度
電子特性
最早的 SCSI 標準採用匯流排型的拓樸，用八條線進行資料傳輸。這表示第一代的 SCSI 裝置一次只能傳送一個位元組的資料。後來這標準升級，使用十六條線進行傳輸，資料量多上一倍。原有的「八位元」SCSI 稱為 narrow SCSI；新的 16 位元 SCSI 則被稱 wide SCSI。
一開始 SCSI 的匯流排速度為 5 MHz（百萬赫茲），以八位元的 SCSI 來說，傳輸率為每秒 5 MB（百萬位元組）。接下來的標準則將速度提升到每秒 10 MB，narrow SCSI 與 wide SCSI 的速度分別為每秒 10 MB 與 20 MB。更新後的匯流排速度也有著新的名字：fast SCSI；之後更有 ultra (20MHz)、fast-40 (40MHz)、以及 fast-80 等。[2]。資料傳輸率再度加倍後，又產生了多種 ultra160匯流排速度。
結合了這些專有名詞，我們就可以為多種 SCSI 命名。例如「ultra-wide SCSI」指得是 16 位元的 SCSI 匯流排，執行時脈為 20 MHz。
最早的 SCSI 使用的訊號傳遞方式為 single-ended；這種設定方式只讓一組導體傳遞電子訊號。之後的SCSI採用另一種訊號傳遞方式：differential，可讓兩組導體傳遞電子訊號。Differential SCSI（後來改名為 high voltage differential，或縮寫為 HVD SCSI）可以有效地降低電子雜訊的干擾，支援更長的排線；但卻沒有成功地打入主流市場。之後推出的另一種方式，low voltage differential (LVD)，就成功地打入市場，成為更高速匯流排不可或缺的技術。
SCSI 匯流排的頻寬不但影響了每個時脈週期的資料傳輸量，也決定了可以同時連上匯流排的裝置數目。一般的 SCSI 支援八台裝置，而 wide SCSI 則支援到 16 台。但值得注意的是，不管是哪種 SCSI 介面，所有裝置的 SCSI ID 都該獨一無二。如果有兩台裝置共用同一個 ID，將會造成資料損毀的問題。
另一個要注意的則是，匯流排上的每個裝置，都一定要有個識別碼。即使是 SCSI 控制卡也不例外。 常常系統管理者會忘記這一點，不知不覺地就把裝置的 SCSI ID，設得跟控制卡一樣。這表示在實際情況中，每個匯流排只能連接 7 台 SCSI 裝置（或 15 台 wide SCSI 裝置）：因為匯流排本身就要保留一個 ID 給控制器使用。
提示
大部分 SCSI 產品都有掃描 SCSI 匯流排的功能，要確定所有裝置是否設定正確，這功能非常有幫助。如果掃描結果發現，每個 SCSI ID 都是同一個裝置，那表示該裝置可能設定錯誤，ID 跟 SCSI 控制卡的相衝突。要解決這個問題，把這裝置的 SCSI ID 設為另一個（獨一無二）的 ID 即可。
因為 SCSI 採用了匯流排架構，所以一定要在匯流排的兩端，加上「終結」訊號的裝置。這作法非常簡單，只要在線路兩端加上正確的電子阻抗即可。如果缺乏這裝置，那麼匯流排上的訊號到達兩端時，就會反彈回來，干擾之後的通訊。
許多（但不是全部）SCSI 裝置中，都內建了終端器（terminator），用一組跳線或切換開關即可開啟或關閉。您也可以在市面上買到外接的終端器。
關於 SCSI，還有一點要注意 — 它不僅僅是儲存裝置的介面而已。許多其他裝置（例如掃描機、印表機、以及通訊裝置）也使用 SCSI。雖然數量比不上 SCSI 儲存裝置，但這些裝置的確存在。不過隨著 USB 與 IEEE-1394（又稱火線(firewire)）介面的日益普及，未來這些裝置可能會大量轉移到新的介面上去。
提示
USB 與 IEEE-1394 介面也開始蠶食大容量儲存市場；然而，目前還沒有任何專為 USB 或 IEEE-1394 所設計的大容量儲存裝置。相反地，目前這類裝置依舊使用 ATA 或 SCSI 介面，再透過轉接器連到 USB 或 IEEE-1394 上面去。
不管儲存裝置使用的是哪種介面，內部運作都會直接反應在效能上。接下來的章節將為您討論這個重要的課題。
注
[1]
有些儲存裝置（通常是跟可抽換磁碟不相容的裝置）的設計較為特別，只要插上模組，就可以自動設定 SCSI ID。
[2]
Fast-80 的 80 指得並不是匯流排速度；相反地，它仍然保有之前 40 MHz的速度，但在每個時脈脈衝上、下震盪時，都可以傳輸資料，有效地讓速度加倍
