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CE-ATA将一统手持市场介面标准?
 

【作者: 陳隱志】2004年12月01日 星期三

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美国时间2004年9月9日,Intel于旧金山进行秋季的研发者论坛(Intel Developer Forum,IDF)时,向世人宣布即将于2005年上半年发表CE-ATA 1.0的介面规格,即是将现有个人电脑内ATA硬碟介面,转化成适合消费性电子(Consumer Electronic,CE)用的版本规格,而在Intel宣布的同时,还有日立全球储存科技(Hitachi Global Storage Technologies,HGST)、Marvell半导体、Seagate希捷科技、以及Toshiba America Information Systems东芝美国资讯系统等业者,也都将共同支持CE-ATA,届时在正式规格底定后,便会在数个月内推出支援CE-ATA的各项产品、方案。


提出CE-ATA的背后动机、成因

会提出专供消费性电子用的ATA介面,无非是因为愈来愈多的消费性电子装置使用到硬碟,过去只有电脑资讯系统会用上硬碟,但是2000年Microsoft揭露其XBOX的电视游乐器(或称游戏主机Game Console)计画时,就用上一颗8GB容量以上的3.5英吋硬碟,用于储存XBOX的作业系统(特用版本的Windows 2000,没有硬碟XBOX就无法动作)。


隔一年,Apple于2001年推出iPod数位随身听,就用上了TOSHIBA的1.8英吋硬碟,另外也在相近时间,IBM发表了1吋的微型硬碟(Micro drive),可相容于Compact Flash Plus Type II介面,一般的个人数位助理、数位相机都可使用,当时就有170MB/340MB的容量。


接着新加坡的创新未来推出NOMAD Zen数位随身听,使用笔记型电脑所用的2.5英吋硬碟,之后PVR(Personal Video Recorder)的硬碟录放影机开始走红,内部使用3.5吋硬碟。到了2004年,Apple发表iPod mini(迷你型)使用特用介面的1吋硬碟,另外TOSHIBA新发表的0.85吋硬碟,也是使用特用介面。


虽然消费性电子使用的硬碟,从1.0”、1.8”、2.5”、3.5”等都有,未来也会有0.85”,但真正的重点是携带型的消费性电子,而非家用的固定型消费性电子、固定型影音娱乐装置,即CE-ATA的重点不在XBOX、PVR等用途上,而是随身用的领域,如PDA(Personal Digital Assistant)、DSC(Digital Still Camera)、PMP(Portable Media Player)等,甚至连Samsung的手机:SPH-V5400,也开始使用迷你硬碟。


因此CE-ATA主要是针对1.8”以下的硬碟,包括1.0”、0.85”等,并部分适用于2.5”,这些尺寸的硬碟运用在消费性电子时,希望能够有一致、统一的介面,而不是现在的CF介面、传统ATA介面、特用介面等,如此对于设计消费性电子装置的业者而言,才有更高的共通标准、更多的业者选择性,这正是CE-ATA被提出的最主要原因。


CE-ATA的规格特性

CE-ATA除了统一现有规格外,简化现有的ATA实体连接线路也是重点诉求之一。环顾现在迷你硬碟所用的介面,记忆卡的Compact Flash介面要50pin,2.5”硬碟的PATA(Parallel ATA)介面要44pin,若为笔记型电脑的PCMCIA/Cardbus介面则要68pin,这些介面都超过40pin以上,这主要是过去ATA硬碟本身就有16-bit的并列资料传输,加上控制线路,以及娇小化后供电线路也采行资料传输脚位的设计,才会造成如此多数目的接脚,但这也让产品的研发设计人员头痛。(Apple iPod mini使用Cornice公司的1”硬碟,接脚仅4pin,但却是专属介面,非开放通用。)


事实上过去的ATA硬碟之所以要采行16-bit并列传输,主要是将资料更快速地传给PC,但是如今传输技术不断精进,反而是串列传输比较容易提升传输率,因此不论ATA或SCSI都没有往更宽的并列方向发展,都在16-bit宽度后转往串列,例如现在的Serial ATA(简称:SATA)、Serial Attached Scsi(简称:SAS)等都是此趋势的例证。


此外,消费性电子对储存的传输并没有如PC般地高,PC对于100MB/Sec、133MB/Sec的硬碟传输速度仍不满足,还要更高的150MB/Sec、300MB/Sec等,以致才会有Seri​​al ATA 1X(1.5Gbps)、2X(3Gbps)的出现,未来甚至要达4X(6Gbps)。


相对的,消费性电子主要是用来播放MP3(MPEG-1 Layer 3)数位音乐、MP4(MPEG-4,或相近的H.264)数位视讯,以MP3而言,只要96Kbps~132Kbps的传输速度就够,MP4也只要36Kbps~384Kbps,即便是播放完整高品质的DVD-Video,也只要4.5MB~6MB/Sec都足够,所以不需要高速,反而是有高容量、低耗电、高抗震等需求。


所以,CE-ATA的第一步,就是舍弃过去的并列传输,改采串列传输,以求简化线路,而最理想的沿用典范,自然是Serial ATA,Serial ATA仅有7pin,其中3pin为供电用途的线路(接地线,并具有抗传输串音干扰的功效),真正的资料传输线仅有4pin,CE-ATA沿用此一设计,将让研发设计人员在实体接线上大大获得精省,同时也会将实体接头尽可能采取短小轻薄的设计,好因应手持装置内部严苛的空间设计要求。


既然CE-ATA承袭至Serial ATA,采行串列线路配置、串列传输,那么是否意味着CE-ATA也可达Serial ATA般的高速?这个问题目前已经有答案,Intel方面表示,由于CE-ATA并非在强调其传输速度,所以频宽必然低于现有的Serial ATA,并且也认为没必要如此快。


CE-ATA比较可能的新特点,推测会是在资料传输的错误检核、更正上,如CRC演算等,原因是手持式的消费性电子装置经常要随身一起晃动,因此除了机械抗震性必须强化之外,资料传输时的错误机会也会增加,所以侦测并更正错误的功能会比过去更为强调。另外,也希望从电气特性上就能压低电量的使用,毕竟手持装置的运作都是倚赖电池,过去使用快闪记忆体(Flash Memory)时仍可接受,而在换成具有马达的硬碟后,用电上明显增加许多(从数十mA增加到数百mA,mA=毫安培),此外也尽可能让新介面的实现、制造成本压低,因为价格在消费性电子市场是相当敏感的,甚至可说是一大竞争主力。


支持CE-ATA的业者将如何?

若更简单地说,CE-ATA几乎就是未来迷你型硬碟的共通标准,而前面所提到的支持业者,又分别会以何种方式来响应CE-ATA呢?


对HGST、Seagate、TOSHIBA等业者而言,自然是推出CE-ATA的迷你型硬碟,眼前HGST与Seagate仅有CF+ Type II介面相容的迷你硬碟,HGST主要是在2002年收并IBM的硬碟部门(花费30亿美元),才取得Microdrive硬碟技术及产品,而Seagate直至2004年才推出第一款迷你硬碟:ST1,并用于Creative的新款数位随身听:MuVo2 FM上(更早前MuVo也是用HGST Microdrive),而TOSHIBA则有1.8吋(PATA介面或PCMCIA/Cardbus Type II介面)及0.85吋。


至于也有1.8吋以下的迷你硬碟业者,还有中国大陆的GS Magic(贵州南方汇通世华微硬碟,香港、大陆合资),以及Cornice公司等,他们都有1”硬碟,未来GS Magic也将推出0.85”硬碟,但此两业者的名气、地位似乎还不够,未受邀参与CE-ATA规格的制订。至于Marvell半导体,主要是在设计CE-ATA所需的控制晶片,提供给前述多家迷你硬碟业者使用。


当然,Maxtor(励拓)、Western Digital(西方数位)等业者都没有1.8吋以下的硬碟,自然无缘参与。其中Western Digital更是不再有SCSI硬碟,以及没有笔记型电脑所用的2.5”硬碟。


比较令人意外的是,Fujitsu(富士通)亦属知名且技术卓越的硬碟业者,虽然目前仅有2.5”硬碟,但其技术绝对有能力在未来推出更精小的迷你硬碟,但却没有参与CE-ATA的联盟,而国外媒体也对此询问Fujitsu,然却没有得到正面的回应。


推测CE-ATA未来的可能

展望未来,CE-ATA会为「资讯化」的消费性电子带来怎样的冲击呢?在此所谓的资讯化,在于消费性电子开始融入资讯领域的技术(如:USB)、组件(如:硬碟),以及采用资讯领域的媒体格式(如:Microsoft Windows Media Audio、Video,即. wma、.wmv等)。


首先,CE-ATA仅为内接介面,短时间不会影响消费性电子的外接介面,现有常见的USB、IEEE 1394等仍会保持,特别是USB已经非常广泛地运用,加上2001年即有互接、对传的USB规范(USB On-The-Go,简称:USB OTG),以及正在酝酿中的无线化传输的USB(Wireless USB,简称:WUSB),如此CE-ATA即便期望扩展至外接,面对USB也不乐观。


其次,人们可能会任何ATA跨入消费性电子是首例,但其实过去已经有类似经验,最初电脑所用的CD-ROM唯读光碟机是使用SCSI介面连接,因为当时的ATA介面为纯内接、纯固定式的内接介面,之后扩展成能支援抽取式储存装置,即是ATAPI,作法上是直接在ATA介面上传输过去在SCSI介面上的CD-ROM控制指令,也因此才有后来的Seagate Traven磁带机,用ATA介面连接可抽换的磁带储存媒体。而CD-ROM之后的DVD-ROM,更是一起头就只支援ATA,而非SCSI,且DVD-ROM是以消费性取向为主,因此ATA支援消费性储存装置并非第一次。


再从另一点来看,到今日为止,所有的介面都仅保留封包、协定层面,实体传输上都有多样的变化,今日所谈的ATA并非是头一个。过去TCP/IP必然在网路铜线中传递,如今则可透过无线(如Wi-Fi)方式传递,或在iSCSI上改以光纤(Fibre)传递。同样的SCSI硬碟也可从并列的排线转成用串列的光纤通道(Fibre Channel)传递,光纤通道短波可至500m,长波可至10km,远胜SCSI的12m~25m,而USB也开始转往无线,即WUSB,所以传输介质、方式可任意改变,但传输的控制指令不变,依然是传输SCSI指令、ATA指令、USB指令等。


类似的作法可说不胜枚举,例如PCI族系的Mini-PCI、PCI-Express也都是如此,Cardbus也是,任由实体连接随意转化,但传递的协定、机制不变,力求方便则转无线,力求快速则转串列或光纤,力求转化则用其他形式的铜箔、铜线,今日的CE-ATA也只是此种转化趋势中的一例而已,而此种转化的好处即在于过去的韧体、软体能不需要修改就能持续相容适用,或是将修改的幅度降到最低。


当然,CE-ATA也可能让一些喜好自行组装(DIY)的消费者感到欣喜,一旦内接介面获得统一,未来很有希望自行购买新款硬碟来升级换装,事实上目前就已经有许多人如此做,虽然这并非原规格制订业者的本意,业者只希望自身能更方便、快速设计,以及更宽裕、弹性的硬碟​​供货源选择。


不过,CE-ATA也并非全无风险,不一定能获得成功,过去就曾经有业者针对视讯多媒体设备而提出对应的「AV硬碟,Audio Video」,但由于无太多专属益处,最后仍然是以一般资讯用硬碟来顶替。或者,情况也可能相反,即是未来CE-ATA内接获得成功后,很可能进一步将ATAPI特性延伸到消费性电子端,以抽取式的迷你硬碟来取代现有D8、V8所用的迷你磁带。


最后,之所以要用共通的CE-ATA规格,也是为了用量产标准好让迷你硬碟能更进一步降价,ATA硬碟的成功即在于成本低廉,SCSI硬碟即是因此败北,之后的规格提升愈来愈缓,甚至是被ATA逼着走,最后连独用的实体介面制订都丧失,最新的SAS在实体连接上完全倚赖SATA规格,只保留自有的SCSI指令,仅剩指令上的优越性,而ATA硬碟甚至在企业端的应用上开始对磁光碟、磁带等施加压力,在手持装置上,也是因为相同容量下比Flash Memory低廉才有机会切入。


结论

所以从过往的成功模式来看,ATA必须持续其低廉特性,而更标准、更大用量、更普及即是其手段,否则Flash Memory只要价格结构稍有变动,很可能又会翻盘,抢回迷你硬碟切入的战果领域,毕竟记忆体的抗震性、省电性远胜过硬碟。


此外,SONY也积极提升携带型光碟的容量,这也让硬碟阵营不敢小看,例如MD已从过去的140MB提升至1GB(称为:Hi-MD,于MO上使用蓝光雷射技术) ,另外也推出个人携带用的PDD(Professional Disc for Data),12cm碟径即有23.3GB容量(也是使用蓝光雷射技术),虽然传输慢于硬碟(仅72Mbps~144Mbps),但光储的资料稳定性、保存年限(50年)等都优于磁性,若价格有所调动,迷你硬碟也难保不会失势。


延 伸 阅 读
CE-ATA介面用新的方法解决携带型装置面临的成本、尺寸和耗电问题,可有助制造商打造外观更时髦、及以电池启动的掌上型装置。 相关介绍请见「 迷你硬碟将采用CE-ATA介面」一文。
英特尔表示,目前行动消费性设备的市场快速成长,CE-ATA将开发使用少量引脚、低电压、省电、成本低廉且容易嵌入到设备中的介面,将满足对于小型硬碟用高效介面的庞大需求。你可在「 可携设备储存介面规格团体 CE-ATA在美成立」一文中得到进一步的介绍。
由于迷你型硬碟在消费性电子市场的应用日益普及,英特尔、Hitachi、Marvell、Seagate和Toshiba提议发展针对迷你硬碟而生的CE-ATA介面,采用和Serial ATA相同的序列介面,只是频宽上并不会这么高,因为没有必要。在「ATA与WLAN的状况 」一文为你做了相关的评析。
相关组织网站
Serial ATA国际组织
Intel官方网站
Seagate希捷科技网站
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