SATA支持ATAPI的設(shè)計要點分析

由于SATA應(yīng)用于ATAPI device，傳輸效能不是最重要的考量，軟、硬件的兼容性才是最重要的課題，因此在設(shè)計上也就更不容易掌握。本文將對SATA支持ATAPI組件的IC設(shè)計，作一簡單的介紹，希望讀者能對SATA應(yīng)用于ATAPI組件所應(yīng)考量的設(shè)計要點能有更清楚的了解。

　　SATA支持ATAPI的設(shè)計要點

　　在SATA相關(guān)硬盤與主機板上的SATA控制器上，所謂的SATA IC的設(shè)計模式，可分為原生型設(shè)計(Native Design)與橋接設(shè)計(Bridge Design)兩種：

　　? 原生型設(shè)計：所謂原生型設(shè)計，指的是未透過橋接(Bridge)接口的轉(zhuǎn)換，直接將SATA的訊號轉(zhuǎn)換為其它接口的訊號。例如：PCI to SATA控制卡，所謂的原生設(shè)計，指的就是由PCI訊號直接轉(zhuǎn)換為SATA訊號，并未經(jīng)過任何接口的轉(zhuǎn)接。

　　? 橋接設(shè)計：所謂的橋接設(shè)計，指的是透過橋接接口的轉(zhuǎn)換，直接將市場上現(xiàn)有的接口轉(zhuǎn)換為SATA接口。例如：市場上本來就有PCI to ATA的接口，透過增加ATA轉(zhuǎn)SATA的接口，馬上就可以整合成PCI to SATA的控制接口。此設(shè)計模式也是廠商導(dǎo)入SATA產(chǎn)品的最快方式。

　　目前市面上SATA硬盤，大多數(shù)都采用橋接設(shè)計模式，也就是在原有的硬盤控制芯片上，再外接一個PATA(Parallel ATA) to SATA Bridge Chip。即可成為支持SATA的硬盤。至于光儲存裝置(如DVD+RW、CD-RW等)導(dǎo)入SATA的solution，也是以橋接器設(shè)計方式最為容易。但是ATAPI device(如DVD+RW、CD-RW等)在SATA的設(shè)計上卻有很多的限制，尤其是兼容性的問題。如果采用PATA to SATA bridge chip 加上光儲存既有的控制芯片，即可提供SATA DVD+RW、CD-RW 的解決方案，但是PATA to SATA bridge chip在支持ATAPI的設(shè)計考量，卻完全反映到SATA光儲存裝置的兼容性。以下即是SATA應(yīng)用于ATAPI Device設(shè)計上所需注意的事項。

　　大體來說，SATA應(yīng)用于ATAPI Device設(shè)計上的問題可以分為以下幾類：

　　1. Protocol Issue(傳輸協(xié)議問題)

　　這類的問題，通常都是發(fā)生在既有的PATA規(guī)格與最新的SATA規(guī)格有部分的差異所造成的。幾個常見的情況包含了下列例子：

　　? PIO DR0 data block 超過 8K的問題

　　此一問題與原來ATAPI規(guī)格上并未有此規(guī)范有關(guān)(請參考表2)。而SATA Spec. 定義DATA FIS不可超過8K的大小，但是光儲存媒體依照ATAPI的規(guī)范，往往有許多CD-R、CD-RW、DVD+RW的PIO DR0 data block超過8K的大小限制，此時PATA to SATA bridge就必須考量此種因SATA與ATAPI傳輸協(xié)議不同的地方，妥善處理，系統(tǒng)才能正常運作。

　　? Odd word 問題

　　就SATA規(guī)格的定義，SATA的傳輸是以DW(double word)為基礎(chǔ)的傳輸，但是有一些ATAPI的OP code是以odd word 傳輸為主(請參考表3)，所以SATA bridge 勢必要了解transfer count的相關(guān)信息以解決這些問題。如果沒有適當處理，系統(tǒng)將會把過剩的word data傳輸?shù)紿ost端的內(nèi)存或光儲存媒體，而造成系統(tǒng)錯誤。

　　就以往光儲存媒體的習(xí)慣來說，有一些光驅(qū)的運作會送出INTRQ以準備接收command 封包。但是在SATA的通訊協(xié)議中，SATA host端并不會送出INTRQ，這樣將會造成系統(tǒng)的當機，因為軟件必須收到INTRQ才會開始執(zhí)行送出command封包的動作。因此PATA to SATA bridge的設(shè)計上就必須補償規(guī)格上缺憾的問題。

　　? Transfer count問題

　　由于各式各樣的CD-R或DVD空白片格式，將使得SATA bridge很難去了解盤片完整的transfer count，而SATA bridge將無法得知何時數(shù)據(jù)將會結(jié)束。這往往需要非常robust的方法去處理transfer count的問題，SATA bridge也并須能補償protocol缺憾的問題。
2. Vendor Specific Command Issue(制造商的特有指令問題)

　　這類問題通常為光驅(qū)廠商都有自己的Vendor Specific Command，而此類command并未遵循ATAPI規(guī)格的規(guī)范，而此種模式在現(xiàn)有的光驅(qū)市場是非常普遍的現(xiàn)象。但是也造成了SATA設(shè)計上的困難。

　　? Update optical media flash ROM問題

　　每一家系統(tǒng)廠商更新flash ROM的程序順序往往都是廠商特有的vendor specific command。而有些廠商的更新程序往往會與SATA傳輸協(xié)議有所出入，這也就會造成了兼容性的問題。

　　例如：持續(xù)的寫入sec count register對于PATA及ATAPI規(guī)格是有意義的，但是對于SATA而言卻是會被忽略的。

　　3. Violate ATAPI Spec Issue(違反ATAPI規(guī)格問題)

　　光驅(qū)接口反應(yīng)未遵守規(guī)格的規(guī)定，這在PATA時期即是如此。與硬盤相比，硬盤的Operational Behavior與Command set基本上都相當遵守ATA Spec.的規(guī)范，但是光儲存裝置對于ATAPI Spec.卻往往有違反規(guī)格的情形發(fā)生。而PATA to SATA bridge就必須有能力補償ATAPI裝置違反ATAPI Spec.的運作差異(Operational Variations)。

　　所謂的作業(yè)差異，一般來說，許多ATAPI裝置都會在某些地方不符合ATAPI規(guī)格，進而產(chǎn)生所謂的「運作差異」，它們會以不同的形式出現(xiàn)，使得事前預(yù)測變得極為困難。ATAPI時序差異(timing variations)就是ATAPI裝置常見的一種差異，這是因為隨著ATAPI裝置在PIO或UDMA模式下工作，ATAPI總線Handshaking Signal的寬度也會有所不同，數(shù)據(jù)脈沖訊號(data strobe)就是例子。此時除非PATA to SATA橋接組件在他的SATA/ATAPI實體接口中提供可調(diào)整時序，否則采用這種組件的電路板就無法彌補ATAPI裝置的時序差異，系統(tǒng)廠商也將被迫選擇不同的ATAPI裝置或橋接組件;無論廠商采用哪種方式，產(chǎn)品上市的時間與未來的兼容性問題都會受到影響。

　　光驅(qū)接口反應(yīng)未遵守規(guī)格的項目還包含以下各點：

　　? Status反應(yīng)

　　? Interrupt反應(yīng)

　　? Signature反應(yīng)是錯誤的

　　? 運作反應(yīng)違反ATAPI規(guī)格