CN101354634B - Ata端口接多路sata端口存储设备系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种ATA端口接多路SATA端口存储设备系统，主要包括ATA控制单元、ATA/SATA转换控制单元和SATA多路控制单元；控制方法步骤如下：切换ATA适配器的主或从端口，并判断该ATA适配器端口状态；控制SATA多路控制器与存储设备建立连接并识别存储设备；切换到SATA多路控制器的目标端口并对存储设备进行初始化操作；在ATA端口接多路SATA端口存储设备系统初始化操作完成之后，主控制端将对存储设备进行数据存取操作。本发明有益的效果是：解决了使ATA端口在不增加额外硬件成本的情况下获得大量数据存储空间问题，通过该系统的初始化程序和数据存取控制程序以控制多路SATA储存设备进行数据存取操作，达到在ATA端口扩展多路SATA端口存储设备的目的。

Description

ATA端口接多路SATA端口存储设备系统及控制方法

技术领域

本发明涉及存储设备端口的控制系统，特别是一种ATA端口接多路SATA端口存储设备系统及控制方法。

背景技术

硬盘以及光盘驱动器或DVD驱动器、磁带机等存储设备作为计算机系统的外围设备通过接口和计算机系统相连。最常见的接口之一就是IDE接口，它的英文全称为“Integrated DriveElectronics”，即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘”控制器与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。IDE代表着硬盘的一种类型，它有另一个名称叫做ATA(ATAttachment)，之所以这样称呼是因为它在驱动器的集成电子方面模仿了IBM AT计算机的硬盘控制器，实际上，IDE接口的正式名称是ATA(AT Attachment)。在实际的应用中，人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1，这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了，而其后发展分支出更多类型的硬盘接口，比如ATA、Ultra ATA、Ultra DMA、ATA-6等。所有这些规格都定义了并行存储设备的接口，并与ATA兼容。

随着硬盘制造技术的不断发展，SATA硬盘逐渐成为存储设备的主角。SATA是Serial ATA的缩写，即串行ATA。这是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。

与并行ATA相比，SATA具有比较大的优势。首先，Serial ATA以连续串行的方式传送数据，可以在较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数据传输的带宽。Serial ATA一次只会传送1位数据，这样能减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也会更高。实际上，Serial ATA仅用四支针脚就能完成所有的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次，Serial ATA的起点更高、发展潜力更大，Serial ATA1.0定义的数据传输率可达150MB/sec，这比目前最块的并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/sec的最高数据传输率还高，而目前SATA II的数据传输率则已经高达300MB/sec。

Serial ATA规范不仅立足于未来，而且还保留了多种向后兼容方式，在使用上不存在兼容性的问题。在硬件方面，Serial ATA标准中允许使用转换器提供同并行ATA设备的兼容性，转换器能把来自主板的并行ATA信号转换成Serial ATA硬盘能够使用的串行信号。ATA/SATA转换器102正是通过硬件完成这一功能的控制器。

SATA II是在SATA的基础上发展起来的，其主要特征是外部传输率从SATA的1.5Gbps(150MB/sec)进一步提高到了3Gbps(300MB/sec)，此外还包括NCQ(Native CommandQueuing，原生命令队列)、端口多路器(Port Multiplier)、交错启动(Staggered Spin-up)等一系列的技术特征。端口多路器(Port Multiplier)是SATA II的技术特征之一，但SATA并不支持这一技术，ATA/SATA转换器也同样不能直接支持端口多路器(Port Multiplier)，需要通过其他方式如串口，对端口多路器(Port Multiplier)进行操作，以保证数据正确的通过获得存取权的端口进行传输。这就增加了主板的成本，同时极大的降低了硬件和软件的兼容性。

如上所述，目前ATA存储设备已经逐步被SATA存储设备所取代，大多数生产厂商在2008年已经停产，但还有大量ATA接口的主板在使用，这就造成了一段时期内ATA存储设备供应紧张。同时，随着现代社会信息量的快速膨胀，对数据存储空间的要求也不断加大，如何在现有ATA接口的主板结构、有限的接口以及单盘容量下，使存储空间最大化成为研究人员亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述不足，而提供的一种ATA端口接多路SATA端口存储设备系统及控制方法，即是一种高级技术附件规格(ATA)接口转多路串行高级技术附件规格(SATA)接口系统。

实现本发明目的的技术方案是：这种ATA端口接多路SATA端口存储设备系统，主要包括ATA控制单元、ATA/SATA转换控制单元和SATA多路控制单元，其中：

1)ATA控制单元，用以控制高级技术附件规格兼容的储存设备进行数据存取操作；

2)ATA/SATA转换控制单元，用以将高级技术附件规格兼容的储存设备存取的数据转换为串行高级技术附件规格兼容的储存设备存取的数据或将串行高级技术附件规格兼容的储存设备存取的数据转换为高级技术附件规格兼容的储存设备存取的数据；

3)SATA多路控制单元，用以确定获得数据存取权的串行高级技术附件规格兼容的端口并切换到该端口，以使主控端可以对连接到获得数据存取权端口的串行高级技术附件规格兼容的储存设备进行数据存取操作。

所述的ATA控制单元包括ATA适配器和ATA主或从端口，用以控制数据从主控端传入或传出到ATA主或从端口。

所述的ATA/SATA转换控制单元包括ATA/SATA转换器，用以控制并行ATA数据与SATA数据间的转换。

所述的SATA多路控制单元包括SATA多路控制器，用于根据从ATA/SATA转换器得到的命令确定目标通道，切换到获得数据存取权的端口，并控制该端口的SATA储存设备进行数据存取操作，从而将一路ATA端口扩展成多路SATA端口，进而达到多SATA存储设备数据存取的目的。

本发明所述的这种ATA端口接多路SATA端口存储设备系统的控制方法，步骤如下：切换ATA适配器的主或从端口，并判断该ATA适配器端口状态；控制SATA多路控制器与存储设备建立连接并识别存储设备；切换到SATA多路控制器的目标端口并对存储设备进行初始化操作；在ATA端口接多路SATA端口存储设备系统初始化操作完成之后，主控制端将对存储设备进行数据存取操作。

所述的初始化操作具体步骤如下：

11)切换到ATA适配器的主或从端口；

12)判断步骤11)中选择的ATA适配器端口状态，若该端口准备就绪，则进入步骤13)操作；

13)选择SATA多路控制器的控制端口，开始进行对该端口也就是SATA多路控制器的操作；

14)从控制端口得到SATA多路控制器的实际端口数量；

15)根据步骤14)得到SATA多路控制器的实际端口数量，逐一检查各个端口是否有SATA存储设备连接；

16)若无SATA存储设备连接，则禁能步骤15)中未有SATA存储设备连接的端口；

17)若有SATA存储设备连接，则使能该端口；

18)读取该端口所接存储设备的类型；

19)依次切换到被使能的端口并对该端口的存储设备进行常规的ATA存储设备初始化操作。

所述的数据存取操作方法具体步骤如下：

21)切换到ATA适配器的主或从端口；

22)使当前的端口为获得数据存取权的端口；

23)进行常规的ATA数据的存取操作。

本发明有益的效果是：解决了使ATA端口在不增加额外硬件成本的情况下获得大量数据存储空间问题，通过该系统的初始化程序和数据存取控制程序以控制多路SATA储存设备进行数据存取操作，达到在ATA端口扩展多路SATA端口存储设备的目的。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是图1系统初始化步骤流程图；

图3是图1的数据存取操作步骤流程图；

图4是本发明的一种变种结构示意图。

附图标记说明如下：1--ATA控制单元，2--ATA/SATA转换控制单元，3--SATA多路控制单元，100--ATA适配器，101--ATA主或从端口，102--ATA/SATA转换器，103--SATA多路控制器，104--SATA端口，105--存储设备，106--主控制端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的内容并不局限于此。

如图1所示，本发明由ATA控制单元1，ATA/SATA转换控制单元2和SATA多路控制单元3组成。

ATA控制单元1包括ATA适配器100和ATA主或从端口101，用以控制数据在主控制端106和ATA主或从端口101间传入及/或传出。主控端106通常是CPU，如图2所示系统初始化步骤和图3所示的数据存取操作步骤均在主控制端106上执行。

ATA/SATA转换控制单元2包括ATA21/SATA转换器102，用以连接ATA主或从端口101和SATA多路控制器103，是二者通信的桥梁，将从ATA主或从端口101发出的并行ATA数据转换成SATA数据传入SATA多路控制单元，或将SATA多路控制器103发出的SATA数据转换成并行ATA数据传入ATA主或从端口101。

SATA多路控制单元3包括SATA多路控制器103，根据从ATA/SATA转换器102得到的命令确定获得数据存取权的端口并切换到该端口，以使主控制端106可以对连接到获得数据存取权端口的SATA储存设备进行数据存取操作。从而将一路ATA端口扩展成多路SATA端口，进而达到多SATA存储设备数据存取的目的。

为实现上述功能，需要对ATA端口接多路SATA端口存储设备系统进行初始化控制和数据存取操作控制。

如图2所示图1的系统初始化步骤流程如下：

首先由主控制端106的操作ATA适配器100，选择ATA的主或从端口101，读取被选择的ATA的主或从端口101的状态寄存器，判断该端口是否准备就绪。若该端口准备就绪，则进入下一步骤——选择SATA多路控制器103的控制端口；否则等待一定时间，若在规定时间内等到该端口准备就绪，则同样进入下一步骤——选择SATA多路控制器103的控制端口，若在规定时间内没有等到该端口准备就绪则退出本次系统初始化操作。

当选择了SATA多路控制器103的控制端口后，就开始进行对该端口也就是SATA多路控制器103的操作。从SATA多路控制器103的控制端口得到SATA多路控制器103的实际端口数量，然后根据SATA多路控制器103的实际端口数量，逐一检查各个SATA端口104的连接状态，当发现某个SATA端口有SATA存储设备105连接时，则使能该端口并读取该端口所接存储设备的类型，并记录此类型已备进一步进行常规的ATA存储设备初始化时使用；当未发现该端口有SATA存储设备连接时，则禁能该端口，检查下一个SATA多路控制器的SATA端口。

当所有SATA多路控制器的SATA端口的连接状态均被检查过后，则依次切换到被使能的端口。由于主控制端106直接操作的是ATA控制单元，那么从主控制端106的角度来看，SATA端口所接的SATA存储设备均是作为ATA存储设备存在的。当然，由于SATA接口设备和ATA接口设备具有软件兼容性，因而不必考虑二者的差异，可根据该端口所接存储设备的类型，对该端口的存储设备进行常规的ATA存储设备初始化操作。

在ATA端口接多路SATA端口存储设备系统初始化操作完成之后，主控制端106将对存储设备进行数据存取操作。

同样，对于图1的系统连接方式，在进行数据存取操作时，由于ATA控制单元的存在，从主控制端106的角度来看，SATA端口所接的SATA存储设备均是作为ATA存储设备存在的，在选择获得数据存取权的端口并切换到该端口后，将按照常规ATA数据存取操作方法进行操作。

如图3所示图1的数据存取操作步骤流程如下：

首先根据主控制端106的命令选择ATA适配器100的主或从端口，然后查看当前的端口与获得数据存取权的端口是否是同一个端口，若为相同端口则不进行端口切换；否则切换到获得数据存取权的端口。此时，ATA端口接多路SATA端口存储设备系统对于主控制端106完全透明，主控制端106可按照常规的ATA数据存取方法对该端口的存储设备进行操作。

如图4所示，本发明的一种变种结构，由于ATA适配器可以连接主/从两路端口，则可以从ATA主端口和ATA从端口分别依照图1所示的方式连接多路SATA存储设备。

由具体实施例可知，本发明可将一路ATA端口扩展成多路SATA端口进而达到在一路ATA端口连接多个SATA存储设备的目的，既解决了目前ATA接口的存储设备紧缺的问题，延长了现有ATA接口主板的使用寿命，又以较低的成本增加了单个ATA接口的存储量。

当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种ATA端口接多路SATA端口存储设备系统的控制方法，其特征在于：步骤如下：切换ATA适配器的主或从端口，并判断该ATA适配器端口状态；控制SATA多路控制器与存储设备建立连接并识别存储设备；切换到SATA多路控制器的目标端口并对存储设备进行初始化操作；在ATA端口接多路SATA端口存储设备系统初始化操作完成之后，主控制端将对存储设备进行数据存取操作；

所述的ATA端口接多路SATA端口存储设备系统初始化操作具体步骤如下：

11)选择ATA适配器的主或从端口；

12)判断步骤11)中选择的ATA适配器端口状态，若该端口准备就绪，则进入步骤13)操作；

13)选择SATA多路控制器的控制端口，开始进行对该端口也就是SATA多路控制器的操作；

14)从控制端口得到SATA多路控制器的实际端口数量；

15)根据步骤14)得到SATA多路控制器的实际端口数量，逐一检查各个端口是否有SATA存储设备连接；

16)若无SATA存储设备连接，则禁能步骤15)中未有SATA存储设备连接的端口；

17)若有SATA存储设备连接，则使能该端口；

18)读取该端口所接存储设备的类型；

19)依次切换到被使能的端口并对该端口的存储设备进行常规的ATA存储设备初始化操作。

2.根据权利要求1所述的ATA端口接多路SATA端口存储设备系统的控制方法，其特征在于：所述的数据存取操作方法具体步骤如下：

21)切换到ATA适配器的主或从端口；

22)使当前的端口为获得数据存取权的端口；

23)进行常规的ATA数据的存取操作。

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