全面優化ATA磁盤性能
2020-07-21 19:34:20
供稿：網友
流行的ATA/66（即Ultra DMA/66或UDMA/66）以及ATA/100（即Ultra DMA/100或UDMA/100）標準分別支持66MBps和100MBps的最大傳輸速率，最新的SerialATA標準更讓傳輸速率達到了150Mbps以上。在典型的單個磁盤驅動器的環境中，上述最大傳輸速率在實際使用中一般是不可達到的，限制來自多方面，包括ATA芯片的限制、系統總線體系等。
盡管如此，主要是由于SCSI設備價格一直居高不下的原因，ATA仍然是當前普通工作站的主流選擇。另一方面，如何讓ATA磁盤發揮出最大的性能，卻不象裝上一個新驅動器然后連接電纜那么簡單。
為了及時跟進ATA存儲技術的不斷發展，Microsoft不斷發行各種補丁來改進Windows對ATA的支持。要讓ATA設備在Windows 2000下以最佳的狀態運行，掌握一些基礎知識是必不可少的，包括ATA接口、必需的硬件、相關的軟件（例如，Win2K的補丁，內建和第三方的驅動程序）。
一、硬件需求
首先，系統必須有一個支持硬盤驅動器高級ATA模式的控制器。當前的驅動器支持的最常見的標準包括ATA/33、ATA/66和ATA/100。幾乎所有的ATA控制器都向后兼容，例如ATA/100控制器一般支持那些使用ATA/33甚至更早的IDE或EIDE標準的磁盤。
在大多數系統上，控制器支持屬于主板ATA芯片組的任務之一，但也有一些系統的控制器是外插的PCI卡，如ATA RAID控制器。Intel占據ATA芯片組的大部分市場，但也有其他芯片組廠商提供ATA控制器芯片組，如威盛（www.viatech.com.cn）。
芯片組是ATA系統中最重要的一部分，它以及它的驅動程序決定了連接到控制器的設備可以使用哪些功能。因此，了解ATA系統的第一步是了解主板上的芯片組或控制卡的功能。如果ATA控制芯片是嵌入到主板的，還要檢查一下BIOS是否支持想要使用的ATA模式。可能會出現這樣的情況，雖然控制芯片支持某種ATA模式，但BIOS卻不支持。如果這樣，你就必須更新主板的BIOS。
接下來要保證采用了適當的連接方式，盡量把不同的磁盤連接到不同的傳輸通道（電纜）上。這一點很重要，因為ATA通道默認以當前通道上最慢設備的速率工作。如果一個ATA/33和一個ATA/100磁盤連接在同一個通道上，該通道的最大傳輸速率將是ATA/33。因此，必須把低速的ATA設備（例如CD-ROM、CD-R、CD-RW、Zip或老式硬盤）接入一個通道，高速的ATA硬盤接入另一個通道。
另外還要注意連接的電纜。ATA/33、ATA/66、ATA/100規范要求使用專用的80線電纜，而早期ATA硬盤使用的通常是40線的電纜。額外增加的電纜線主要起接地的作用，能夠有效地降低電纜傳輸的信噪比。
二、Windows的ATA支持
早期的IDE/ATA規范使用一種叫做Programmed I/O（PIO）的數據傳輸方法，這種傳輸方法在很大程度上依賴于CPU把數據從硬盤的緩沖內存轉移到系統內存。早期的PIO模式（0、1和2）建立在最初的ATA標準上，后來ATA-2規范（即EIDE或Fast ATA）包含了兩種新的PIO模式（3和4），同時引入了兩種直接內存訪問（DMA）模式。DMA是一種對CPU依賴程度不高的傳輸方式，有效地降低了PIO加給系統CPU的壓力。為了提高數據傳輸性能，DMA允許IDE控制器直接訪問系統內存（其他設備控制器，包括SCSI和以太網適配器，也都使用了這種技術）。后來，DMA發展成了Ultra DMA，即Ultra ATA或ATA/33、DMA-33標準，它支持新的模式DMA Mode 3。當然，為了向后兼容，現在的絕大多數硬盤支持所有較老的數據傳輸模式――包括PIO和DMA。
早期的UDMA磁盤和控制器能夠達到33MHz的速度，即其理論最大傳輸速率是33MBps。隨著技術的進步，新版本的UDMA支持DMA Mode 4的66MBps，以及DMA Mode 5的100 MBps。今天使用的大多數ATA硬盤都是ATA/66或ATA/100，提供了原先只有SCSI硬盤才能提供的存儲速率，縮小了ATA和SCSI在性能上的差距。
盡管ATA技術在PC領域占據了統治地位，但NT和Win 2K在優化ATA磁盤性能方面卻不那么出色。在NT下，這個問題的根源在于ATA磁盤驅動程序的實現方式，它用一個偽SCSI微端口（Miniport Driver）驅動程序atapi.sys結合scsiport.sys，構成一個偽SCSI驅動程序，實現對所有ATA設備的支持。對于早期的IDE控制器和設備，這種一步到位的配置相當有效，沒有出現任何明顯的性能問題。但是，atapi.sys驅動程序常常拖了新式控制器和設備的后腿，因為atapi.sys不能支持新設備的高級PIO和DMA操作 模式。雖然一些NT的Service Pack為atapi.sys增加了對這些新操作模式的支持，但有時要有第三方的驅動程序才能發揮出最優的性能。
Win2K修改了原來的ATA驅動模式，把atapi.sys改成了和scsiport.sys一樣的全功能端口驅動程序，廠商們可以在一個特殊的MiniIDE驅動程序中實現各種新功能，包括DMA和Busmastering等，使得操作系統能夠發揮出控制器的特殊功能。盡管如此，在ATA支持方面還有不少問題存在，特別是對新的DMA Mode 4和5（ATA/66和ATA/100）數據傳輸模式的支持。
最初發行的Win2K支持的速度最高的傳輸模式是UDMA/66，這是當前應用最廣泛的傳輸模式之一。然后，在一些基于Intel ATA芯片的系統上，Windows默認不啟用最快的傳輸模式UDMA/66。顯然，這么做一定有它的理由。但是，注意到這種情況的人并不多。Microsoft發布的《HOWTO: 如何在Intel芯片上啟用UDM/66模式》http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;en-us;q247951）提出了這個問題。這篇文章說明了如何通過修改注冊表啟用UDM66，主要步驟如下（適用于Win 2K專業版、服務器版、高級服務器版）：
確保所有硬件支持UDMA66，使用80線的硬盤電纜。
啟動注冊表編輯器Regedt32.exe，找到
HKEY_LOCAL_MACHINE/System/CurrentControlSet/Control/Class/{4D36E96A-
E325-11CE-BFC1-08002BE10318}/0000。
選擇菜單“編輯->添加數值”：
數值名稱：EnableUDMA66
數據類型：REG_DWORD
值：1
關閉注冊表編輯器，重新啟動機器。
令人遺憾的是，這篇文章沒有說明哪些Win 2K的Service Pack、Intel芯片和磁盤受到這個默認配置的影響，也沒有說明與UDMA/100或非Intel芯片有關的設置。另一篇與ATA有關的文章《Windows 2000對ATA 100（Mode 5）的支持》http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;en-us;q260233）指出，Win2K的SP2解決了對ATA/100（即DMA Mode 5）的支持問題。但是，這篇文章同樣沒有提供一些重要的信息，例如哪些ATA芯片受到該問題的影響（Intel芯片，還是非Intel芯片？），該問題與以前的ATA/66支持問題有何關系？等等。如果你的系統恰好就是Microsoft在這些文章中所指的系統，那么按照推薦的方法修改注冊表并安裝SP2以上的版本，一般會解決所有的ATA模式支持問題。否則，最好尋求第三方驅動程序的支持。
三、第三方驅動程序
所有上述文章都沒有提及這類ATA支持問題實際上與默認的atapi.sys驅動程序有關，也沒有指出如果使用專門針對系統所用芯片設計的第三方驅動程序可以獲得更好的效果。實際上，第三方驅動程序往往能夠解決大多數前面提到的問題，充分發揮芯片的能力。大多數情況下，第三方驅動程序會自動配置系統（包括所有必要的注冊表設置），正確啟用芯片能夠支持的最快的ATA模式。遺憾的是，雖然大多數系統和ATA芯片組的廠商為ATA控制器提供了驅動程序，許多用戶根本不知道這回事，或者根本沒有想到要安裝它們。
例如，就Intel芯片組而言，它提供的第三方驅動程序叫做Application Accelerator（取代以前的Ultra ATA Storage Driver），可以http://support.intel.com/support/chipsets/iaa/下載。該網站不僅提供了支持所有ATA數據傳輸模式的Ultra ATA驅動程序，還有一個芯片組配置工具幫助你檢查Windows 2K是否正確地識別出了系統的ATA芯片組。其他芯片組廠商，例如www.viatech.com.cn，也提供相應的驅動程序。使用第三方驅動程序還有一個好處，一些程序的軟件包不僅包含正確識別和啟用高速ATA傳輸模式的工具，而且還有報告各個ATA通道和設備正在使用的PIO或DMA模式的工具。Windows 2000本身也能夠提供類似的信息（打開設備管理器，選擇ATA通道瀏覽其“屬性”，查看“高級設置”），然而，Windows 2000報告的信息不夠詳細，有時甚至是錯誤的，例如《設備管理器錯誤地把ATA-100設備顯示成使用PIO而不是UDMA》http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;en-us;q269555）。
總而言之，要讓Win2K下的ATA設備具有最好的穩定性、可管理性和性能，深入了解相關知識以及查閱資料是必不可少的。記住，每一個系統是不同的，包括控制器、芯片組、磁盤生產商、支持的傳輸模式、驅動程序等，應當讓這一切處于最協調、穩定的狀態，必要時使用第三方驅動程序。
