Serial ATA AHCI 1.3.1 规范详解

"AHCI1.3.1规范文档提供了Serial ATA AHCI（Advanced Host Controller Interface）1.3.1版本的详细规范，涵盖了控制器与SATA设备间的接口定义、控制器寄存器等内容。该规范旨在促进主机系统与SATA设备间的高效通信，并规定了与传统软件交互的方式。" AHCI（Advanced Host Controller Interface）是一种接口标准，由Intel开发，旨在简化Serial ATA（SATA）设备与主机系统之间的通信。AHCI1.3.1规范是这个标准的一个重要版本，它详细定义了如何通过统一的接口管理多个SATA设备，包括硬盘驱动器和其他SATA设备，如光驱。 1. **概述**：AHCI规范提供了一种标准化的方法来实现串行ATA设备的热插拔、高级电源管理以及3Gbps及以上的高速数据传输。它不仅支持传统的块I/O操作，还支持中断重定向、命令列表轮询等高级特性。 2. **范围**：AHCI规范主要关注主机系统中的SATA控制器设计，包括硬件设计和驱动程序接口。它定义了控制器如何与系统内存交互，以及如何处理命令和数据传输。 3. **不在范围内的内容**：AHCI规范不涵盖SATA设备本身的实现，也不涉及物理连接器或电缆的电气规格，这些通常由SATA接口规范定义。 4. **块图**：AHCI规范中的块图通常用来展示系统架构，包括主机系统、SATA控制器、SATA设备和它们之间的通信路径。 5. **约定**和**定义**：规范中列出了各种术语和缩写，例如： - **active command slot**：活动命令槽，指当前正在执行的命令。 - **command list**：命令列表，包含待执行的命令信息。 - **command slot**：命令槽，用于存储和管理每个SATA设备的命令。 - **D2H**：设备到主机的数据FIS（帧信息结构），用于设备向主机发送数据。 - **device**：SATA设备，如硬盘或光驱。 - **FIS**：帧信息结构，SATA通信中的基本数据单元。 - **H2D**：主机到设备的数据FIS，启动或响应设备操作。 - **HBA**：主机总线适配器，即SATA控制器。 - **n/a**：不适用，表示某些功能在特定情况下无效。 - **port**：SATA端口，控制器可以管理多个SATA设备。 - **PRD**：数据偏移寄存器，指示数据传输的起始地址和长度。 - **queue**：命令队列，用于存储待处理的命令。 - **register memory**：寄存器内存，控制器用以存储状态和控制信息。 - **Task File**：任务文件，存储设备状态和控制信息的集合。 - **system memory**：系统内存，用于存储命令列表和数据缓冲区。 6. **工作原理**：AHCI通过使用队列和任务文件简化了命令管理和数据传输，允许并行处理多个命令，提高了I/O性能。同时，它支持中断重定向，使处理器能更高效地处理I/O请求。 7. **与传统软件的交互**：AHCI规范描述了如何在不支持AHCI的旧版操作系统中实现兼容性，通常通过模拟传统的ATAPI（ATA Packet Interface）接口来实现。 8. **配置寄存器**：规范详细列出了HBA配置寄存器，如PCI头信息、标识符、命令和设备状态，这些寄存器用于设置和监控控制器的运行状态。 以上只是AHCI1.3.1规范的部分要点，完整的规范还包括更多关于错误处理、热插拔支持、命令完成、电源管理等方面的内容，对于理解SATA设备的底层工作原理和进行相关硬件或驱动程序设计至关重要。