Serial ATA AHCI 1.3.1 Specification

"Serial ATA AHCI 1.3.1 规范详细介绍了AHCI（Advanced Host Controller Interface）接口，这是用于Serial ATA（SATA）硬盘和其他存储设备的主机控制器接口标准。文档涵盖了协议的概述、范围、不适用范围、块图、约定、定义、操作原理、与传统软件的交互以及配置寄存器等关键内容。" AHCI 1.3协议是Serial ATA高级主机控制器接口的一个版本，它定义了如何在基于PCI Express（PCIe）的系统中有效地支持串行ATA设备。这个规范旨在提高SATA设备的性能，同时简化系统设计和软件开发。 1. **概述**：AHCI协议提供了一种标准化的方法来管理SATA设备的命令队列，支持NCQ（Native Command Queuing）等高级功能，以优化磁盘的读写性能。 2. **范围**：AHCI协议适用于那些支持多个独立SATA端口的控制器，每个端口可以连接一个或多个设备，如硬盘、光驱等。 3. **不适用范围**：协议不包括物理层和链路层的详细规格，这些通常由SATA接口规范定义。 4. **块图**：通过块图，我们可以理解AHCI控制器如何与系统内存、PCI总线和SATA设备交互。 5. **约定和定义**：文档中定义了各种术语，例如： - **active command slot**：当前执行命令的槽位。 - **command list**：包含一系列命令的列表，用于指示控制器执行的操作。 - **command slot**：控制器能同时处理的命令的逻辑位置。 - **device**：连接到AHCI控制器的SATA设备。 - **FIS (Frame Information Structure)**：用于在主机和设备之间传输控制和数据信息的结构。 - **HBA (Host Bus Adapter)**：AHCI控制器本身，负责与系统总线通信。 - **port**：控制器上的物理接口，连接SATA设备。 - **PRD (Physical Region Descriptor)**：描述数据传输区域的内存结构。 - **queue**：命令的队列结构，用于存储待处理的命令。 - **register memory**：控制器中的内存空间，用于存储状态和控制信息。 - **Task File**：保存设备状态和控制信息的数据结构。 - **system memory**：系统主内存，用于存储命令列表和PRDs。 6. **理论操作**：AHCI通过使用命令列表和预取机制，允许并行处理多个命令，从而提高I/O效率。 7. **与传统软件的交互**：AHCI协议考虑了与旧版软件兼容的问题，确保系统可以在不支持AHCI的驱动程序下回退到传统的PATA仿真模式。 8. **配置寄存器**：这部分详细描述了PCI头文件中的各个寄存器，如识别ID、命令、设备状态等，这些寄存器用于控制器的初始化和状态监控。 9. **参考文献**：提供了其他相关技术文档和标准的引用，以便进一步深入研究。 通过遵循AHCI 1.3协议，硬件制造商和软件开发者能够创建高性能、兼容性强的SATA存储解决方案，而用户则能享受到更快的数据传输速度和更稳定的系统运行。