固态硬盘接口协议详解


硬盘接口、通道、协议

首先是物理层面的接口,就是插拔的那个口:我们有SATA 3mSATASATA-EU.2M.2PCI-E等物理接口

然后是通信的通道,主要的区别是速率上限不同,主要有:

  • PCI-E 通道:其中PCI-E通道又有PCI-E X1,X4,X8,X16,X32,速率依次上升
  • STAT 通道
  • SAS 通道:企业级别硬盘用的通道
  • FC 通道:光纤通道
  • 等等

最后是数据传输的协议,严格来说应该是基于设备逻辑接口的总线传输协议规范:

  • IDE协议:机械硬盘
  • AHCI协议:基于SATA通道
  • NVMe协议:基于PCI-E通道
物理接口通信通道传输数据协议体积描述
SATA 3SATAAHCI或者ATA主流,速度6Gbps,不支持NVMe标准,体积也比较大,就是技术成熟,但是速度慢
mSATA(被淘汰)SATAAHCI或者ATA就是为了SATA小型化,但是还是SATA通道,所以需要SATA主控;Tips:物理接口上和mini PCI-E接口一样
SATA-E (不咋地)PCI-E x2NVMe协议为了解决上面mSATA的后继问题,就直接采用了PCI-E通道,但是用的很少
U.2SATA + PCI-E x2, x4NVMe协议上面的SATA-E再升级,支持了NVMe协议,带宽也达到了32Gbps,但是由于现在很多主板上没有U.2接口,所以很多都是用的U.2M.2的转接卡
M.2SATA + PCI-E x2, x4NVMe协议取代mSATA,同时兼容SATAPCI-E通道,非常的主流,现在全面转向PCI-E 3.0 x4 通道,理论带宽达到了32Gbps
PCI-EPCI-E x2, x4NVMe协议跟显卡类似,规格大小也有多种,目前直接走PCI-E接口的硬盘还不是很多,属于高端

SATA 通道

SATA通道在读写数据的时候,数据需要经过内存再到达CPU或者硬盘,而PCI-E通道则是通过总线直接连接CPU和硬盘,省掉了内存这一节点

NVMe协议

对于SATASSD,类似于一个单臂的机器人,每次只能拿一个,搬移数据的速度就比较慢

而对于基于NVMeSSD,相当于这个机器人长了数百只手,这样速度显然就比前者快的多了,他本质上是建立了多个计算机与存储设备的通路

NVMe是为PCIe制定的标准接口协议

SATA 接口

SATA:串行ATA(Serial ATA)接口,这是种计算机总线,它主要负责主板和大量储存装置之间的数据传输。早前的机械硬盘、光驱,用的就是这种接口类型。

SATA接口诞生于2003年,它的版本已从早期的SATA 1.0发展到目前的SATA 3.0,技术十分成熟,有很好的兼容性。但这种接口的传输速率较低,最高只能到6.0Gbps,远不能满足现在中高端固态硬盘对于传输速率的要求。

好比一辆搭载V8发动机的跑车,在市区通行只能跑40多公里/小时。并不是跑车性能不够,只因为市区限速40。而现在旗舰级别的固态硬盘读写速度能达到3000MB/s,SATA接口的顶峰读写速度只有600MB/s,二者间的差距相当大。

在某种意义上,发动机排量小的面包车更适合在市区行驶。因为它比跑车有更高的利用率。同理,SATA接口的固态硬盘受制于较低的传输速率,所使用的主控芯片也非旗舰,在售价上也会便宜一些。

如果你攒机预算较少,可优先考虑这种接口的固态硬盘。同时这种接口与机械硬盘通用,因此SATA接口的固态硬盘也是老电脑升级硬盘的首选。

M.2 接口

SATA接口是机械硬盘和固态硬盘的通用接口,而M.2接口则是固态硬盘独有的。最近几年新出的主板一般都带有这种接口,一些高端主板甚至会有两个M.2接口,足以满足用户的需要。

这种接口的固态硬盘根据传输协议不同分为M.2接口(SATA总线)、M.2接口(NVMe协议)两种。

M.2接口(SATA总线):这种固态硬盘虽说是M.2接口,但它的数据传输走的还是SATA通道,因为这种固态硬盘所支持的AHCI协议是针对SATA接口设计的。

这是一种由英特尔制定的技术标准,它的英文全称为Advanced Host Controller Interface,中文意思为进阶主机控制器接口。它是一种让软件与SATA储存装置进行沟通的硬件机制,可让SATA储存装置启用进阶SATA功能,如热插拔。但它的读写速度不及NVMe协议。

U.2 接口

U.2接口别称SFF-8639,是由固态硬盘形态工作组织(SSD Form Factor Work Group)推出的接口规范。U.2不但能支持SATA-Express规范,还能兼容SASSATA等规范。因此大家可以把它当作是四通道版本的SATA-Express接口,它的理论带宽已经达到了32Gbps,与M.2接口毫无差别。


文章作者: 江湖义气
版权声明: 本博客所有文章除特別声明外,均采用 CC BY 4.0 许可协议。转载请注明来源 江湖义气 !
  目录