常见硬盘接口技术分析
固态硬盘的出现，彻底打破了机械硬盘多年来在电脑硬件领域的统治地位。相比于机械硬盘，固态硬盘更高的传输性能，让普通用户和发烧玩家的使用体验均得到了成倍的提升。
在这场存储的革命中，为了实现更快的速度、更广的使用环境和更好的体验，硬盘接口技术也在不断进化革新，从早期的ide、scsi接口到主流的sata、sas接口，再到m.2、pcie接口。
一、ide接口ide接口，又叫ata接口、pata接口、并口。最早是在1986年由康柏、西部数据等几家公司共同开发。在九十年代初开始应用于台式机系统，最初的设计只能支持两个硬盘。ata接口从诞生至今，共推出了7个不同的版本，分别是：ata-1（ide）、ata-7（ata 133）。这种接口比较老款，其最大的表现在于数据线是一条像布条的东西，传输数据慢，ata-7理论带宽也才1gbit/s。从图中可以看到ata接口由三部分组成：电源接口、跳线接口（用于区别主盘和从盘）、数据接口。由于数据传输速度慢、线缆长度过短、不支持热插拔等原因，这种接口已经被淘汰。
二、scsi接口ata接口是应用于pc的接口技术，与他同一时期用于服务器的接口是scsi接口。
scsi全称为小型计算机系统接口。最早于1986年提出的scsi ⅰ最大传输速率为5mb/s，支持7个设备。后来的scsi ⅱ规定了两种提高速率的选择：
提高数据发送的频率，即fast scsi（1994年，最大支持7个设备），由于频率提高一倍，达10mb/s（10mhz）；
提高速度的选择是传输频率提高一倍的同时也增大数据通路的宽度，由8位增至16位。即wide scsi，其最大同步传输速度为20mb/s (时钟频率为10mhz，1996年，最大支持15个设备)。
大概在1995年左右出现了第三代scsi，scsi有太多的型号，这里就不一一介绍了，感兴趣的同学可以下去查阅以下。scsi-3的典型特点是将总线频率大大地提高，并降低信号的干扰。由于设计的局限性，以上两种硬盘接口已经被sata和sas取代。
三、sata接口sata接口（串口硬盘），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。这个硬盘接口大概是在2003年出现的，可以算是最为主流的硬盘接口形态。由于存在时间很长，sata接口兼容性极强，几乎所有种类的主板都有sata接口。市面上固态硬盘sata接口在性能标准上，一般采用sata ⅲ标准，理论最高速度为6gbps。大部分基于sata接口的固态硬盘的读取性能正常会在500mb/s以上。
sata数据接口（7针）电源接口（15针）
在sata接口的基础上，后面又衍生出了两款产品。
四、msata接口msata接口是早期为了适应于超极本这类超薄设备而基于sata开发的。可以看作sata接口的mini版。
物理形态上有两种尺寸：全高（30mm50mm）和半高（30mm25mm）。
msata接口，ssd小型化的一个重要过程。不过msata并没有摆脱sata接口的一些缺陷，比如依然是sata通道，速度也还是6gbps。
五、sata-e接口另一个和msata一样由sata接口发展而来的是sata-e接口，sata + pci-express的混合体，理论带宽达10gbps，比sata3.0高了4gbps，它能兼容sata标准的老硬盘，也能使用sata-express接口的高速ssd。由于sata接口在传输速率上的局限性，msata和sata-e在推出后不久也就销声匿迹。
六、sas接口sata接口常见于pc，与之对应的服务器端接口是2005年由scsi进化而来的sas接口。
sas是新一代的 scsi 技术，全称为串行连接scsi(serial attached scsi) 。sas结合了sata和scsi的优点。
sas 的接口可以向下兼容 之前介绍的sata。具体来说，二者的兼容性主要体现在物理层和 协议层的兼容。
在物理层，sas 接口和 sata 接口完全兼容，sata 硬盘可以直接使用在 sas 的 环境中，从接口标准上而言，sata 是 sas 的一个子标准，因此 sas 控制器可以直接操 控 sata 硬盘，但是 sas 却不能直接使用在 sata 的环境中，因为 sata 控制器并不能 对 sas 硬盘进行控制；
在协议层，sas 由 3 种类型协议组成，根据连接的不同设备使用相应的协议进行数据传输。其中串行 scsi 协议(ssp)用于传输 scsi 命令；scsi 管理协议(smp)用于对连接设备的维护和管理；sata 通道协议(stp)用于 sas 和 sata 之间数据的传输。因此在 这 3 种协议的配合下，sas 可以和 sata 以及部分 scsi 设备无缝结合。
七、m.2接口在sata和sas接口之后，目前正火的是2013年诞生的m.2接口。m.2接口又叫ngff(next generation form factor)接口。
m.2常见规格：2242、2260、2280，其中22表示硬盘的宽度为22mm，42、60、80分别表示不同长度。pcb板越长可容纳的内存颗粒越多，容量也就越大。目前比较主流的是2280。
m.2接口按照插槽来划分可以分为bkey和mkey
从图中金手指上的缺口可以看到这他们在物理形态上的的区别。
其中b key支持sata通道pci-e x 2通道，mkey支持pci-e x 4通道，在pci-e*4通道上可以支持nvme协议，理论带宽32gbps。
当前台式机上的ngff插槽主要是m模式的，笔记本上b模式比较常见。
key怎么定的
同是m.2接口，为什么会有pci-e和sata之分？
购买m.2接口的ssd的时候，除了区分不同插槽外，还要注意分辨他的上层协议。
据上层协议的不同，m.2接口内部又可以简单划分为走传统的sata ahci协议的接口和走pcie 通道nvme协议的接口。
假如你买了一个m.2接口的ssd，它走的是sata通道，那么他的上层协议依然是传统的achi，最大读写性能和走sata3.0接口的ssd没有任何区别！
八、pcie接口图中是金士顿hyperx predator的固态硬盘，pcie接口下数据直接通过总线与cpu直连，省去了内存调用硬盘的过程，传输效率与速度都成倍提升。可以这么理解pcie通道的汽车就像是在高速上行驶，而sata通道的汽车就像是在崎岖山路上行驶。很显然，pcie ssd的传输速度会远大于sata ssd。
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scsi全称为小型计算机系统接口。最早于1986年提出的scsi ⅰ最大传输速率为5mb/s，支持7个设备。后来的scsi ⅱ规定了两种提高速率的选择：
提高数据发送的频率，即fast scsi（1994年，最大支持7个设备），由于频率提高一倍，达10mb/s（10mhz）；
提高速度的选择是传输频率提高一倍的同时也增大数据通路的宽度，由8位增至16位。即wide scsi，其最大同步传输速度为20mb/s (时钟频率为10mhz，1996年，最大支持15个设备)。
大概在1995年左右出现了第三代scsi，scsi有太多的型号，这里就不一一介绍了，感兴趣的同学可以下去查阅以下。scsi-3的典型特点是将总线频率大大地提高，并降低信号的干扰。由于设计的局限性，以上两种硬盘接口已经被sata和sas取代。
三、sata接口sata接口（串口硬盘），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。这个硬盘接口大概是在2003年出现的，可以算是最为主流的硬盘接口形态。由于存在时间很长，sata接口兼容性极强，几乎所有种类的主板都有sata接口。市面上固态硬盘sata接口在性能标准上，一般采用sata ⅲ标准，理论最高速度为6gbps。大部分基于sata接口的固态硬盘的读取性能正常会在500mb/s以上。
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