一木尚土 / 电脑与手机 / SATA、PCI-E、MSATA、U.2固态硬盘接口

分享

   

SATA、PCI-E、MSATA、U.2固态硬盘接口

2017-03-01  一木尚土

SATA是Serial ATA的缩写,即串行ATA。它是一种电脑总线,主要功能是用作主板和大量存储设备(如硬盘及光盘驱动器)之间的数据传输之用。这是一种完全不同于串行PATA的新型硬盘接口类型,由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。

2000年11月由"Serial ATA Working Group"团体所制定,SATA已经完全取代旧式PATA(Parallel ATA或旧称IDE)接口的旧式硬盘,因采用串行方式传输数据而得名。在数据传输上这一方面,SATA的速度比以往更加快捷,并支持热插拔,使电脑运作时可以插上或拔除硬件。另一方面,SATA总线使用了嵌入式时钟频率信号,具备了比以往更强的纠错能力,能对传输指令(不仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,提高了数据传输的可靠性。不过,SATA和以往最明显的分别,是用上了较细的排线,有利机箱内部的空气流通,某程度上增加了整个平台的稳定性。

现时,SATA分别有SATA 1.5Gbit/s、SATA 3Gbit/s和SATA 6Gbit/s三种规格。未来将有更快速的SATA Express规格。SATA是Serial ATA的缩写,即串行ATA。这是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型,由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。

2000年11月由“Serial ATA Working Group”团体所制定,SATA已经完全取代旧式PATA(Parallel ATA或旧称IDE)接口的旧式硬盘,因采用串行方式传输数据而得名。在数据传输上这一方面,SATA的速度比以往更加快捷,并支持热插拔,使电脑运作时可以插上或拔除硬件。另一方面,SATA总线使用了嵌入式时钟频率信号,具备了比以往更强的纠错能力,能对传输指令(不仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,提高了数据传输的可靠性。不过,SATA和以往最明显的分别,是用上了较细的排线,有利机箱内部的空气流通,某程度上增加了整个平台的稳定性。

现时,SATA分别有SATA 1.5Gbit/s、SATA 3Gbit/s和SATA 6Gbit/s三种规格。未来将有更快速的SATA Express规格

与并行ATA相比,SATA具有比较大的优势。首先,Serial ATA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。Serial ATA一次只会传送1位数据,这样能减少SATA接口的针脚数目,使连接电缆数目变少,效率也会更高。实际上,Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作,分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据,同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次,Serial ATA的起点更高、发展潜力更大,Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/sec,这比目前最快的并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/sec的最高数据传输率还高,而在已经发布的Serial ATA 2.0的数据传输率将达到300MB/sec,最终Serial ATA 3.0将实现600MB/sec的最高数据传输率。

Serial ATA相较并行ATA可谓优点多多,将成为并行ATA的廉价替代方案。并且从并行ATA过渡到Serial ATA也是大势所趋,应该只是时间问题。相关厂商也在大力推广SATA接口,例如Intel的ICH6系列南桥芯片相较于ICH5系列南桥芯片,所支持的SATA接口从2个增加到了4个,而并行ATA接口则从2个减少到了1个;nVidia的nForce4系列芯片组已经支持SATA II即Serial ATA 2.0,而且三星已经采用Marvell 88i6525 SOC芯片开发新一代的SATA II接口硬盘,并已经在2005年初推出。

值得注意的是,无论是SATA还是SATA II,其实对硬盘性能的影响都不大。因为目前硬盘性能的瓶颈集中在由硬盘内部机械机构和硬盘存储技术、磁盘转速所决定的硬盘内部数据传输率上面,就算是目前最顶级的15000转SCSI硬盘其内部数据传输率也不过才80MB/sec左右,更何况普通的7200转桌面级硬盘了。除非硬盘的数据记录技术产生革命性的变化,例如垂直记录技术等等,目前硬盘的内部数据传输率也难以得到飞跃性的提高。说得不好听的话,目前的硬盘采用ATA 100都已经完全够用了,之所以采用更先进的接口技术,是可以获得更高的突发传输率、支持更多的特性、更加方便易用以及更具有发展潜力罢了。

不过随着技术的发展,现在SSD技术正在快速发展,已经有公司推出了SSD,其速度远远超过HDD。所以SATA,及SATA II 的推出及进一步发展是很有必要的。在此有必要对Serial ATA的数据传输率作一下说明。就串行通讯而言,数据传输率是指串行接口数据传输的实际比特率,Serial ATA 1.0的传输率是1.5Gbps,Serial ATA 2.0的传输率是3.0Gbps。与其它高速串行接口一样,Serial ATA接口也采用了一套用来确保数据流特性的编码机制,这套编码机制将原本每字节所包含的8位数据(即1Byte=8bit)编码成10位数据(即1Byte=10bit),这样一来,Serial ATA接口的每字节串行数据流就包含了10位数据,经过编码后的Serial ATA传输速率就相应地变为Serial ATA实际传输速率的十分之一,所以1.5Gbps=150MB/sec,而3.0Gbps=300MB/sec。

PCI-Express是最新的总线和接口标准,它原来的名称为“3GIO”,是由英特尔提出的,很明显英特尔的意思是它代表着下一代I/O接口标准。交由PCI-SIG(PCI特殊兴趣组织)认证发布后才改名为“PCI-Express”,简称“PCI-E”。这

常见的显卡都是PCI-E 2.0标准的,制定于2007年,速率5Gb/s,x16通道带宽可达8GB/s。按照原先的路线图,PCI-E 3.0标准将在2010年进入市场,不过实际上却是2010年才完成PCI-E 3.0标准的最终方案,而直到一年后HD 7970发布才真正有显卡支持PCI-E 3.0。

PCI-E 3.0:带宽更高、延迟更低

与PCI-E 2.0相比,PCI-E 3.0的目标是带宽继续翻倍达到10GB/s,要实现这个目标就要提高速度,PCI-E 3.0的信号频率从2.0的5GT/s提高到8GT/s,编码方案也从原来的8b/10b变为更高效的128b/130b,其他规格基本不变,每周期依然传输2位数据,支持多通道并行传输。

除了带宽翻倍带来的数据吞吐量大幅提高之外,PCI-E 3.0的信号速度更快,相应地数据传输的延迟也会更低。此外,针对软件模型、功耗管理等方面也有具体优化。简而言之,PCI-E 3.0就跟高速路一样,车辆跑得更快,发车间隔更低,座位更舒适。是PCI的更高发展

目前最新的版本为PCI-E 2.0,也有还未退市的PCI-E(即1.0版)。而在2009年的第二季度发布的AMD RD890芯片组将率先支持PCI-E 3.0版本。2.0比1.0带宽提高一倍,而3.0比2.0版带宽又提升一倍,为5GHz x 4。

PCI Express 2.0规范的主要在数据传输速度上做出了重大升级,即从以前的2.5Gbps总线频率翻倍至5.0Gbps,这也就是说以前PCI Express 2.0 x16接口能够翻番达到惊人的10GB/s总线带宽(1GB/s=8Gbps)。

2.0升级部分

1、重点是PCI Express总线频率提升:每条串行线路的数据传输率从2.5Gbps翻番至5Gbps,带宽也随之翻倍。

2、可更好地支持未来高端显卡,即使功耗达到225W或者300W也只需PCI Express单独供电即可。

3、新增"输入输出虚拟化"(IOV)技术,可以让多台虚拟机共享网卡等PCI设备。

4、PCI-E线缆子规范可让PCI设备通过标准化铜缆线接入计算机,而且每条线路的速度都能达到2.5Gbps,适用于为高端服务器加入多块网卡作为输入输出扩展模块等场合。

5、最后是代号"Geneseo"的长期规划。该技术与Intel、IBM等业界巨头合作开发,可让图形处理单元、加密处理单元等协处理器更好地与中央处理器紧密相连。

6、对动态链路速度和链路宽度管理、以及活动状态电源管理(ASPM)进行相关改进。

角色定位

EMC公司最近更新的缓存策略巩固了固态PCI Express在服务器中的地位,并将和其他IT厂商一起为提升企业数据存储的效率扮演重要的角色。

但是PCI Express (PCIe) flash是否从根本上影响了整个行业以及是否对典型的数据中心具有吸引力仍然值得讨论。固态存储技术具有两面性,IT企业对新挑战还是抱有谨慎的态度。但是没人会否认PCIe不论是在缓存还是在主存里提升的优越性能。

PCIe的主要优势在于其减少延迟的能力。PCIe和PCIe总线直接相连,使缓存和数据更接近CPU。他们消除了传统存储协议的开销,并且EMC认为在合适的条件下能实现远远优于从08年开始销售的串列SCSI和SATA的固态硬盘SSD的性能。

PCIE规格

传输通道数

脚Pin总数

主接口区Pin数

总 长 度

主接口区 长度

1X

36

14

25 mm

7.65 mm

4X

64

42

39 mm

21.65 mm

8X

98

76

56 mm

38.65 mm

16X

164

142

89 mm

71.65 mm

规格

总线宽度

工作时脉

传输速率

PCI-E 1X

8 位元

2.5 GHz

512 MiB/s

PCI-E 2X

8 位元

2.5 GHz

1.0 GiB/s

PCI-E 4X

8 位元

2.5 GHz

2.0 GiB/s

PCI-E 8X

8 位元

2.5 GHz

4.0 GiB/s

PCI-E 16X

8 位元

2.5 GHz

8.0 GiB/s

mSATA (mini-SATA)是迷你版本SATA接口,外型和电子介面与mini PCI-E完全相同,但电子信号不同,两者互不兼容。mSATA图片

mSATA图片

msata是SATA协会(Serial ATA International Organization;SATA-IO)开发的新的mini-SATA(mSATA)接口控制器的产品规范,新的控制器可以让 SATA技术整合在小尺寸的装置上。同时mSATA将提供跟SATA接口标准一样的速度和可靠度,提供小尺寸CE产品(如Notebooks/ Netbook)的系统开发商和制造商更高效能和符合经济效益的储存方案。由于mSATA MINI PCI-E SSD体积小巧,越来越多笔记本产品开始使用这种接口的笔记本硬盘,如联想的E220s、E420s 、E430、Y460、Y560、K26,Dell的M4500、M6400/M6500/M6600/M6700/M6800 以及Fusion Garage JOOJOO等产品,基于mSATA MINI PCI-E SSD的流行趋势。

msata定义规格两种不同规格尺寸的,使用方法都是相同,唯一区别就是产品尺寸。

M50 msata接口固态硬盘(M300A)

规格规格描述:

工作电压:mSATA SSD MO-300A标准mSATA SSD MO-300A标准

3.3V ± 5%

工作温度:

0°C-70°C

资料保存温度:

-45°C-95°C

传输介面:

(8+18PIN)mini PCIe mSATA传输界面

M30 msata接口固态硬盘(M300B)

规格规格描述:

尺寸大小: 30*30*4mmMSATA M300BMSATA M300B

工作电压:

3.3V ± 5%

工作温度:

0°C-70°C

资料保存温度:

-45°C-95°C

传输介面:

(8+18PIN)mini PCIe mSATA传输界面                                   U.2接口,这又是一个什么“神级”的硬件科技呢?


主板上的U.2接口

      M.2接口SSD有两种展现形式:SATA与PCIe总线设计。其中,PCIe 通道M.2 SSD也可以说是属于U.2的一部分,主要面向一些迷你设备,包括一体机、二合一变形本、笔记本等等,当然很多主板上也有它;U.2则更多针对标准桌面、工作站和服务器领域,尤其是企业级市场,消费级U.2接口SSD仅有英特尔750系列。


消费级U.2接口SSD仅有英特尔750系列

      U.2接口的最大特色就是支持NVMe标准协议,高速低延迟低功耗,有望在固态硬盘上取代SATA接口,从企业级到消费级慢慢普及。在这里有必要说说NVMe标准是个啥?NVMe全称Non-Volatile Memory Express,非易失性存储器标准,是使用PCI-E通道的SSD一种规范。与以前硬盘采用的AHCI规范不同,NVMe精简了调用方式,执行命令时不需要读取寄存器;而AHCI每条命令则需要读取4次寄存器,一共会消耗8000次CPU循环,从而造成2.5μs的延迟。在性能上,如今市场上消费级SATA3.0 SSD在队列深度上达到32,在NVMe标准下,最大的队列深度可达64000,性能的提升不言而喻。NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能,相比SATA接口SSD拥有较大优势,这一点尤其对增加移动设备的续航有很大帮助。U.2接口SSD正是基于这样的优势来实现平台的性能提升的。

 

NVMe标准到底有多快?

      任何一个新科技都会在支持设备逐渐增多的情况下迅速普及开来,U.2接口会不会也是如此呢?就U.2接口优势而言,确实远远超过SATA接口的表现,如今主板的支持力度加大了,就等U.2接口SSD的全面上市了。这个事情对于一直追求平台性能的发烧级用户而言绝对是个好消息。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多
    喜欢该文的人也喜欢 更多

    ×
    ×

    ¥.00

    微信或支付宝扫码支付:

    开通即同意《个图VIP服务协议》

    全部>>