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随着需求的变化和技术的迭代，固态硬盘在接口、协议和形态上都出现了很多新发展新变化，今天我们就从底层协议出发，聊一聊主流固态硬盘的接口形态。  主流固态硬盘协议、总线、 接口及形态一览 传输协议 在聊接口之前，需要先弄懂固态硬盘传输协议。所谓协议就是指进行通信双端约定好的规则，包括怎样连接、如何互相识别。只有当通信双方都遵循了这样的规则后，这个数据的通信才能正常运转。 目前固态硬盘主流传输协议有三个，分别是AHCI协议、NVMe协议以及SCSI协议。其中SCSI协议多用于服务器领域，并不多见。今天我们主要聊聊AHCI和NVMe协议。 1 AHCI协议 AHCI协议，全名为Advanced Host Controller Interface, 它的主要作用是在系统内存总线和串行ATA设备内部逻辑之间扮演一种通用接口的角色。该协议多用于SATA3.0总线，在该协议下，SATA接口SSD产品性能大多在600MB/s。当然AHCI协议也能用于PCIe总线，但受制于AHCI自身协议接口的限制，很难发挥PCIe总线带来的高性能。 2 NVMe协议 NVMe协议，相信大家都不陌生了，其全名为Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification。和AHCI类似，它是一种基于设备逻辑接口的总线传输协议规范（相当于通讯协议中的应用层），用于访问通过PCI Express（PCIe）总线附加的非易失性存储器介质。 从协议规范来看，NVMe协议主要用于PCIe总线的产品，并由此衍生出不同接口的NVMe协议SSD产品。 总线规范 说完协议规范，再来聊聊总线的概念。所谓总线，指的是计算机内部不同功能部件之间数据交互的通路。对于固态硬盘而言，便是指固态硬盘到CPU之间数据的传输通路。如果说协议规范规定了不同硬件之间传输数据的标准和守则的话，那么总线则是在守则之下数据具体的传输路径和通路。 由此，我们可以知晓总线是一个物理设计的概念，它是有设计规范和准则的，即该数据传输的通路到底有多大、路径到底有多宽。 目前，主流总线和协议一致有三种类型——SATA总线、PCIe总线、SAS总线。其中SAS总线主要应用于服务器终端，暂不展开。 1 SATA总线 SATA总线，是一种串行总线。我们常规理解的SATA1.0、SATA2.0、SATA3.0，实际上是该总线的变种。在该总线下根据接口不同，诞生了同名的SATA接口SSD和M.2接口SSD。 2 PCIe总线 与之对应的则是PCIe总线，它是一个通用性的总线，不仅应用于存储领域，还在其他硬件上发挥着重要作用。就存储而言，PCIe总线根据版本不同，其带宽性能也有所差异，由此便诞生了PCIe3.0协议SSD和PCIe4.0协议SSD，以及即将到来的PCIe5.0协议SSD。 固态接口和物理形态 聊完协议和总线的概念，我们再来看看主流固态硬盘接口及其衍生的物理形态。 1 SATA接口 SATA接口作为最常见接口类型，采用的是SATA总线标准，仅支持AHCI传输协议，最大性能限制在600MB/s，通用性较强，也是目前主流且具有低成本的SSD接口产品。该接口下，又延展出SATA、mSATA等多种不同物理形态的固态硬盘。 SATA固态硬盘，具有2.5英寸大小的外观尺寸，采用SATA总线标准，支持AHCI协议的固态硬盘，常见于主流终端市场。 长江存储SE005 SATA固态硬盘 mSATA固态硬盘，全称迷你版SATA接口（mini-SATA），是早期为了适应于超级本等超薄设备的使用环境而开发的，可以把它看作标准SATA接口的mini版。可随着具备尺寸和性能优势的M.2接口普及，mSATA逐渐边缘化了，目前仅存于工控领域。  mSATA SSD示意图 2 PCIe接口 PCIe接口，主要常见于超高性能和企业级产品之中，采用PCIe总线标准。当然具体是3.0还是4.0，会根据产品设计有所区分，支持NVMe传输协议。  HHHL形态SSD示意图 PCIe接口物理形态多采用HHHL，即半高半长直插式形态，能够通过PCIe接口直连电脑CPU，实现数据无损传输。同时HHHL形态的PCIe接口SSD的体积较大，PCB空间buff较多，也利于散热设计。 3 M.2接口 M.2接口则相对复杂。 从物理形态上看来，主要分为M.2 M-key和M.2 B&M-key两种，其中根据总线和协议的设计，产生了支持不同总线和协议的M.2接口产品。 首先是最常见的，也是各家最主流M.2 产品，即采用PCIe4.0总线，支持NVMe传输协议。这类固态硬盘大都是M.2 M-key接口形态，并拥有较高的性能表现。  长江存储PC300 PCIe4.0 SSD 其次则是采用PCIe3.0总线，支持NVMe协议的常规M.2产品，最大读取性能大都在3500MB/s。这类M.2固态在形态上也采用M.2 M-key，较为容易区分。  长江存储SC001固态硬盘 再次则是极易混淆的，同样是M.2接口，但采用SATA3.0总线，支持AHCI协议的SSD产品。此类产品虽然也是M.2接口，但受限于协议和总线规范，其最大读取性能不超过600MB/s，同时在形态上采用M.2 B&M-key，十分特殊。 最后则是十分不常见，但需要了解的M.2接口。例如业内存在的一种支持PCIe总线，但不支持NVMe协议的“非主流”M.2产品。该产品主要存在于固态硬盘发展早期，是因为没有合适的协议标准（即NVMe协议还未成熟），宽阔总线和高速协议无法匹配而诞生的产品。 4 U.2接口 U2接口又叫SFF-8639，它是一种接口规范，在形态上和SATA接口十分类似，但在针脚设计和总线规范上有着显著差异。当然在性能上也不可同日而语，根据测试，U2接口理论传输速度达到32Gbps，比SATA3.0接口快了足足5倍。  长江存储PE310 U.2接口SSD U2接口采用PCIe总线，同时兼容SATA/SAS等总线，支持NVMe协议，拥有高速低延迟低功耗等特性，同时，鉴于U2接口产品大都采用2.5英寸设计，相较于M.2接口SSD拥有良好的散热性能，被广泛的应用于服务器、数据中心等领域。 END |
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