[经验] 全面解析四种高速存储接口 谁能把SATA拍在沙滩上？

转自http://ee.ofweek.com/2015-12/ART-8110-2809-29035734.html

凭借更快的数据传输速度、更小的空间占用以及更远的传输距离，SATA接口在几年前成功干掉IDE接口，成为了市面上最主流的存储接口。但随着技术的进步与存储厂商的不断发掘，SATA的潜力已经被开发殆尽，已经成为了众所周知的“阻碍固态硬盘发展瓶颈”。

OFweek电子工程网讯 凭借更快的数据传输速度、更小的空间占用以及更远的传输距离，SATA接口在几年前成功干掉IDE接口，成为了市面上最主流的存储接口。但随着技术的进步与存储厂商的不断发掘，SATA的潜力已经被开发殆尽，已经成为了众所周知的“阻碍固态硬盘发展瓶颈”。

由于SATA接口利用的是主板芯片组的DMI总线，其最新版——SATA 6Gb/s接口（俗称SATA3）的带宽为6Gb/s、最高理论传输速度为600MB/s，这虽然能够满足机械硬盘的要求绰绰有余，但对于追求更高速度的固态硬盘而言，显然就不够用了。

SATA接口已然成为“阻碍固态硬盘发展瓶颈”　　既然SATA接口已然成为“阻碍固态硬盘发展瓶颈”，那么按照事物的发展规律，要想适应存储设备的发展，就需要一种全面优于SATA的新接口来取代它。时至今日，我们已经看到PCI-E、M.2、SATA Express以及U.2这些能够通过PCI-E总线，让固态硬盘获得更充分发展空间的接口。那么，它们中的哪一种能够成为未来的主流呢？
　　带着上面这个问题，我们先来简单介绍一下PCI-E、M.2、SATA Express与U.2这四种能够突破SATA3性能瓶颈的接口，增进各位对这些接口的了解。
　　最早突破SATA瓶颈的接口——PCI-E
　　在上述四种高速存储接口之中，PCI-E是最早出现在主板上的。因为PCI-E接口不仅可以安装固态硬盘，还能用来装独立显卡，而后者显然是这个接口最主要的用途......
PCI-E全称为PCI Express，是Intel早在2001年就提出的“第三代I/O总线技术”，现已进化到PCI-E 3.0，拥有x1、x4、X8和x16四种模式。它可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽，同时也远高于SATA3接口。即便是PCI-E 3.0 x1接口，其传输速度都已接近1GB/s，已经明显优于SATA3 600MB/s的最高理论传输速度。
一般情况下，我们现在能够见到的PCI-E固态硬盘有两种，一种采用的是PCI-E 2.0 x4，另一种是PCI-E 3.0 x4，只要这些PCI-E固态硬盘的主控够给力，它们的读取/写入速度可以轻松突破600MB/s。因为PCI-E 2.0 x4数据传输率达到了16GHz/16GT/s，也就是大约2GB/s，而PCI-E 3.0 x4接口更是达到了PCI-E 2.0 x4的两倍，已经接近4GB/s了。　　由于PCI-E固态硬盘的接口均为PCI-E x4，这也就会导致这样一个问题——想要使用PCI-E固态硬盘的玩家需要预留一条显卡插槽，也就是说各位需要挑选至少拥有两条PCI-E x16插槽的主板。因此使用ITX主板的玩家很难享受到PCI-E固态硬盘的更出色性能，除非舍弃掉独立显卡。

需要各位注意的是，虽然大多数主板都提供多个“短小”的PCI-E x1接口，但它并不适合安装PCI-E固态硬盘，这不仅是因为在PCI-E x1插槽上安装PCI-E固态硬盘很麻烦，需要玩家把接口一侧锯开，更重要的是因为PCI-E x1接口的性能并不能满足大多数PCI-E固态硬盘对带宽的要求，进而影响产品自身性能的发挥。
　　我们真的需要超高速SSD吗？
　　另外，由于采用PCI-E接口的固态硬盘的性能相对SATA3固态硬盘要强大很多，所以价格相对比较昂贵。即便是240GB容量的PCI-E固态硬盘，其价格也要比同容量的SATA3固态硬盘贵上1-2倍，所以这类固态硬盘目前还只适合不差钱的发烧友选购。
　　至于PCI-E是不是“取代SATA，成为最主流存储接口”这个问题的答案，那么笔者在这里可以告诉大家——不是。因为PCI-E接口无论是在相关存储设备普及率还是在适用性方面与SATA相比要差太多了，更何况自PCI-E诞生已经过去15年时间，如果它真的能取代SATA，那么它早就把这事给办了。

追求高速存储设备的可选方案——M.2　　本文介绍的第二种超高速存储接口——M.2（也叫NGFF）是Intel原来打算为超级本打造的，意在取代同样受到SATA总线性能瓶颈困扰的mSATA接口，并让超级本享受到性能更强大的固态硬盘产品同时，使产品变得更加轻薄。

　为了增加自家主板的卖点，自Intel 8系列芯片组开始，M.2接口就出现在了消费级主板上面，相应的M.2固态硬盘产品也陆续出现在了市场中。与PCI-E接口一样，M.2也可以利用数据传输率远超SATA3的PCI-E总线（PCI-E x4），在性能上实现突破。
　　虽然M.2的数据传输率远高于SATA3，但通过了解现在市售M.2固态硬盘阵容，我们可以看到这样一个略感失望的状况，那就是部分M.2固盘的性能与SATA3固态硬盘相比并没有太大优势，甚至还不如一些高端SATA3固态硬盘。

摒弃SATA接口 三星950PRO M.2 SSD测试
　　造成“部分M.2固盘性能上不如SATA3固态硬盘”这种现状的原因是什么呢？那就是目前市售M.2固态硬盘有2种版本，其中一种采用的是PCI-E总线，而另一种则采用了SATA总线。因此，这些采用SATA总线的M.2固态硬盘，会和SATA3固态硬盘一样，受到SATA接口带宽的限制。
　　因此，各位在选购M.2固态硬盘时，需要仔细查看心仪产品的详细规格，因为采用SATA总线的M.2固态硬盘与和PCI-E总线的M.2固态硬盘之间存在相当大的性能差距，以三星推出的SSD 9950 PRO为例，其读取速度已经突破2GB/s，写入速度也超过900MB/s，这种程度可是采用SATA总线的M.2固态硬盘无法企及的。

至于如何分辨M.2固态硬盘采用的是SATA总线还是PCI-E总线，各位除了可以去产品的详细规格页面中进行查询，还可以通过产品售价与读取/写入速度来进行简单判断。因为使用PCI-E总线的M.2固态硬盘价格一般都比较昂贵，而且读取/写入速度会达到600MB/s甚至更高，而采用SATA总线的M.2固盘因性能上达不到这种水平，其价格自然也比较便宜，与同容量的SATA3固态硬盘相差并不大。
　　尽管M.2接口现在受到不少存储设备厂商的青睐，未来将会有更多像三星SSD 950 PRO这样的超高速M.2固态硬盘出现在市场中。但M.2却和PCI-E一样，并不能取代SATA，成为最主流的存储设备接口。除去M.2主攻移动平台这一点之外，M.2接口与SATA相比更大的主板空间占用也是它无法取代SATA的最主要因素之一。因此，M.2只能算是一种突破SATA接口带宽瓶颈的可选方案。

落寞的“下一代存储接口标准”——SATA Express　　伴随着近两年固态硬盘产品普及程度越来越高，SATA3的带宽瓶颈也愈发明显，需求也变得更加迫切。为此，SATA-IO组织特别开发了一种全新的物理接口——SATA Express。这个全新的接口被寄以厚望，被称为“下一代存储接口标准”，在它刚刚面世时，就有不少人认为它将成功取代SATA，成为未来的主流存储接口。
理想很美好，现实很残酷。自从SATA Express出现在我们面前之后，它的实际表现并没有达到预期。直到今日，我们都没有看到采用SATA Express的存储设备出现在市场中，而高端主板上标配的两个SATA Express接口也随之成为“摆设”。
　　虽然SATA Express与PCI-E、M.2一样都可利用数据传输率更高的PCI-E总线，但它与PCI-E、M.2不一样的地方是——最多只能利用两条PCI-E通道，也就是说它的最高理论数据传输速度大概在2GB/s，只有PCI-E 3.0 x4的一半，因此它的发展潜力就变得小很多了。
　　除此之外，SATA Express接口本身也相当复杂，在不同的设备上有多达五种规范，以保证它的兼容性、复用性，使SATA Express接口无论是在工业设计还是易用性方面的表现都不尽如人意。这一点与SATA Express本身并不高的发展潜力结合在一起，让这个被寄予厚望的“下一代存储接口标准”遭到了存储厂商的冷遇。

消费级固态硬盘的希望之光——U.2接口　　尽管SATA Express遭到冷遇。但由固态硬盘形态工作组织，推出的硬盘接口规范——U.2（原名SFF-8639，好难记）却获得了与SATA Express完全不同的待遇，不仅受到许多网友的关注，相应的产品也迅速来到我们面前。那么，全新的U.2接口是不是会取代SATA，成为未来的主流呢？
为了避免SATA总线带宽不足而影响固态硬盘的发展，全新的U.2接口与PCI-E、M.2以及SATA Express一样都依靠带宽更大的PCI-E总线来让SSD的性能得到进一步发挥。与前面介绍的SATA Express有所不同，U.2可以用到4条PCI-E通道，也就是说它的最高理论数据传输速度，可接近4GB/s，已经达到了SATA Express的两倍，同时意味着U.2潜力要比SATA Express更加庞大。
在具备更出色数据传输率的同时，U.2接口与PCI-E、M.2、SATA Express相比，虽然单个U.2接口的空间占用要比SATA多不少，但和上面这三个接口相比，U.2对主板空间的占用要少很多，这也就意味着U.2更有可能像SATA一样，可通过多通道多芯片并行的方式实现存储设备性能进一步提升，进而实现“接替SATA，成为市场主流”的梦想。
　　当然，U.2要想实现这个梦想，自身的兼容性也要足够出色，因为固态硬盘的更新换代速度相对比较缓慢，提供对“老”接口规范的兼容是必要的。因此，U.2不但能支持SATA Express规范，还能兼容SAS、SATA等规范，使得SATA存储设备也可以接驳在U.2接口上使用。
虽然U.2与与PCI-E、M.2、SATA Express相比拥有不少优势，但由于U.2才刚刚面世不久，采用这种接口的设备并不多见。尽管现在已经有多家大厂表示很快就会推出U.2固态硬盘，表明U.2是一个很受欢迎的新接口。但是，现在只有Intel自己推出了一款相关设备——Intel SSD 750，而其他几家的产品至少也得等到明年才会上市，也就是说我们要等到明年才会看到U.2正式踏上自己的普及之路。
　　至于价格会不会成为U.2普及之路中的阻碍，目前还是个未知数。因为与U.2接口相配套的存储设备才刚刚面世不久，售价看上去有点吓人，但这种情况实属正常。在SSD刚刚来到我们面前的时候，不也是这个样子么。所以笔者相信随着存储行业对U.2接口的大力推广，不管是固态硬盘还是相关主板产品一定会在未来两到三年内降低到一个较为平价的区间内，从而在消费级市场中得到认可。
　　通过上面这些内容，我们可以了解到，文中四种能够突破SATA瓶颈的接口中，最有可能接替SATA接口市场主流地位的，莫过于带宽更大刚刚面世不久的U.2接口了。这其中点缘由简单归纳一下大概就是这样：理论最高数据传输速度可接近4GB/s、空间占用相对较小、兼容性比较出色。

　看到上述优势，相信很多消费者都会对这个新鲜事物感兴趣，那么，我们有必要尝鲜，等三星、HGST、OCZ等厂商推出U.2存储设备呢？答案是：暂时不需要。而这其中的原因在前面我们已经提到过，那就是U.2固态硬盘才刚刚面世，其价格相对目前最主流的SATA3固态硬盘要贵上太多了。举个例子，一块Intel SSD 750 400GB的价格，足够我们买4块一线品牌的25GB SATA3固态硬盘了。
　　U.2固态硬盘虽然在性能上要比SATA3固态硬盘强大许多，但在U.2相关产品普及之前，抢鲜体验的意义并不大，但如果你是一位追求性能且不差钱的发烧友，入手一片感受新产品的魅力也是可行的。
　　至于PCI-E、M.2（支持PCI-E的）固态硬盘虽然也能够提供比SATA3固态硬盘更强的性能，但它们和U.2固态硬盘一样也不太适合大多数消费者入手。其中的原因同样是基于它们在价格上要比同容量SATA3固态硬盘贵上不少。
　　所以说，针对广大玩家在选购固态硬盘时，我们建议大家尽量还是选择最主流的SATA3固态硬盘。这可不光是因为它们相对更便易，性能也还可以满足绝大多数消费者的需求，更何况掏腰包购买速度更快、性能更强的固态硬盘可是要花掉更多我们/父母辛辛苦苦工作挣来的血汗钱。

全部看完了，介绍的蛮不错的，就是不知道新出的东西到底能不能超越以往。只有后来人才知道。