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    一套完整的PC需要很多个部件组成,如果在某次灾难中你只能保留一个部件,大家会选择留下哪个部分?这时候不管你的CPU多么高级,显卡多么有信仰,正常的人类应该都会选择留下硬盘吧,因为硬盘里不仅住着很多美日欧漂亮姐姐,最关键的是里面保存了你的使用记录,说的文艺点就是只有硬盘才能留住你的记忆,人要是没了记忆,跟咸鱼有什么区别(活鱼还有7秒的记忆)。

    作为PC中最重要的部件之一,杯具的是硬盘还往往是最拖累系统的一部分,特别是在纯机械硬盘平台上。整套平台性能要想极大地提升,硬盘速度就不得不革命。时至今日,HDD硬盘依然是很多实体店装机的首选,但更快速的SSD已经是用过都说好,它好你也好。在这场革命中,为了实现更快的速度,硬盘的接口也在不断进化,今天的超能课堂我们就来谈谈硬盘的主流接口都有哪些。


    不同规格的硬盘上会使用不一样的接口

    大家都能说出不少,不过小编还是自己先曝答案吧——如上图所示,视硬盘大小不同,硬盘接口也是多种多样的,现在能见到的至少有SATA、mSATA、M.2、SATA Express、PCI-E及U.2等,其实这些还只是一部分,因为我们没提到的还有很多,比如BGA封装的,针对外置设备的eSATA接口,企业级市场用的SAS 3.0接口,习惯独来独往的苹果甚至还定制了很多自家专属的硬盘接口。考虑到它们跟日常使用的关系不大或者你知道了也没个卵用(因为是专属的),所以我们重点介绍的是普通人见得着的接口,如下图所示:


    硬盘常见接口及特色

    上述表格中一共列举了SATA 6Gbps、mSATA、SATA Express(以下简称为SATA E)、M.2、U.2及PCI-E接口,实际上每个接口下面通常还会有很多子类型,比如SATA硬盘还有1.8寸规格的,mSATA还有mSATA mini,PCI-E插槽除了常见的HHHL半高半长之外,还有全高全长、全高半长等等,不胜枚举,我们就选择最典型的吧。

    下面我们再详细介绍下每个接口的规格和特点。

    SATA 6Gbps接口

    SATA是硬盘接口的标准规范,实际上SATA 6Gbps接口这个说法并不规范,准确的称呼是SATA III,接口速度是6Gbps而已,只是现在大家习惯这个说法了。SATA 6Gbps接口是目前最最常见的HDD/SSD硬盘接口,大部分人现在买的硬盘都在用这种接口,接口及线缆如下所示:


    从左到右分别是主板的SATA接口、硬盘接口及线缆(点击放大)


    SATA 6Gbps接口

    作为目前应用最多的硬盘接口,SATA 6Gbps接口最大的优势就是太成熟了,6Gbps的带宽虽然比起新接口的10Gbps甚至32Gbps带宽差多了,但普通2.5寸SSD也没这么高的需求,500MB/s多的读写速度也够用了,而在HDD硬盘上6Gbps带宽远远谈不上瓶颈,谁让HDD硬盘发展太慢了,速度一直没有质变。

    当然,SATA 6Gbps也是有缺点的,它已经服役多年了,对新技术的支持是不够的,比如NVMe标准就不支持,而且体积相对比较大,不适应SSD日益小体积的发展趋势,6Gbps的带宽对新一代SSD来说也不够用了。

    mSATA接口

    既然SATA 6Gbps接口不利于SSD小型化,半高SATA设备又有点不受宠,所以针对便携设备开发的mSATA(mini SATA)接口就登场了,你可以把它看作标准SATA接口的mini版,物理接口跟mini PCI-E接口一样,所以二者容易混淆,但mSATA走的是SATA通道而非PCI-E通道,所以需要SATA主控。


    mSATA在SSD小型化之初还是很火的

    JEDCE定义了两种尺寸的mSATA硬盘规格,分为MO-300A和MO-300B,前者又分为mSATA mini和mSATA,其中mini硬盘长宽是30x26.8mm,mSATA尺寸是51x30mm,单面厚度约为4.85mm,而MO-300B一般是30x30mm,比较少见。


    标准的mSATA硬盘布局

    mSATA接口是SSD小型化的一个重要过程,不过mSATA依然没有摆脱SATA接口的一些缺陷,比如依然是SATA通道,速度也还是6Gbps,SATA接口的潜力也就是这样了,要想进一步发展还得寻找新的手段。

    M.2/NGFF接口


    M.2接口硬盘已经成为新一代高性能SSD的首选

    取代mSATA的接口是M.2接口,最初叫做NGFF,全名是Next Generation Form Factor,它可以做的比mSATA硬盘还要小巧,基本长宽只有22x42,单面厚度2.75mm,双面闪存布局也不过3.85mm厚,但M.2又有丰富的可扩展性,最长可以做到110mm,可以提高SSD容量。

    此外,M.2接口可以同时支持SATA及PCI-E通道,后者更容易提高速度,早期的M.2接口使用的是PCI-E 2.0 x2通道,理论带宽10Gbps,不过在9系及100系芯片组之后,M.2接口现在全面转向PCI-E 3.0 x4通道,理论带宽达到了32Gbps,远高于之前水准,大大提升了SSD性能潜力。

    有趣的是,厂商的M.2接口有的选择了CPU原生的PCI-E通道,有的是通过PCH南桥扩展出来的,我们之前也针对这两种方案做过测试,实测性能基本没有差异。详情可以参考:

    直的好还是弯的好?南桥M.2与原生PCI-E接口性能测试


    M.2实际上是个庞大的规范

    最后要说的是,Intel主导制定的M.2接口实际上是个庞大的总集,我们常见的M.2硬盘只是其中的一部分,根据类型和用途不同,它还有A/B/C/D/E/F/G/H/J/K/L/M之分,其中A、E两种类型常用于WiFI/BT无线模块、NFC模块、WiGig模块等,B、M可以用于SSD,而我们常见的2242/2260/2280/22110规格的M.2属于M分支的。

    PCI-E接口

    早在SATA接口的SSD发展之初,PCI-E接口的SSD就出现了,因为后者的优势实在太大了,其他SSD不论采用什么接口,都是从SATA向原生PCI-E走进,而PCI-E接口的SSD直接是一步到位,省去了中间过程。不过PCI-E硬盘最初多用于企业级市场,因为它需要不同的主控,性能高的同时成本也高了,消费级市场也没多少需求,只是这两年来PCI-E硬盘才在高端消费级市场上崛起。


    Intel 750硬盘是目前高性能PCI-E硬盘的代表

    跟显卡类似,PCI-E硬盘的规格也会根据长度、高度分为全高/半高、全长/半长等不同级别,最常见的PCI-E硬盘多是HHHL半高半长的,长度为167mm。

    PCI-E接口的硬盘速度也逐渐从当初的PCI-E 2.0 x2走向了PCI-E 3.0 x4通道,速度也达到了32Gbps,可以满足未来一段时间的使用了,而且早期PCI-E硬盘不能做启动盘的问题也早解决了,现在PCI-E硬盘已经是最为高大上的选择了,旗舰级SSD大多会选择PCI-E接口。

    SATA Express接口

    M.2接口解决了mSATA接口的后继问题,不过SATA 6Gbps接口到底应该走向何方?在6Gbps速度之后,SATA接口要想继续提高速度已经很难了,SAS接口倒是可以把接口提高到12Gbps,但那是针对企业级市场的,对原接口做了很大变动,而且后者对成本并不敏感,但是消费级市场就不一样,要考虑到现实,对此SATA-IO给出的解决方案是SATA Express(SATA E)接口。


    SATA E接口也是很多100系列主板的标配功能了

    为了提高接口带宽,SATA E接口也放弃了SATA通道,走向了PCI-E通道,他们选择的是PCI-E x2通道,具体有PCI-E 2.0 x2或者PCI-E 3.0 x2两种选择,因此就有了10Gbps以及16Gbps两种,最初是10Gbps居多,现在的主板逐渐开始提供16Gbps的SATA E接口了,因为100系芯片组的南桥通道数量大幅提升了。

    无论厂商选择PCI-E 2.0还是PCI-E 3.0方案,接口速度相对原来的6Gbps都有了明显的提升,带宽更不是瓶颈了。


    SATA E接口是2个SATA接口组合成的

    SATA E的物理接口实际上是通过SATA 6Gbps接口改造的,这有点类似SAS接口,它使用了2个SATA 6Gbps接口和一个只有4pin针脚的mini版SATA接口组成,其中小接口只能接入PCI-E线,这样做的最大好处就是保持向下兼容,因为目前SATA E硬盘的数量实在是太少太少了,或者说就没见到有几款正式商用的,搞成向下兼容的接口,SATA E至少还可以当成2个SATA 6Gbps接口使用,没设备用也不会浪费。


    SATA E接口的数据线

    SATA E标准推出有2年时间了,不过就目前的情况来看SATA E普及之路还非常遥远,唯一明智的就是向下兼容了SATA 6Gbps接口。

    U.2/SFF-8639接口

    SATA E接口取代SATA 6Gbps有点不靠谱,不过我们还有另一个选择,那就是U.2接口,它之前叫做SFF-8639,今年的台北电脑展上SF-8639接口改名为U.2接口,跟目前的M.2接口对应起来了,看这意思是希望在台机领域复制M.2接口在移动市场的成功。

    U.2接口跟SATA E接口的思路差不多,都是尽可能利用现有的物理接口,但接口带宽更快,从PCI-E x2变成了PCI-E 3.0 x4,此外还增加了许多新协议支持,比如NVMe,这些都是SATA E接口不具备的(U.2其实才是SATA E的完全体)。


    U.2接口规范

    U.2的设备端接口融合了SATA及SAS接口的特点,中间用针脚填满了SATA接口留下的空缺,并预留了L型防呆设计,所以可以兼容SATA、SAS及SATA E规范,主板那一端则是mini SAS(SFF-8643)接口,设备端的U.2线则是一端接在SATA电源上,一端接在U.2硬盘的数据口上。


    主板上的U.2接口


    U.2接口的Intel 750硬盘及U.2线(来源于Anandtech网站

    U.2接口有很多优点,接口带宽达到了32Gbps,支持NVMe协议,甚至供电能力也提高了,这都有助于提高SSD性能,但U.2不好的地方在于它依然是新兴事物,很多主板目前并没有U.2接口,而且U.2接口的消费级硬盘少的可怜,目前正式开卖的也只有Intel的750系列。


    通过U.2转接卡可将U.2硬盘当成M.2硬盘使用

    如果想在普通主板上用U.2硬盘,那么最好的选择是U.2转M.2转接卡,华硕、微星、华擎都出过这样的小配件,支持U.2转为M.2接口,只要M.2接口也是32Gbps带宽的,这种转接是不会有性能损失的。

    总结:

    这么多接口,到底谁能主宰浮沉?小编在每个接口的介绍中都加入了自己的点评,SATA 6Gbps规格上已经落伍,但廉颇岁老,吃饭还是可以的,普通用户对性能的要求谈不上苛刻,SATA 6Gbps很长一段时间内都将是最主要的选择。

    mSATA不用说了,已经被淘汰了,M.2接口现在风头最劲,不仅在移动平台占据主要位置,随着32Gbps的M.2接口在100系主板上的普及,它在桌面平台也越来越流行。

    PCI-E显卡虽然要占据一个显卡插槽位,但它的优势非常明显,对主板没有特殊要求,在高端市场上依然会占有一席之地。

    SATA E接口未老先衰,到今天为止只剩下尴尬了,小编对这个接口一点也不看好,恐怕它等不到自己的春天了。

    U.2接口各种高大上,不论性能还是新技术支持都走在了前列,它被众人看好会成为SATA 6Gbps接口之后的新王者,不过小编可没这么乐观,私以为U.2接口还缺少关键吸引力,现在主板的支持力度还是太小了。

    如果U.2与M.2接口只能有一个胜出,小编认为M.2接口优势更大,因为现在的M.2接口速度和技术都不输U.2接口,厂商的支持力度更高,而且M.2硬盘直接安装在主板上,不需要2.5寸硬盘位,也少了理线的麻烦。其潜在的缺点在于硬盘容量可能比不上U.2硬盘,毕竟体积小很多,但以目前的SSD价格来看,这根本不是问题。

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    已有 36 条评论,每一条合规评论都是对我们的褒奖。
    • Norge博士 2017-06-02 08:54

      接口演进:

      (1)SATA III~SATA Express~U.2

      (2)m SATA~M.2

      (3)PCI-E

      性能:PCI-E > U.2 > M.2

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      38#

    • s.l初中生 2016-01-19 18:55

      好文, 来顶

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      37#

    • 游客 2016-01-16 02:39

      请教大家两个问题
      1,nvme控制器是不是都是集成在ssd上的,另一头只需要和操作系统的nvme驱动通信就行了?所以主板上(包括pch中)不需要存在和nvme相关的硬件或者说支持,只需要主板的bios支持就可以了?
      2,一块pcie 3.0 x4的ssd(现在速率一般2GB/s),当它和内存读写数据的时刻,是不是dmi 3.0(带宽4GB/s)通道就整个被占用了,pch下挂的其它设备在同一时刻没法用dmi通道了?

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      36#

    • monomania研究生 2016-01-15 15:38

      超好的文章啊…这就是我爱超能的原因!支持

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      34#

    • 游客 2016-01-15 13:48

      Devils 大学生

      你再看看,倒数第二句,肯定是反了的 。。。
      2016-01-15 10:01
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    • 最后一段第一句中的“而且U.2硬盘直接安装在主板上,不需要2.5寸硬盘位”这个“U.2”肯定是错了。

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      33#

    • skycham大学生 2016-01-15 12:10

      bolvar 终极杀人王

      是有个打错的。。。之前还以为是把意思表达反了,原来是把一个M.2打错成U.2了。
      2016-01-15 11:32
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    • 勘误:M-SATA那部分,“JEDCE”应该是“JEDEC”。

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      32#

    • bolvar终极杀人王 2016-01-15 11:32

      Devils 大学生

      你再看看,倒数第二句,肯定是反了的 。。。
      2016-01-15 10:01
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    • 是有个打错的。。。之前还以为是把意思表达反了,原来是把一个M.2打错成U.2了。

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      31#

    • Devils大学生 2016-01-15 10:01

      bolvar 终极杀人王

      确认了下没说反。
      2016-01-14 16:39
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    • 你再看看,倒数第二句,肯定是反了的 。。。

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      30#

    • NISIZHIZHU一代宗师 2016-01-15 09:45

      恩,看完了,安心了

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      29#

    • 游客 2016-01-15 09:23

      SATA-E就是一个悲剧的存在,SATA宝刀未老,后面M.2,PCI-E又以更强势的姿态杀上来了,它被夹在中间,还未发力就已老去,唉

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      28#

    • 游客 2016-01-15 09:19

      游客

      如果U.2与M.2接口只能有一个胜出,小编认为M.2接口优势更大,因为现在的M.2接口速度和技术都不输U.2接口,厂商的支持力度更高,而且U.2硬盘直接安装在主板上,不需要2.5寸硬盘位,也少了理线的麻烦。其潜在的缺点在于硬盘容量可能比不上U.2硬盘,毕竟体积小很多,但以目前的SSD价格来看,这根本不是问题。
      2016-01-14 15:28
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    • 小编说错了

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      27#

    • 游客 2016-01-14 22:54

      sata3还是无可取代,至少是现在,其他接口的SSD,除了跑分,实际用起来真的没什么区别

      支持(3)  |   反对(1)  |   举报  |   回复

      26#

    • yyprkk教授 2016-01-14 22:32

      学习了。以前完全不懂,现在,,还是不懂,但最少能有个印象了,收藏收藏。

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      25#

    • ccen3020研究生 2016-01-14 20:53

      鱼有七秒记忆不是谣传么……

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      24#

    • 游客 2016-01-14 20:34

      “而且U.2硬盘直接安装在主板上,不需要2.5寸硬盘位,也少了理线的麻烦”主语应该是M.2,小编

      支持(4)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      23#

    • skycham大学生 2016-01-14 19:44

      勘误:M-SATA那部分,“JEDCE”应该是“JEDEC”。

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      22#

    • skycham大学生 2016-01-14 19:36

      有个问题,技嘉 Z170N-WiFi 带了两组SATA-E,然后我在淘宝上看到了SATA-E转接 SFF-8639的转接线。我就在想能不能把Intel-750(SSF-8639版本,非PCIE版本) 用到这组接口上。我咨询了技嘉的官方技术支持,他们回复说是理论上可用,但是没有测试。请问有哪位知道这可行吗?

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      21#

    • 游客 2016-01-14 19:27

      m2问题太多了,随便说两个忍不了的。m2插槽位置不是在cpu插槽旁边就是在显卡插槽旁边,装高性能主机散热会很糟糕。三星950的评测显示,这种高速ssd对散热要求很高,稍有不慎就降速,512g版本因为散热问题很难全速运行。再有一个m2插槽没法插英特尔750,750带有重要的断电保护功能,这要求ssd要插一堆电容,m2插槽空间不够啊。

      支持(2)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      20#

    • 游客 2016-01-14 17:49

      SATA E简直笨死了,好像被打回到了IDE接口时代……

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      19#

    • wcukewa大学生 2016-01-14 17:48

      我记得几年前intel推U.2是为了服务器市场。因为U.2可以很容易热拔插。而且U.2的设计明显可以比较容易兼容很多blade server(刀片服务器)。

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      18#

    • wx8600博士 2016-01-14 16:48

      我觉得U.2可以作为SATA的高性能替代,M.2比较接近mSATA(

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      17#

    • bolvar终极杀人王 2016-01-14 16:42

      游客

      M.2 比 U.2 优势更大我个人不太赞同,毕竟M.2散热是个问题,DIY的板子 M.2接口都位于显卡附近,m.2 ssd自身热量散步去在加上显卡的烘烤,掉速。。。
      2016-01-14 16:24
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    • 高性能SSD的发热确实有一定影响,不过这对U.2硬盘来说也是一样的。至于显卡发热带来的二次影响,这个还得看主板的M.2位置了。

      不管怎样,我的观点还是不变的,还是认为M.2比U.2接口前途更好,简洁方便,无需理线已经够吸引我了。

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      16#

    • bolvar终极杀人王 2016-01-14 16:39

      游客

      最后一句话是不是说反了?U.2?还是M.2?
      2016-01-14 15:28
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    • 确认了下没说反。

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      15#

    • 游客 2016-01-14 16:34

      游客

      mSATA还没淘汰,像技嘉BRIX和薄型ITX还会用到。淘汰的应该是SATA-E,到目前为止一个硬盘都没见到。
      2016-01-14 14:50
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    • 关键是M.2比mSATA更薄,而且尺寸更灵活,性能也更好(当然两边都是装在主板上,这个打平),所以更有竞争优势。

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      14#

    • JaxonLau一代宗师 2016-01-14 16:33

      反正不会有质变了 4K不会有多大提升 价格降下来才是王道
      1T SSD卖500了 那速度就是浮云

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      13#

    • vigo93教授 2016-01-14 16:30

      而且U.2硬盘直接安装在主板上,不需要2.5寸硬盘位,are u sure?

      支持(0)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      11#

    • 游客 2016-01-14 16:28

      厂商的M.2接口有的选择了CPU原生的PCI-E通道,有的是通过PCH南桥扩展出来的,我们之前也针对这两种方案做过测试,实测性能基本没有差异



      不是接在CPU原生的PCI-E通道做启动盘会有问题吧,如果真是这样那么差异就成重大化而不是跑分差别不大了

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      10#

    • 游客 2016-01-14 16:24

      M.2 比 U.2 优势更大我个人不太赞同,毕竟M.2散热是个问题,DIY的板子 M.2接口都位于显卡附近,m.2 ssd自身热量散步去在加上显卡的烘烤,掉速。。。

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      9#

    • 游客 2016-01-14 16:21

      主图好评 good good good

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      8#

    • beijie博士 2016-01-14 16:00

      推M.2才好嘛,笔记本扩容会好买的多

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      7#

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