电子技术与软件工程
Electr o nic Tech n o l ogy&Software Eng i neering
电子技术
马伟强
(河南应用技术职业学院信息工程学院河南省郑州市450042)
摘要：本文首先列出了当前常见的固态硬盘接口类型，接着就不同接口类型的固态硬盘性能特点进行了详细阐述，使大家能够深入了解目前市场出现的不同尺寸、不同接口、种类繁多的固态硬盘的性能特点，以便大家在购买固态硬盘针对自己实际需求进行更好的选择。
关键词：固态硬盘；SATA;mSATA;M.2;SATA Express;SAS;PCI-E;U.2
固态硬盘，简称SSD(Solid State Disk或Solid State Drive)是采用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘，自第一款固态硬盘出现至今30多年来，人们为了得到体积小、传输速率更快的固态硬盘，对固态硬盘的制
作工艺及接口标准进行了不断的尝试和更新。固态硬盘的尺寸从传统的2.5寸发展到目前只有一个硬币大小。重量从原来250克以上发展到目前小于10克，接口种类从传统的SATA⑴接口，发展到mSATA,M.2叫SATA Express,SAS,PCI-E,U.2接口。本文着重从固态硬盘接口分类及不同接口固态硬盘的特点进行详细分析。
1固态硬盘接口分类
目前市场上常见的固态硬盘接口分类如表lo
表1列出的固态硬盘常见接口中SATA是最常见的固态硬盘接口，mSATA、M.2接口的固态硬盘体积小、重量轻，笔记本电脑常用。SATA Express接口的固态硬盘使用不多。SAS接口硬盘多于企业级(服务器)硬盘接口，PCI-E131固态硬盘类似显卡需要插入主板插槽使用。U.2接口可支持多种型号固态硬盘，下面就各种固态硬盘接口及特点进行详细说明。
2SATA接口
SATA接口，简称串口，一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口。SATA接口支持热插拔，传输速度快，是当前大多数机械硬盘和固态硬盘的主流接口。SATA接口按照连续串行的方式传送数据，每次传送1位数据。与老式IDE接口相比SATA接口的针脚数目大幅减少，传输速度快、效率高。SATA四根连
线分别连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据，这样的架构减少了系统能耗和系统复杂性。目前SATA固态硬盘盘体尺寸为2.5寸，长度有半高、全高二种。SATA接口是使用最广的硬盘接口，SATA接口的版本标准也在不断更新。目前最新的是Serial ATA Revision3.4Specification14^
3mSATA接口
mSATA是mini-SATA的简写，又称迷你版本SATA接口，mSATA接口固态硬盘，体积更小，重量更轻，多用于笔记本电脑，新的台式机主板也会提供这种接口。mSATA⑸接口固态硬盘长度有两种，一种是全高尺寸M50mSATA和半高尺寸M30mSATA的。固态硬盘mSATA接口的推出是固态硬盘(SSD)小型化的一个重要过程。该接口有52个引脚，硬盘正面引脚单数1、3到51，硬盘背面引脚双数2、4到52。
4M.2接口
M.2接口，是一种替代MSATA新的接口规范，M.2接口固态硬盘尺寸更小，传输性能更高。M.2接口有两种类型：Socket2(B key-ngff161)和Socket3(M key-nvme pl)。
M.2Specification Revision1.0标准中M.2SSD主要有四种尺寸：
(1)2242宽度22mm，长度42mm,key位B和M；
(2)2260宽度22mm，长度60mm：key位M；
(3)2280宽度22mm，长度80mm.key位B和M；
(4)22110宽度22mm，长度110mm,key位B和M。
M.2固态硬盘Socket2(B key-ngff)接口和Socket3(M key-nvme)固态硬盘接口不同在于Socket2(B key-ngff)接口使用是SATA协议，接口针脚处有两个凹，三段金手指；Socket3(M key-nvme)接口使用NVME协议则是一个凹，两段金手指。同样是M.2接口NVME协议接口固态硬盘传输速度更快。
5SATA Express接口
SATA Express接口，简称SATAE接口，其接口由一字排开的三部分组成，包括两个SATA3接口和一个4pin针脚的mini版SATA专用接口。该接口能兼容SATA标准的老硬盘。目前市场上
固态硬盘接口
SATA
mSATA
M.2 SATA Express
SAS
PCI-E
U.2表1：固态硬盘常见接口分类表
接口特点
SATA协议有不同版本
M30msata、M50msata
Socket2(B key------ngff)和Socket3(M key------nvme)
SATA+PCI-Express的混合体
与SATA接口兼容
PCI-E固态盘使用PCI-Express总线与主板通信
别称是SFF-8639
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SATA-Express接口固态硬盘很少见，该接口可通过数据转接线实现与其他接口转换。
6SAS接口
SAS接口即串行连接SCSI接口，SAS的接口看起来和SATA 类似，但SAS具有良好的兼容性。SAS接口可以连接双端口、高性能的SAS驱动器，也可以连接高容量常见的SATA驱动器。SAS 支持3种类型协议，根据连接的设备使用相应的协议进行数据传输。其中传统的串行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，该协议使得该接口支持传统SCSI硬盘；SATA通道协议(STP)用于SAS和SATA之间数据的传输，使得SAS接口可已实现SAS接口和SATA接口兼容。在上述3种协议的支持下，SAS接口设备和SATA接口设备以及部分SCSI设备可以互相支持兼容传输数据。SAS接口既支持机械硬盘(一般为高速机械盘)又支持固态硬盘，SAS硬盘多属于企业级(服务器)用硬盘。
SAS接口和SATA接口类似，区别就在于中间是否存在缺口。SATA接口，信号区和电源区之间是分离的，中间存在缺口。SAS 接口中间没有缺口，并且在此基础上增加了一组传输信号。这组新增加的信号是用来实现SAS双端口功能的。SAS硬盘驱动器的接口，其规范是FF-8482叫它采用硬键锁定式设计，以防止SAS插到SATA驱动器系统中。
7PCI-E接口
PCI-Express是一种高速串行计算机扩展总线标准。PC1-E总线将替代旧的PCI,PCI-X和AGP总线标标准。
PCI-E X16插槽分为前后两部分，短的插槽部分有22根针脚，主要用于供电，长的插槽142根，主要用于数据传输。PCI-EX16插槽全长89mm,164根针脚。PCI-E xl64-：要用于对传输速度要求较高的显卡以及RAID阵列卡等，这个插槽拥有优良的兼容性，可以向下兼容xl/x4/x8级别的设备。
PCI-E x8插槽全长56mm，有98根针脚，多数位于第二条和第三条。
PCI-E x4插槽或者用于PCI-E SSD固态硬盘，或者是通过PCI-E转接卡安装的M.2SSD固态硬盘。
PCI-E xl插槽的长度最短。PCI-E xl插槽主要用途是用于插入独立网卡、独立声卡、USB3.0/3.1扩展卡等。PCI-Exl是用来替代原来的PCI设备的，PCI-E固态硬盘要插入PCI-E插槽，因PCI-E 固态硬盘高速
读写时会发热，-般会加散热板。为了更高的兼容各类硬盘，市场推出了固态硬盘转接卡M.2(NGFF、NVME)和PCIE互相转换。
8U.2接口
U.2接口即U.2SFF-8639[9]接口，U.2接口是一种是一款68针驱动器接口，特是高速低延迟低功耗，具有更高的信号质量，可支持12Gb/s SAS和Gen3x4PCIe或PCI Express NVMe o U.2接口可以集成到多个驱动器的线路板上，也可以集成到单个驱动器“T-Card”适配器上。这种接口可以支持多端口SAS，最多4个Lane的PCIE总线。
U.2接口主机端(HOST)和设备端(DEVICE)接口有所不同，主机端体现为mini SAS(SFF-86431101)接口，设备端包含电源接头及U.2硬盘的数据接口，U.2的固态硬盘接口接兼容SATA、SAS 及SATA E规范。U.2接口的最大特就是支持NVME标准协议，高速低延迟低功耗，带宽走PCI-E3.0x4o
ssd固态硬盘安装目前，在U.2SFF-8639接口基础上又推出了SFF-TA-1001 1111接口称为U.3接口，SFF-TA-1001接口兼容SAS/SATA/NVMe SSD，支持NVMe1.4协议，最高PCIe4.0x4通道、并可选PCIe 2x2、1x4通道配置，与传统8639单端口不同,SFF-TA-1001U.3接口，支持单端口和双端口可靠性和冗余性更佳。
9结束语
为了使用户在不拆机的情况下，能够确认自己硬盘的接口、传输速率等各项详细指标，推荐大家使用二款硬盘测试软件，HDTune硬盘测试软件和CrystalDisklnfo硬盘驱动器状态监视程序。通过运行软件可以看到硬盘序列号、接口、传输模式、传输速率等各项指标。目前市场上使用最多的是SATA固态盘，笔记本电脑固态硬盘多使用mSATA、M.2接口。当前新推出的电脑主板支持多种硬盘接口，不同类型接口的固态硬盘还可通过各种转接卡、连接线进行接口转换。
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作者简介
马伟强(1975-)，男，河南省偃师市人.硕士学位，副教授.研究方向为计算机硬件、计算机编程.
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