一文看懂固态硬盘的主流接口SATA和PCIe

目前，根据系统应用性能要求的不同，固态硬盘提供了很多接口选择，比如，常见的接口有SATA(Serial ATA), FC(Fibre Channel), SAS(Serial Attached SCSI), ATA/IDE以及PCIe. 要问最流行的接口当然是SATA和PCIe接口了。

SATA接口

SATA接口其实是PATA(Parallel ATA)接口的进化版本。PATA是并行接口，而SATA是串行接口。SATA接口比PATA接口有优势的地方主要包括：本地热数据交换，以及借助IO队列协议实现更快的数据传输。此外，由于将传输模式有慢的ATA转向更快的AHCI，SATA协议引入了更多先进的功能。比如，队列化Trim命令，原生命令队列NCQ，以及同一物理接口的热插拔。自2003年引入SATA之后，已经发展了三代，传输速度也有1.5Gb/s上升至6.0Gb/s, SATA 3.0是SATA 1.0的四倍。

PCIe接口

PCIe是一种高速串行计算机扩展总线标准，与SATA相比，具有很多改进的地方，比如更高的最大系统总线吞吐量，较少的IO引脚数，更小的物理占位面积和更好的总线设备性能扩展。PCIe总线是高速差分总线，采用端对端的数据传输方式。随着PCIe技术不断发展与进步，目前市场上应用最多的还是2015年发布的PCIe Gen3。在今年6月份的时候，PCIe Gen4已经发布，还没有大批量应用在市场上。Gen3与Gen4除了带宽的翻倍之外，与Gen1/Gen2有个很大的不同，采用的是128/130b的数据编码。而Gen1/Gen2则采用的是8/10b的数据编码。应用过程中要注意这个不同点。

两个设备之间的PCIe链路由一个或多个通道(也称为Lane)组成，它们是由两个差分信号对组成的双通道通道。如下图所示，发射端和接收端是两组差分信号，采用差分信号进行数据传输的目的就是抵消信号传输过程中的干扰。不管传输中对信号的应该是正还是负，一概不用操心，我们只要关注两根差分信号之间的差值即可。因为即使有信号干扰，那肯定是对两根差分信号都有干扰，而我们关心的是差值，干扰自然就抵消了。举个简单的例子，假设没有干扰的心情下是A-B=1, 那有干扰的情况下则为(A+1)-(B+1),仍然等于1.这个很好理解吧。

物理PCIe链路可能包含1到32个通道。 PCIe接口具有聚合多个独立通道以形成单个链路的能力。 例如，可以组合两个单通道（x1）以形成能够传输单个通道的带宽的双倍的单个链路。 同样地，可以形成x4或x8通道。 下图是具有不同通道及其相关带宽的PCIe连接器的示例。