固态硬盘接口分类及特点分析

电子技术与软件工程

Electr

onic

Tech

no

logy

&

Software

Eng

ineering

电子技术

Electronic

Tech

no

logy

固态硬盘接口分类及特点分析

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

Specification

14

^

3

mSATA

接口

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

mSATA

是

mini-SATA

的简写

，

又称迷你版本

SATA

接口

，

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

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

。

mSATA

⑸接口固态硬盘长度有

原来

250

克以上发展到目前小于

10

克，

接口种类从传统的

SATA

⑴

接口

，

发展到

mSATA,

M.2

叫

SATA

Express,

SAS,

PCI-E,

U.2

两种

，

一种是全高尺寸

M50

mSATA

和半高尺寸

M30

mSATA

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

。

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

4

M.

2

接口

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

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

：

Socket

2

(B

用

。

SATA

Express

接口的固态硬盘使用不多

。

SAS

接口硬盘多于企

key-ngff

161

)

和

Socket

3

(

M

key-nvme

pl

)

。

M.2

Specification

Revision

1.0

标准中

M.2

SSD

主要有四种尺寸

：

业级(服务器)硬盘接口

，

PCI-E

131

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

。

(

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

；

2

SATA

接口

(4)

22110

宽度

22mm,

长度

1

10mm,

key

位

B

和

M

。

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

M.2

固态硬盘

Socket

2

(B

key-ngff)

接口和

Socket

3

(M

key-

nvme)

固态硬盘接口不同在于

Socket

2

(B

key-ngff)

接口使用是

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

SATA

协议

，

接口针脚处有两个凹

，三段金手指；

Socket

3

(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

。

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

5

SATA

Express

接口

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

Revision

3.4

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

表

1

：

固态硬盘常见接口分类表

固态硬盘接口接口特点

SATA

mSATA

SATA

协议有不同版本

M30

msata

、

M50

msata

Socket

2

(B

key------

ngff)

和

Socket

3

(

M

key------

nvme)

M.2

SATA

Express

SAS

SATA

+

PCI-Express

的混合体

与

SATA

接口兼容

PCI-E

U.2

PCI-E

固态盘使用

PCI-Express

总线与主板通信

别称是

SFF-8639

93

电子技术

Electronic

Technology

电子技术与软件工程

Electronic

Technology

&

Software

Engineering

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

。

主机端体现为

mini

SAS

(SFF-8643

1101

)

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

接口的最大特色就是支持

NVME

标准协议

，

高速低延迟低功耗

，

带宽走

PCI-E3.0

x4o

6 SAS

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

目前

，

在

U.2

SFF-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

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

SSD,

支持

NVMe

1.4

协议

，

最高

PCIe

4.0

x4

通道

、

并可选

PCIe

2x2

、

1x4

通道配置

，与传统

8639

单端口不同,

SFF-TA-1001

U.3

接口，

支持单端口和双端口可靠性和冗余性更佳

。

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

。

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

、

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

。

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

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

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

。

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

参考文献

到

SATA

驱动器系统中

。

[1

]

Ser

i

a

1

ATA

Interna

t

iona

1

Organiza

t

i

on:

Serial

ATA

7 PCI-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

。

Revision

3.

0

[S]

.

June2,

2009.

Gold

Revision.

[2]

李燕.揭秘

SATA3

和

M.2

型固态硬盘存储技术

[J].

计算机与

网络

,2017,

43

(23):

32-33.

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

[3]

陈沪娟.固态硬盘管理问答

[J]

.

网络安全和信息化

，

2019

(03):

165-170.

[4]

Ser

i

a

1

ATA

Internat

iona

1

Organizat

ion:

Serial

ATA

插槽全长

89mm,

164

根针脚

。

PCI-E

xl6

4-

：

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

。

Revision

3.

4

[S]

.

February

2016.

Gold

Revision.

[5]

王伟.硬盘接口及

SSD

升级研究

[J],

科技创新导报

,2017,

PCI-E

x8

插槽全长

56mm,

有

98

根针脚

，

多数位于第二条和

第三条

。

14

(26):

123-124.

[6]

王健.超高速存储深度解读

SSD[J].

电脑爱好者

，

2019(4):4-

13.

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.2

SSD

固态硬盘

。

[7]

王爱梅

，

胡泽志

.NVMe

SSD

硬盘的弹出状态指示的方案

[J].

电子技术与软件工程

,

2019(15):

116-117.

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

、

USB

3.0/3.1

扩展卡等。

PCI-Exl

是用来替代

[8]

SFF

Committee

SFF-8482:Specification

for

Serial

原来的

PCI

设备的

，

PCI-E

固态硬盘要插入

PCI-E

插槽

，

因

PCI-E

Attachment

2X

Unshielded

Connector

[S]

.

Rev

2.5

August

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

31.

2018.

[9]

SFF

Commi

t

tee

SFF-8639:

Specification

f

or

Muit

i

f unct

ion

PCIE

互相转换

。

8

U.2

接口

U.2

接口即

U.2

SFF-8639[9]

接口，

U.2

接口

是一种是一款

68

针驱动器接口

，

特色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

Gen3

x4

PCIe

或

PCI

Express

NVMe

o

U.2

接

6X

Unshielded

Connector

[S]

.

Rev

2.

1

May

26.2017.

[10]

SFF

Commi

t

teeSFF-8643:Spec

i

f

icat

ion

for

Mini

Multi

lane

4/8X

12

Gb/s

Unshielded

Connector

(HD12un)

[S]

.

Rev

3.5

September

22.2014.

[11]

SFF-TA-1

001

Spec

i

f

i

ca

t

i

on

for

Un

iversa

1

x4

L

i

nk

Def

ini

t

ion

for

SFF-8639

[S]

.

Rev

1.

1

May

28.2018.

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.

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

，

94