硬盘中的常见接口类型及特点介绍

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，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，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中重要的部件之一，杯具的是硬盘还往往是拖累系统的一部分，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，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。
　　作为目前应用多的硬盘接口，SATA 6Gbps接口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。
　　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
　　取代mSATA的接口是M.2接口，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，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
　　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。
　　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，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。
　　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，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，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。
　　U.2接口的Intel 750硬盘及U.2线
　　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。
　　如果想在普通主板上用U.2硬盘，那么的选择是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主要的选择。
　　mSATA不用说了，已经被淘汰了，M.2接口现在风头劲，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，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。