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2024年5月8日发(作者：)
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
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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
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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
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