你都用过的话算我输！硬盘接口大盘点！

你都用过的话算我输！硬盘接口大盘点！

硬盘接口是计算机硬件中的重要组成部分，它的发展历程见证了存储技术的进步。从早期的PC总线到现在的PCIe，各种接口技术各有优劣。本文将为您详细介绍这些硬盘接口的技术特点和发展历程。

PC总线

想不到吧，最古老的PC总线也算是硬盘接口。当年的硬盘并非IDE，而是硬盘盘体和控制板分离，控制板插在PC总线（后来发展成“黑长直”的ISA总线）上，通过一大堆连接线连接到硬盘本体上。当年的硬盘只有几MB，价格还十分昂贵，配置也极其麻烦，所以这种带卡的模式很快就淘汰了。

PATA

PATA，或者简称ATA，它的另一个称呼更有名，叫IDE。然而，IDE这个名字不是接口的名字，而是Integrated Drive Electronics，意思是将电路集成进磁盘驱动器内，这样安装比较方便。所以，SATA硬盘也是IDE。然而IDE这个叫法真的太普遍了，大多数人都用IDE来代指PATA，所以很多人也就将错就错了。

IDE也指传统硬盘的工作模式，对应的是AHCI。AHCI技术更先进，支持热插拔、NCQ、TRIM等高级特性，而且速度更快，尤其对于固态硬盘而言更为重要。总之一句话，如果用SATA硬盘，老电脑（大概以十二年前为界）装系统之前，进BIOS里把AHCI打开，然后再装系统。如果装完系统之后还是IDE模式，尽量不要改了，因为可能会进不去系统（如果看起来实在是膈应的话可以小心地尝试网上的办法）。但是XP等老系统用户不要用AHCI，因为XP不支持AHCI，装完肯定蓝屏。

上图中，左面的两个是硬盘和光驱用的PATA，而右面那个极其相似的是软驱接口。

PATA接口是用40针连接器连接的，因为是并行单端接口。连接线很宽，带状的，一个接口可以带两个设备，一主一从，一般优先从主盘启动。比较牢固，插拔很吃力，而且带状的连接线对于机箱风道来说是很麻烦的。针状的接口也容易损坏(尤其是笔记本用的44针ATA接口)。速度从最初的3.3MB/s（PIO）到最终的133MB/s（UDMA6），而CF卡（可以看作是PATA接口的微型固态硬盘）则有166MB/s的UDMA7标准。

(并行接口的传输速度经常是以字节Byte为单位的)

因为各种缺点，而且并行端口提升速度遭遇瓶颈，所以SATA出现了。

SATA

SATA就是Serial ATA，串行的ATA。然而区别实在太大的，供电不同了(很宽的15引脚供电口，然而实际上就是5根线，黄色的是+12V、红色的+5V、橙色的+3.3V、黑色的2根地线，一根线3个引脚而已，台式机硬盘只需要5V和12V供电，对于笔记本硬盘、家用SSD而言一般只要5v供电)，SATA数据接口小了好多倍(7根连接线，还是触点式的)。速度是1.5/3/6Gbps(转换成GB/s需要除以10，因为SATA是8b/10b编码)，半双工。一般我们见到的都是3/6G的版本，也就是常说的SATA2/SATA3（SATA3G/SATA6G）。这样的速度对于机械硬盘而言绰绰有余，对于早期的和低端的固态硬盘也是足够的。在AHCI模式下支持热插拔（但是不建议，因为一般的SATA要尽量减少插拔，避免损坏）。

后来的SATA3.3标准去掉了3.3V供电，用这个电源引脚来控制硬盘休眠，但是也带来了SATA3.3企业级硬盘在普通的家用电源上无法工作的问题，解决方法就是使用不带3.3V供电的SATA供电线，很多大品牌的模组电源都会附带的，如果没有的话去买一条大4-pin转SATA供电也是可以的。

mSATA

是个鸡肋玩意儿。就是把SATA变小了，可以插在主板上了，为小尺寸固态硬盘设计的。看上去接口和mini PCI-E极其相似，然而实际定义上完全不同。供电是3.3V的。速度还是6Gbps。而且产品价格比较高，设计偏小则限制了容量和性能，已经被逐渐淘汰，早年间是“超极本”的标配，现在主要出现在工控等领域中。

SATA-Express

没想到的是，它比mSATA还鸡肋。

为解决SATA带宽只有6Gbps而准备的，然而失败至极。之前SATA-E使用PCIe 2.0x2，也就是双向都是1GB/s，8Gbps(宣传是10Gbps，实际上应该是10GT/s，因为PCIe2.0是8b/10b编码，10位数据中只有8位是有效的)，提升了一些。然而，SATA-E接口非常的宽，因为一个SATA-E需要占用2个普通的SATA接口和一个额外的接口，所以线的数量异常多(有种PATA的大排线诈尸了的感觉)，连接线也比较贵，却还不带供电。而占用了两个SATA接口(也就是2个6Gbps)和一个额外的接口的结果就只有8Gbps，根本没有提高多少。当然，因为是PCIe的，所以支持全双工(SATA是半双工)，适合SSD，但是单向速度还是不够快。所以，支持这个坑爹玩意儿的设备很少，Z87主板只支持1个，而支持这个接口的硬盘几乎没有。只能说，玩脱了。现在也有支持PCIe 3.0通道的SATA-E了，然并卵，没有设备，只能靠向下兼容来维持存在感。

PCIe

既然PCIe比较好，直接用不就完了！所以有一些PCIe接口的SSD，像显卡一样插在主板上，固定在机箱扩展槽位。比如英特尔750的PCIe版。因为是PCIe的，所以有些产品支持NVMe（也有一些上古型号支持AHCI协议的），所以速度可以非常快。当然，丧心病狂一些，直接加到16通道的PCI-E3.0也是可能的，虽然现在不存在，但是已经有相关的转接卡在卖了（大概就是组RAID0）。

m.2（NGFF）

比较复杂一些。以最常见的硬盘用的m.2为例，有SATA3的，6Gbps（M+B KEY），也有PCI-E2.0 x2的（也是M+B KEY），当然现在主要是PCIe3.0 x4的（只有M KEY）。宽度都是22毫米，长度也有很多种，型号2230/2242/2260/2280都有，甚至还有110毫米长的，当然2280最理想，大小合适，也能容纳更多的闪存颗粒，提高性能。现在的高端m.2固态硬盘基本都支持NVMe，比如早年间的三星SM961的顺序读取速度轻松突破2000MB/s，写入也在1300MB/s以上，现在的PCIe Gen5 SSD更是达到了14GB/s的极速，这是SATA下难以想象的。而且NVMe的低延迟、大队列深度等优势也很有作用。

U.2/U.3

这个像美国的高空侦察机名字的接口的确有些科幻。主板侧接口是SFF8643，和miniSAS相同(当然硬盘那边还是扁平的SFF8639），当然我们家用用户最常用的还是转接卡，直接插到主板上，稳定性杠杠的！

相比m.2，U.2的优势是更大的体积带来的更好的散热和更大的容量，当然这些家用都不敏感。

U.2前几天挺火的，因为有各种“大船”，现在随着大船的不靠谱被发现，以及m.2家用盘的廉价，“大船”货越来越不吃香，企业级也有了更多的选择。

U.3是U.2的改进版，将原来独立存在的向下兼容SAS的引脚整合到PCIe的引脚中，如果只用PCIe的话，U.2和U.3是完全兼容的。

EDSFF

多见于企业级SSD产品，其实也是PCIe，只不过形态更加多样化，也支持更高的速率，例如PCIe X8。

E1.S比m.2大一些，大多数带散热片，因为它真的很热。因为更大，所以容量比m.2也更大，散热也因为散热片而更好。

E1.L和E1.S宽度相同，也是1U宽度，但是长度非常惊人，达到318.75毫米，所以容量会更大。这个形态的硬盘发展自原来英特尔的“实验品”Ruler。

E3.S要更宽，体积和2.5寸盘不相上下，也就是和U.2/U.3盘相仿了。

SCSI

这不是专门的硬盘接口，而是通用接口，当然可以连接硬盘，也可以连接扫描仪等设备。特点是速度快、CPU占用少，技术先进，并行连接，通常SCSI接口需要专门的扩展卡来控制，这样的扩展卡通常有一个独立的CPU（所以成本很高）。因为这些优势，所以被用于高端工作站和服务器等领域。然而，价格太高，一般用户根本用不起，所以就只能选择便宜的PATA了。现在已经被淘汰。

SAS

就是串行连接的SCSI，接口在外形上和SATA相似，比SATA多几条线，而且SAS的控制端(也就是主板那边)向下兼容SATA(大材小用了)。SAS支持全双工，而且支持原来SCSI的高端技术，所以价格昂贵，但是速度比较快(因为可以几乎无视成本问题)。一些万转的机械硬盘一般都是SAS的。SAS接口实在太高端，所以大部分主板都不支持，大多数都出现在一些价格2000以上的RAID卡上。

eSATA

本来是一个不错的接口，但是很悲剧。SATA3的速度比较快，要是只看单向速度的话超过USB3.0的5Gbps，即使是SATA2也够大多数HDD使用了，所以非常适合移动硬盘来使用，因为大多数硬盘本身就支持SATA，而eSATA就是SATA的加固版，可插拔次数更多，在AHCI下支持热插拔。然而，最初的版本没有设计供电，还要外接供电。结果，eSATA就悲剧了，几乎没有设备支持。后来终于智商上线了，设计了Power eSATA，带供电了，还可以兼容USB3.0接口，然而并没有用，因为USB接口已经很强了，无论是速度还是供电都不是短板。结果，SATA在自己最专业的硬盘领域惨败。

USB

虽然不是专门为硬盘准备的接口，但是使用却十分广泛。因为硬盘大多数都是SATA接口，所以USB要转换为SATA来使用(例如移动硬盘、硬盘盒、易驱线、高性能U盘)，相当于一个USB接口的SATA控制器。近年来也有USB转接为PCIe接口的产品大量上市了，可以做成m.2 NVMe的硬盘盒。USB3.0带宽是5Gbps，这对于机械硬盘而言性能影响并不大，况且大多数移动硬盘还是5400转的。但是对于土豪级的“移动固态硬盘”(三星有这样的产品)，带宽就有些不够了，所以这时候就应该用“真正的”USB3.1，也就是Gen.2，带宽10Gbps。至于USB2.0，算了吧，速度480Mbps，喂不饱机械硬盘，而且供电不足(5V 500mA)，要用来给硬盘供电根本就不够，只能再占用一个接口来供电。

而USB4的出现，则代表了USB也最终拥抱了PCIe标准，所以PCIe真的就是最终的解决方案吗？

雷电接口

其实雷电也就是外接的PCIe，只不过为外接优化，功能更多，现在最新的实用版本是雷电4，依然十分奢侈，相比吸纳自雷电3的USB4，因为没有第三方控制器，所以雷电4很尴尬，产品价格昂贵，和雷电3比提升不明显。

雷电接口因为是PCIe，所以用来控制PCIe硬盘是最合适的，简单且高速，目前英特尔的7系列雷电3芯片的盒子也便宜了，虽然没有USB4的祥硕方案便宜，但是也能凑合用。

当初我曾预言m.2的成功，现在看来我当初说得没错。也许今天介绍的接口你都见过，但是你真的未必都用过，当然如果你真的都用过的话，是在下输了！