硬盤這東西其實(shí)是很好玩的，里面有很多的故事可以說。當(dāng)然講的過于高深就不太好，所以這里盡量就用通俗的語言去講解。相信認(rèn)真看的你一定可以看懂的。

首先，既然將接口與總線，就要明白這三個概念：

傳輸總線，傳輸接口，傳輸協(xié)議

1 什么是傳輸總線？

所謂總線，其實(shí)他就是一條通道，就像公路一樣，只不過公路是走車的，而總線是用來走電信號的。那么公路的大小與車速，就決定了這條公路的車流量，同樣的，總線的位寬大小與傳輸頻率，也決定了在一次傳輸中能夠提供的最大速度。常見的傳輸總線很多。

1.1 PCIE

PCIE大家都想到了吧。你可能會說，PCIE不是給顯卡網(wǎng)卡用的嗎？硬盤怎么會用？其實(shí)，PCIE是一切的根源。你的所有外設(shè)，比如顯卡，網(wǎng)卡，聲卡，USB，SATA，M2等等，其實(shí)都是由PCIE演化而來。可以說PCIE就是一切的根。PCIE如今已經(jīng)更新了三代，分別是1.0，2.0，3.0。其速度如下表

1.2 SATA

我想這個大家很熟悉了吧，很多人都在用的SATA1.0，SATA2.0，SATA3.0，以及沒什么人用的SATA Express，SATA各代速度如下圖

1.3 PATA(ATA)

大名鼎鼎的IDE硬盤，其速度和名字非常緊密，分別是ATA-66,ATA-100,ATA-133，分別代指著66MB/S，100MB/S，133MB/S的傳輸速度。

1.4 SCSI

服務(wù)器領(lǐng)域中使用的傳輸總線，SCSI莫過于像是PATA的服務(wù)器版，因?yàn)镾CSI已經(jīng)很少人用了，就不多說了。

1.5 SAS

同樣的民用領(lǐng)域有PATA到SATA，服務(wù)器領(lǐng)域也有SCSI到SAS。SAS同樣也已經(jīng)更新了三代了，SAS1.0 達(dá)到了3Gbps，每一代翻2倍。而SAS控制器是可以兼容SATA設(shè)備的（但SATA控制器不能兼容SAS設(shè)備）。

1.6 FC

FC接口，全稱叫Fibre Channel。由于中文名會容易和光纖接口混淆就不說了。（Wiki成為網(wǎng)狀通道）FC是一種基于網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議下誕生的接口，這種接口可以說是稀缺的不行。FC起源于SCSI，但在速度上遠(yuǎn)超SCSI，最新的FC通道速度達(dá)到了16Gbps。

2 什么是傳輸接口？

我想這個大家肯定很容易懂了，接口就是你接入的那個插口。不過因?yàn)閭鬏斀涌诤蛡鬏斂偩€很容易混在一起，所以要多加區(qū)分。如：

2.1 PATA接口（IDE接口）

你說IDE也對，說PATA也對，因?yàn)闆]有規(guī)范，所以怎么說都對。

2.2 SATA接口

這個大家在熟悉不過了。需要注意的是，常說的eSATA，mSATA，miniSATA實(shí)際上都只是SATA接口的變種而已。

2.3 SATA Express接口

傳說中的沒人用接口，自推出以后，就沒有幾個人在適用。在intel 9系主板存活了一段時間后滅亡了，即使存在，我敢說絕大部分人都把它當(dāng)成兩個SATA用對不對（請真誠的回答我）。

2.4 M.2接口

由于NVMe協(xié)議爆發(fā)而突然走紅的接口，其特點(diǎn)適用于筆記本等輕薄設(shè)備。

2.5 U.2接口

多用于服務(wù)器的接口，也因?yàn)镹VMe而走紅。與M.2的本質(zhì)區(qū)別不大?？梢哉f它和M.2的關(guān)系就如SATA與mSATA的關(guān)系。

2.6 SCSI/SAS接口

這些都不用說了吧，服務(wù)器版的PATA/SATA。

SCSI接口

SAS接口

2.7 FC接口

為FC而生的接口，和SCSI很像。

3 什么是傳輸協(xié)議？

傳輸協(xié)議，也有時候回叫做傳輸規(guī)范，網(wǎng)上很多都會把它叫做傳輸標(biāo)準(zhǔn)。什么是傳輸協(xié)議？用一種簡單的理解方法，就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?/p>

每當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)控制器（比方說南橋吧），傳輸協(xié)議就規(guī)定著這個數(shù)據(jù)將會以怎么樣的方法傳輸?shù)接脖P上。比如，一次傳輸隊列中攜帶多少的數(shù)據(jù)，一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小等等。傳輸協(xié)議限定著硬盤（準(zhǔn)確的就是硬盤控制器，常說的主控）與控制器（南橋等）如何傳輸，如何溝通，他就像交通規(guī)則一樣，規(guī)范著數(shù)據(jù)的傳輸規(guī)則。那么哪些是傳輸協(xié)議呢？這里列舉幾個非常常見的傳輸協(xié)議。

3.1 IDE

老牌的硬盤傳輸協(xié)議，很多人經(jīng)常會和PATA，ATA搞混淆，其實(shí)你搞混淆是非?？梢岳斫獾?，因?yàn)檫B百度，Wiki都沒有能很好的定義他們之間的區(qū)別，而介于IDE早已被淘汰，我想后人也不關(guān)心他們的區(qū)分了。IDE作為非常老牌的傳輸協(xié)議，為計算機(jī)能夠更輕松的操作硬盤數(shù)據(jù)起到了非常重要的作用。但是隨著計算機(jī)對速度的需求，與其配備的傳輸總線（ATA-133）以及自身的功能都太少了。也漸漸被AHCI與SATA所淘汰。

Tips：實(shí)際上，PATA的出現(xiàn)是因?yàn)镾ATA的出現(xiàn)，而為了防止ATA與SATA混淆，所以把ATA改名為PATA。

3.2 AHCI

IDE過低的速度，以及老舊的協(xié)議，催生了AHCI傳輸協(xié)議，AHCI相比于IDE，其每次傳輸傳輸一個隊列中，攜帶32條指令，同時優(yōu)化了硬盤隊列，通過NCQ技術(shù)，使硬盤能夠快速順暢的讀取數(shù)據(jù)而減少磁頭移動帶來的時間浪費(fèi)。而與AHCI相匹配的SATA接口，能夠提供比ATA總線更高的傳輸速度。但是，AHCI終究是為了機(jī)械硬盤而產(chǎn)生的產(chǎn)物，隨著SSD的普及，SSD的高響應(yīng)速度與讀寫能力在壓榨著傳輸總線與傳輸協(xié)議的最大速度。因此而誕生了為SSD而生的新協(xié)議。

3.3 NVMe

如上文所屬，為了能夠讓SSD更好的發(fā)揮速度與讀寫能力。NVMe隨之產(chǎn)生。相比于AHCI，NVMe單次提供64*1024個請求隊列，而每個隊列達(dá)到了64*1024個請求。遠(yuǎn)超AHCI單隊列32個請求的規(guī)模。NVMe可以說完全釋放了傳輸協(xié)議的限制，而為了能夠與傳輸協(xié)議的速度匹配，使用NVMe的設(shè)備都直接連接到了PCIE總線上。更直接的總線為NVMe設(shè)備提供絕對強(qiáng)大的傳輸速度。

4 他們?nèi)绾斡绊懼脖P的速度？

實(shí)際上，判斷一個硬盤的性能好壞，就是兩大基本因素。一個是持續(xù)讀寫，一個是4K讀寫。而由他們所誕生的下屬性能（比如SSD垃圾回收性能）就不一一說了。

持續(xù)讀寫毫無疑問，是壓榨傳輸總線速度的最好工具。而4K讀寫，則是壓榨傳輸協(xié)議的最好工具。道理我想大家都應(yīng)該明白。持續(xù)讀寫講究吞吐量。4K讀寫講究的是請求量。我用一個簡單的例子幫助大家理解。

還是以公路的例子。而我們把公路入口的收費(fèi)站當(dāng)作請求。每輛車當(dāng)作一個數(shù)據(jù)。收費(fèi)站就是一個協(xié)議，協(xié)議規(guī)定一次放多少車進(jìn)入。而公路就是總線，它原來設(shè)計能通過多少車流量。

當(dāng)測試持續(xù)讀寫的時候，就是測試這個公路最大的車流量。正常來說，收費(fèi)站都是一車一桿的。但我不，我一桿走32輛車，那么在一桿這個時間段（每一桿的時間長度是一樣的），流過的車就會非常多。就相當(dāng)于一個請求里請求了非常大的數(shù)據(jù)。那么盡可能讓大量的車進(jìn)入了公路，其走過的車流量，就是我們要測試的吞吐量，也就是持續(xù)讀寫。

而當(dāng)測試4K讀寫時，我們回到原來的一桿一車的狀態(tài)。那么一桿車過的快慢，就決定了車流量的大小。而由此得到了4K讀寫的速度。

由此我們得到的結(jié)論就是傳輸協(xié)議，限制著硬盤的4K讀寫能力，而傳輸總線限制著硬盤的持續(xù)讀寫能力。（當(dāng)然啦，這是假設(shè)硬盤主控讀寫能力非常強(qiáng)的情況下）。

這也就是為什么，SATA SSD的4K能力，總是突破不了10KIOPS，原因就在于AHCI傳輸協(xié)議已經(jīng)達(dá)到極限了。而SATA SSD的持續(xù)讀寫能力也超過不了550MB/S，原因就是SATA3.0總線只能提供最大6Gbps的速度（在干擾與糾錯等各種情況綜合下，最終只達(dá)到了550MB/S）

幾年前的高端M6S早已開始壓榨AHCI與SATA3.0的極限

5 那么誰最強(qiáng)？

這個毫無疑問，使用NVMe協(xié)議，并通過PCIE總線的設(shè)備無疑是最強(qiáng)的。

跑分狂魔960PRO輕松跑出40萬IOPS，但里離壓榨PCIE與NVMe還遠(yuǎn)著

接口只是一種展現(xiàn)形式而已。它并不會對你的速度造成絕對的影響。所以，而協(xié)議也往往與總線所掛鉤，但與接口的關(guān)系掛鉤，往往相對而言比較的松一點(diǎn)。

比如：

基于SATA3.0總線，我們只能使用AHCI協(xié)議，但我們可以使用M.2接口，我們也可以使用SATA接口。得到的速度依舊是最高6Gbps（實(shí)際約550MB/s）。

而基于PCIE總線，我們只能使用NVME協(xié)議，但我們可以使用M.2接口，也可以使用U.2接口，根據(jù)PCIE總線的寬帶，我們能獲得4GB/s的速度（基于PCIE3.0 X4）。

評判一個硬盤的性能，除了硬盤自身的性能以外，必不可少的當(dāng)然是這些總線與協(xié)議的配合。可以說這兩個因素就是在不斷的推動對方。

而我們所處的時代，因?yàn)镾SD的出現(xiàn)，壓榨了AHCI的請求能力與SATA的速度極限，才因此誕生了NVMe?，F(xiàn)在時代又回到了是硬盤自身性能不足以跑滿總線的時代了。誰能知道什么時候是下一個跳躍點(diǎn)呢？