谁能取代SATA?四种高速存储接口解析

       凭借更快的数据传输速度、更小的空间占用以及更远的传输距离，SATA接口在几年前成功干掉IDE接口，成为了市面上最主流的存储接口。但随着技术的进步与存储厂商的不断发掘，SATA的潜力已经被开发殆尽，已经成为了众所周知的“阻碍固态硬盘发展瓶颈”。 

由于SATA接口利用的是主板芯片组的DMI总线，其最新版——SATA 6Gb/s接口（俗称SATA3）的带宽为6Gb/s、最高理论传输速度为600MB/s，这虽然能够满足机械硬盘的要求绰绰有余，但对于追求更高速度的固态硬盘而言，显然就不够用了。

SATA接口已然成为“阻碍固态硬盘发展瓶颈

既然SATA接口已然成为“阻碍固态硬盘发展瓶颈”，那么按照事物的发展规律，要想适应存储设备的发展，就需要一种全面优于SATA的新接口来取代它。时至今日，我们已经看到PCI-E、M.2、SATA Express以及U.2这些能够通过PCI-E总线，让固态硬盘获得更充分发展空间的接口。那么，它们中的哪一种能够成为未来的主流呢？

带着上面这个问题，我们先来简单介绍一下PCI-E、M.2、SATA Express与U.2这四种能够突破SATA3性能瓶颈的接口，增进各位对这些接口的了解。

最早突破SATA瓶颈的接口——PCI-E

在上述四种高速存储接口之中，PCI-E是最早出现在主板上的。因为PCI-E接口不仅可以安装固态硬盘，还能用来装独立显卡，而后者显然是这个接口最主要的用途......

图中银色的“长条”就是PCI-E接口（PCI-E x16），我们可以通过它接驳PCI-E固盘

PCI-E全称为PCI Express，是Intel早在2001年就提出的“第三代I/O总线技术”，现已进化到PCI-E 3.0，拥有x1、x4、X8和x16四种模式。它可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽，同时也远高于SATA3接口。即便是PCI-E 3.0 x1接口，其传输速度都已接近1GB/s，已经明显优于SATA3 600MB/s的最高理论传输速度。

      一般情况下，我们现在能够见到的PCI-E固态硬盘有两种，一种采用的是PCI-E 2.0 x4，另一种是PCI-E 3.0 x4，只要这些PCI-E固态硬盘的主控够给力，它们的读取/写入速度可以轻松突破600MB/s。因为PCI-E 2.0 x4数据传输率达到了16GHz/16GT/s，也就是大约2GB/s，而PCI-E 3.0 x4接口更是达到了PCI-E 2.0 x4的两倍，已经接近4GB/s了。

由于PCI-E固态硬盘的接口均为PCI-E x4，这也就会导致这样一个问题——想要使用PCI-E固态硬盘的玩家需要预留一条显卡插槽，也就是说各位需要挑选至少拥有两条PCI-E x16插槽的主板。因此使用ITX主板的玩家很难享受到PCI-E固态硬盘的更出色性能，除非舍弃掉独立显卡。

上图红框内的接口是PCI-E x1，它并不适合安装PCI-E固态硬盘

需要各位注意的是，虽然大多数主板都提供多个“短小”的PCI-E x1接口，但它并不适合安装PCI-E固态硬盘，这不仅是因为在PCI-E x1插槽上安装PCI-E固态硬盘很麻烦，需要玩家把接口一侧锯开，更重要的是因为PCI-E x1接口的性能并不能满足大多数PCI-E固态硬盘对带宽的要求，进而影响产品自身性能的发挥。

另外，由于采用PCI-E接口的固态硬盘的性能相对SATA3固态硬盘要强大很多，所以价格相对比较昂贵。即便是240GB容量的PCI-E固态硬盘，其价格也要比同容量的SATA3固态硬盘贵上1-2倍，所以这类固态硬盘目前还只适合不差钱的发烧友选购。 至于PCI-E是不是“取代SATA，成为最主流存储接口”这个问题的答案，那么笔者在这里可以告诉大家——不是。因为PCI-E接口无论是在相关存储设备普及率还是在适用性方面与SATA相比要差太多了，更何况自PCI-E诞生已经过去15年时间，如果它真的能取代SATA，那么它早就把这事给办了。

追求高速存储设备的可选方案——M.2

本文介绍的第二种超高速存储接口——M.2（也叫NGFF）是Intel原来打算为超级本打造的，意在取代同样受到SATA总线性能瓶颈困扰的mSATA接口，并让超级本享受到性能更强大的固态硬盘产品同时，使产品变得更加轻薄。

上图中红框内的接口就是M.2，它可以支持42mm、62mm、80mm三种长度的M.2固盘

为了增加自家主板的卖点，自Intel 8系列芯片组开始，M.2接口就出现在了消费级主板上面，相应的M.2固态硬盘产品也陆续出现在了市场中。与PCI-E接口一样，M.2也可以利用数据传输率远超SATA3的PCI-E总线（PCI-E x4），在性能上实现突破。

    虽然M.2的数据传输率远高于SATA3，但通过了解现在市售M.2固态硬盘阵容，我们可以看到这样一个略感失望的状况，那就是部分M.2固盘的性能与SATA3固态硬盘相比并没有太大优势，甚至还不如一些高端SATA3固态硬盘。

造成“部分M.2固盘性能上不如SATA3固态硬盘”这种现状的原因是什么呢？那就是目前市售M.2固态硬盘有2种版本，其中一种采用的是PCI-E总线，而另一种则采用了SATA总线。因此，这些采用SATA总线的M.2固态硬盘，会和SATA3固态硬盘一样，受到SATA接口带宽的限制。

因此，各位在选购M.2固态硬盘时，需要仔细查看心仪产品的详细规格，因为采用SATA总线的M.2固态硬盘与和PCI-E总线的M.2固态硬盘之间存在相当大的性能差距，以三星推出的SSD 9950 PRO为例，其读取速度已经突破2GB/s，写入速度也超过900MB/s，这种程度可是采用SATA总线的M.2固态硬盘无法企及的。

至于如何分辨M.2固态硬盘采用的是SATA总线还是PCI-E总线，各位除了可以去产品的详细规格页面中进行查询，还可以通过产品售价与读取/写入速度来进行简单判断。因为使用PCI-E总线的M.2固态硬盘价格一般都比较昂贵，而且读取/写入速度会达到600MB/s甚至更高，而采用SATA总线的M.2固盘因性能上达不到这种水平，其价格自然也比较便宜，与同容量的SATA3固态硬盘相差并不大。

尽管M.2接口现在受到不少存储设备厂商的青睐，未来将会有更多像三星SSD 950 PRO这样的超高速M.2固态硬盘出现在市场中。但M.2却和PCI-E一样，并不能取代SATA，成为最主流的存储设备接口。除去M.2主攻移动平台这一点之外，M.2接口与SATA相比更大的主板空间占用也是它无法取代SATA的最主要因素之一。因此，M.2只能算是一种突破SATA接口带宽瓶颈的可选方案。

落寞的“下一代存储接口标准”——SATA Express

伴随着近两年固态硬盘产品普及程度越来越高，SATA3的带宽瓶颈也愈发明显，需求也变得更加迫切。为此，SATA-IO组织特别开发了一种全新的物理接口——SATA Express。这个全新的接口被寄以厚望，被称为“下一代存储接口标准”，在它刚刚面世时，就有不少人认为它将成功取代SATA，成为未来的主流存储接口。

上图中红框内的接口就是SATA Express，看上去有点像SATA+SATA

    理想很美好，现实很残酷。自从SATA Express出现在我们面前之后，它的实际表现并没有达到预期。直到今日，我们都没有看到采用SATA Express的存储设备出现在市场中，而高端主板上标配的两个SATA Express接口也随之成为“摆设”。

    虽然SATA Express与PCI-E、M.2一样都可利用数据传输率更高的PCI-E总线，但它与PCI-E、M.2不一样的地方是——最多只能利用两条PCI-E通道，也就是说它的最高理论数据传输速度大概在2GB/s，只有PCI-E 3.0 x4的一半，因此它的发展潜力就变得小很多了。

除此之外，SATA Express接口本身也相当复杂，在不同的设备上有多达五种规范，以保证它的兼容性、复用性，使SATA Express接口无论是在工业设计还是易用性方面的表现都不尽如人意。这一点与SATA Express本身并不高的发展潜力结合在一起，让这个被寄予厚望的“下一代存储接口标准”遭到了存储厂商的冷遇。

消费级固态硬盘的希望之光——U.2接口

尽管SATA Express遭到冷遇。但由固态硬盘形态工作组织，推出的硬盘接口规范——U.2（原名SFF-8639，好难记）却获得了与SATA Express完全不同的待遇，不仅受到许多网友的关注，相应的产品也迅速来到我们面前。那么，全新的U.2接口是不是会取代SATA，成为未来的主流呢？

固态硬盘上的U.2接口

主板上的U.2接口

 为了避免SATA总线带宽不足而影响固态硬盘的发展，全新的U.2接口与PCI-E、M.2以及SATA Express一样都依靠带宽更大的PCI-E总线来让SSD的性能得到进一步发挥。与前面介绍的SATA Express有所不同，U.2可以用到4条PCI-E通道，也就是说它的最高理论数据传输速度，可接近4GB/s，已经达到了SATA Express的两倍，同时意味着U.2潜力要比SATA Express更加庞大。

采用U.2接口的Intel SSD 750的性能非常强悍

我们可以通过上面这张图了解到，U.2接口的主板空间占用要比M.2少很多

在具备更出色数据传输率的同时，U.2接口与PCI-E、M.2、SATA Express相比，虽然单个U.2接口的空间占用要比SATA多不少，但和上面这三个接口相比，U.2对主板空间的占用要少很多，这也就意味着U.2更有可能像SATA一样，可通过多通道多芯片并行的方式实现存储设备性能进一步提升，进而实现“接替SATA，成为市场主流”的梦想。

当然，U.2要想实现这个梦想，自身的兼容性也要足够出色，因为固态硬盘的更新换代速度相对比较缓慢，提供对“老”接口规范的兼容是必要的。因此，U.2不但能支持SATA Express规范，还能兼容SAS、SATA等规范，使得SATA存储设备也可以接驳在U.2接口上使用。

现在只有Intel SSD 750这一款U.2存储设备上市开卖

虽然U.2与与PCI-E、M.2、SATA Express相比拥有不少优势，但由于U.2才刚刚面世不久，采用这种接口的设备并不多见。尽管现在已经有多家大厂表示很快就会推出U.2固态硬盘，表明U.2是一个很受欢迎的新接口。但是，现在只有Intel自己推出了一款相关设备——Intel SSD 750，而其他几家的产品至少也得等到明年才会上市，也就是说我们要等到明年才会看到U.2正式踏上自己的普及之路。

通过上面这些内容，我们可以了解到，文中四种能够突破SATA瓶颈的接口中，最有可能接替SATA接口市场主流地位的，莫过于带宽更大刚刚面世不久的U.2接口了。这其中点缘由简单归纳一下大概就是这样：理论最高数据传输速度可接近4GB/s、空间占用相对较小、兼容性比较出色。

看到上述优势，相信很多消费者都会对这个新鲜事物感兴趣，那么，我们有必要尝鲜，等三星、HGST、OCZ等厂商推出U.2存储设备呢？答案是：暂时不需要。而这其中的原因在前面我们已经提到过，那就是U.2固态硬盘才刚刚面世，其价格相对目前最主流的SATA3固态硬盘要贵上太多了。举个例子，一块Intel SSD 750 400GB的价格，足够我们买4块一线品牌的25GB SATA3固态硬盘了。

U.2固态硬盘虽然在性能上要比SATA3固态硬盘强大许多，但在U.2相关产品普及之前，抢鲜体验的意义并不大，但如果你是一位追求性能且不差钱的发烧友，入手一片感受新产品的魅力也是可行的。

至于PCI-E、M.2（支持PCI-E的）固态硬盘虽然也能够提供比SATA3固态硬盘更强的性能，但它们和U.2固态硬盘一样也不太适合大多数消费者入手。其中的原因同样是基于它们在价格上要比同容量SATA3固态硬盘贵上不少。

所以说，针对广大玩家在选购固态硬盘时，我们建议大家尽量还是选择最主流的SATA3固态硬盘。这可不光是因为它们相对更便易，性能也还可以满足绝大多数消费者的需求，更何况掏腰包购买速度更快、性能更强的固态硬盘可是要花掉更多我们/父母辛辛苦苦工作挣来的血汗钱。