探秘电脑SATA接口：线缆数量减少11倍，传输速度提升5倍

探秘电脑SATA接口：线缆数量减少11倍，传输速度提升5倍 原创 存储极客 2019-06-25 19:42:27
现代电脑中有很多接口，譬如USB、SATA、PCIe，它们都有一个共同的特点：都使用串行技术传输信号。下图是SATA数据线和对应的电源线。


相比它的前辈——80针的IDE并口数据线，SATA串口数据线只有7根线，但传输速度却更高，这是为何呢？一起来跟存储极客扒一扒并行被串行技术取代背后的技术原理。


SATA数据线中实际用于数据传输的是两对差分信号线，分别用于数据发送和数据接收。所谓的双通道SATA数据线，其实就是一个发送通道、一个接受通道。与传统的一根信号线配一根地线的做法不同，差分传输在两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，但相位相反。接收端比较两个电压的差值来判断数据的内容。


差分信号线需要尽可能地等长、等宽、紧密靠近。在下图东芝TR200固态硬盘的拆解中能够看到，成对的差分信号在PCB走线上靠近在一起。


抗干扰性强是差分传输的优势，串行SATA虽然比并行IDE数据线的线对数量少，一次传输的数据量小，但SATA可以大幅地提高传输速率，实现比并行IDE更高的带宽。


从2000年提出SATA 1.0到现在，SATA已经有近20年的历史，目前仍是电脑中使用最广泛的硬盘接口标准。SATA接口的固态硬盘以低成本、高可靠性站稳了脚跟。尤其是以东芝TR200为代表的新一代3D闪存固态硬盘具备了极高的性价比优势。


不过，串行技术虽然提高了数据传输率，但依然面临着自己的性能天花板，当SATA发展到3.0版本6Gbps传输率之后遇到了瓶颈，如需更高的性能就不得不转向PCIe通道。


PCIe虽然也使用串行技术，但它可以通过多通道来翻倍提升传输带宽。我们平时看到的x1、X4、X16就是指1个、4个和16个PCIe通道。


由于使用PCIe通道，M.2 NVMe固态硬盘可以发挥出比SATA更高的性能。读写速度提高只是其中一方面，真正提升使用体验的主要还是NVMe协议带来的更低读写延迟。


PCIe双通道设计同时降低了制造成本和工作时的发热量，独特的MCP多芯片融合封装技术也令东芝RC100成为当前不多见的M.2 2242迷你NVMe固态硬盘。

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