硬盘接口及协议
1、硬盘的接口及协议
首先，先给这四个词分一下类， SATA、PCI-E是总线标准，AHCI和NVMe是协议标准。 这两个标准是属于从属关系，即总线标准是在协议标准之上，在讨论接口标准的时候，绝对不能把四者混为一谈。
总线标准 一般是指系统与其组成模块之间相互连接的一个标准界面，现在最常见的SATA3.0总线理论上最高的速度只有6Gbps，PCI-E 3.0 x4的总线速度却高达32Gbps，这就是不一样总线标准的上限差距。
而 协议标准 而是可以说针对系统中模块定制的规范，在SSD中我们常见的AHCI标准，就是SATA硬盘对应的协议标准。而NVMe标准则是专门针对PCI-E接口总线定制的一种SSD协议。而且需要注意的是，PCI-E总线一般是可以兼容AHCI标准的SSD( 以厂商规划说明为准 )，而SATA总线却不支持NVMe标准的SSD。简单的来说，就是，ACHI协议是SATA总线的一个优化驱动，PCI-E也可以用这个驱动，而NVMe协议是PCI-E总线专门给自己量身定做的一个SSD驱动，只能给自己用，别人都用不了。
2、总线接口
2.1、STAT接口
SATA是Serial ATA的缩写，即串行ATA。2000年11月由“Serial ATA Working Group”团体所制定。它是一种电脑总线，主要功能是用作主板和大量存储设备（如硬盘及光盘驱动器）之间的数据传输，由于采用串行方式传输数据而得名，还具有结构简单、支持热插拔的优点。
SATA总线使用了嵌入式时钟频率信号，具备了比以往更强的纠错能力，能对传输指令（不仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，提高了数据传输的可靠性。SATA和以往最明显的分别，是用上了较细的排线，有利机箱内部的空气流通，增加了整个平台的稳定性。
SATA接口应该是我们最常见的接口了，不管是机械硬盘还是固态硬盘，大部分都是运用SATA接口来与主板连接。SATA接口发展到今天已经是第三代了，也就是我们常说的SATA3.0，现在也很少见到SATA2.0或者1.0的接口，就算是见到了也不用担心，因为SATA是向前兼容的，就算是SATA3.0的硬盘，插在SATA2.0的接口上也是可以用的，就算理论速度会降低一半。而现在SATA3.0理论速度最高支持6Gb/s，差不多也是机械硬盘传输的天花板了，而对于当红的固态硬盘，这个速度倒是成为了瓶颈，所以后续才会出现更多的接口。
M.2接口是一种新的主机接口方案，可以兼容多种通信协议，如sata、PCIe、USB、HSIC、UART、SMBus等。
M.2接口是为超极本（Ultrabook）量身定做的新一代接口标准，以取代原来的mSATA接口。无论是更小巧的规格尺寸，还是更高的传输性能，M.2都远胜于mSATA。
M.2接口，是Intel推出的一种替代MSATA新的接口规范。其实，对于桌面台式机用户来讲，SATA接口已经足以满足大部分用户的需求了，不过考虑到超极本用户的存储需求，Intel才急切的推出了这种新的接口标准。所以，我们在华硕、技嘉、微星等发布的新的9系列主板上都看到了这种新的M.2接口，现已普及。
与MSATA相比，M.2主要有两个方面的优势。第一是速度方面的优势。M.2接口有两种类型：Socket 2（B key——ngff）和Socket 3（M key——nvme），其中Socket2支持SATA、PCI-E X2接口，而如果采用PCI-E ×2接口标准，最大的读取速度可以达到700MB/s，写入也能达到550MB/s。而其中的Socket 3可支持PCI-E ×4接口，理论带宽可达4GB/s。
第二个是体积方面的优势。虽然，MSATA的固态硬盘体积已经足够小了，但相比M.2接口的固态硬盘，MSATA仍然没有任何优势可言。M.2标准的SSD同mSATA一样可以进行单面NAND闪存颗粒的布置，也可以进行双面布置，其中单面布置的总厚度仅有2.75mm，而双面布置的厚度也仅为3.85mm。而mSATA在体积上的劣势就明显的多，51mm×30mm的尺寸让mSATA在面积上不占优势，而4.85mm的单面布置厚度跟M.2比起来也显得厚了太多。另外，即使在大小相同的情况下，M.2也可以提供更高的存储容量。
M.2接口是一种兼容性十分广泛的微型接口，该接口可以通过设置其接口上的KEY槽，以实现不同功能的接口，M.2接口可以支持以下协议：
PCIe, PCIe LP、HSIC、SSIC、M-PCIe、USB、SDIO、UART、PCM/I2S、I2C、SMBus、SATA、Display Port。
与MSATA相比，M.2主要有两个方面的优势。第一是速度方面的优势。M.2接口有两种类型：Socket 2(B key--ngff)和Socket 3(M key--nvme)，其中Socket2支持SATA、PCI-E X2接口，而如果采用PCI-E ×2接口标准，最大的读取速度可以达到700MB/s，写入也能达到550MB/s。而其中的Socket 3可支持PCI-E ×4接口，理论带宽可达4GB/s。
还要提的是M.2插槽也是有两种的，一种是金手指有两个缺口的Socket 2跟金手指只有一个缺口的Socket 3，这两种可以走不同的通道。
M.2（Socket 2）的固态可以走SATA3或者PCI-E 3.0×2通道(就是两条PCI-E)，而M.2（Socket 3）的固态则可以走PCI-E 3.0×4通道
2.3、PCIE接口
PCI-Express(peripheral component interconnect express)是一种高速串行计算机扩展总线标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔在2001年提出的，旨在替代旧的PCI，PCI-X和AGP总线标准。
PCIe属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源管理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量(QOS)等功能。
PCIe交由PCI-SIG（PCI特殊兴趣组织）认证发布后才改名为“PCI-Express”，简称“PCI-e”。它的主要优势就是数据传输速率高，而且还有相当大的发展潜力。
PCI Express也有多种规格，从PCI Express x1到PCI Express x32，能满足将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。PCI-Express的接口是PCIe 3.0接口，其比特率为8Gbps，约为上一代产品带宽的两倍，并且包含发射器和接收器均衡、PLL改善以及时钟数据恢复等一系列重要的新功能，用以改善数据传输和数据保护性能。
PCIe闪存卡的供应商包括：INTEL、IBM、LSI、OCZ、三星(计划中)、SanDisk、STEC、SuperTalent和东芝(计划中)等，而针对海量的数据增长使得用户对规模更大、可扩展性更强的系统所应用，PCIe 3.0技术的加入最新的LSI MegaRAID控制器及HBA产品的出色性能，就可以实现更大的系统设计灵活性。
PCI-E 3.0 x4的总线速度高达32Gbps，PCIE接口可以支持AHCI和NVMe两种标准协议。
3.1、AHCI
3.2、NVME
如果说SATA和PCIe是传输数据的“路”，那么NVMe与AHCI就是保证“路”有秩序的交通规则，同样也是固态硬盘性能和速度的保证。关系上传输协议与通道标准是一一对应的，AHCI对应SATA、NVMe对应PCIe（PCIe通道实际上是可以采用AHCI协议的，但是此类产品市面上几乎没有了）。
AHCI无法很好地为采用高速PCIe通道的SSD提供服务，因此针对PCIe通道设计了NVMe传输协议，专为PCIe的SSD服务。目前NVMe已经升级到1.3、1.4版本，低延迟、高性能。
