笔记本硬盘科普

1、什么是总线

　　总线就是主板上连接每个电子元件的电路

计算机内部有很多电子元器件，他们之间会有数据的沟通和传输的需求，比如cpu想和显卡交互数据，cpu就需要拉一条通往显卡的电路，cpu想和硬盘交互数据，就需要拉一条通往硬盘的电路，这种在不同设备之间交互数据的通路就被我们称为总线。

总线也是有一定的承载能力的，在一定单位时间内也只能传输一定量的数据，总线在单位时间内能传输的数据量，称之为总线的带宽

目前总线主要有三种：

【民用】SATA总线 600MB/s
【民用】PCIE总线：普及比较广的是PCIE3.0（1带宽情况下984.6MB/s）和 PCIE4.0（1带宽情况下1969GB/s）

　　　　PCIE的带宽和长度有关系，这里的长度指的是PCIe插槽的物理长度，通常以“xN”来表示，其中N表示插槽的物理长度。

　　　　PCIe插槽的物理长度决定了插槽上可以容纳的PCIe通道数量。每个PCIe通道可以传输一定的数据量，因此插槽上的PCIe通道数量越多，总的带宽也就越大。

　　　　以下是几种常见的PCIe插槽长度和对应的PCIe通道数量：

　　　　　　PCIe x1：长度约25mm，通常用于连接低带宽的设备，如声卡、网卡等。每个PCIe x1插槽提供一个PCIe通道。

　　　　　　PCIe x4：长度约39mm，通常用于连接中等带宽需求的设备，如RAID卡、SSD等。每个PCIe x4插槽提供四个PCIe通道。

　　　　　　PCIe x8：长度约56mm，通常用于连接高带宽需求的设备，如高性能网卡、图形卡等。每个PCIe x8插槽提供八个PCIe通道。

　　　　　　PCIe x16：长度约89mm，通常用于连接需要极高带宽的设备，如高性能图形卡。每个PCIe x16插槽提供十六个PCIe通道。

　　　　　　需要注意的是，虽然PCIe插槽的长度和对应的PCIe通道数量会影响总的带宽，但实际的数据传输速率还受到其他因素的影响，如PCIe版本、数据编码方式等。

【服务器用】SAS总线

2、什么是协议

　　谈到固态硬盘的接口以及相容性就一定避不开这个话题，协议简单来讲，就是电脑内部的一种规矩，它规定了两个设备通讯时，如何识别对方，如何建立连接，使用的讯号类型，数据的编码和解码方式，数据传输的类型，数据传输的方式，以及物理层面上的电压电流保持和截止的时间等等规定，两个设备之间只有协议完全一样或者相容，他们之间才能够进行通讯

　　目前主要协议有：

　　【民用】AHCI协议

　　【民用】NVMe协议

　　【服务器用】SCSI协议

3、什么是接口

　　用于将硬盘等其他设备连接到计算机主板上，或磁盘阵列上，接口不同，速度也不一样，常见接口有

【民用】SATA
【民用】mSATA
【民用】SATA Experss
【民用】PCI-E
【民用】M.2：M.2又分为B-Key和 M-key两种
【企业级】U.2
【企业级】SAS（1.2GB/s）

4、硬盘和总线和协议和接口之间什么关系？

　　硬盘想要和电脑的其他元器件交互数据，那就一定需要数据协议来沟通，用总线做媒介，除此之外还需要物理接口让硬盘能安装在主板上

　　总线、协议、接口都能限制一块硬盘的性能发挥

　　正常固态厂商在生产一块性能强大的硬盘时，一定设计出足够强大的协议和总线、接口才会推出这款产品，所以大部分情况，由于总线是在主板上，所以在挑选固态的时候，我们往往不需要考虑协议层面和接口层面，只要考虑总线的承载能力就行，换而言之，大部分的硬盘性能其实是受限于传输总线，所以判断判断出一个硬盘的速率上限，这里的速率上限指的是接口上限

5、SATA、PCI-E、M.2三种究竟是什么

　　是三种不同的数据接口，用于将硬盘等其他设备连接到计算机的主板或磁盘阵列上，接口不同，速度也不一样

　　（1）、SATA是常见的数据接口，成本较低，分布广泛，最大传输600MB/s

　　（2）、M.2是目前主流的笔记本硬盘数据接口

　　　　m.2接口即可以走SATA总线AHCI协议，，此时它和普通的SATA硬盘没什么区别，速率同样会被限制在600MB/s左右，就是提交小一点而已

　　　　m.2接口也可以走PCIe总线AHCI协议，比如数量比较稀少的三星SM951 AHCI版本，速率上限由PCIe版本和长度决定

　　（3）、PCI-E接口大概在1000MB/s，NVMe是PCI-E接口下的一种协议，如果PCI-E接口支持NVme协议，速度会快很多

　　如果固态采用了SATA接口，受限于传输速度，则最大只有600MB/s的传输速度，所以很多固态硬盘转向了PCI-E接口

　　在固态中，SATA速率 < M.2 < PCIe

6、M.2 SSD下的SATA、PCI-E、NVMe的关系

　　m.2是接口的类型，SATA和 PCIe是总线，NVMe是协议的意思

7、什么是SATA接口

　　SATA接口，是指在主板上这边，用来提供硬盘连接的插槽，这个插槽会通过电路板上的那些铜电路和其他元件连接，这些铜电路就是总线，SATA接口搭配的总线就是SATA总线，速度在600MB/s

　　协议用的是AHCI

　　目前基本所有的民用3.5英寸和2.5英寸的机械硬盘、2.5寸的固态硬盘使用的都是这个接口

　　SATA接口分为两个部分，一个是长一点的供电，另一个短一点的是数据，供电接在电脑的电源上，数据则是用SATA数据线接到主板上

　　SATA理论上是600MB/s，实际上排除掉干扰什么的，也就是500多MB每秒

　　所以只要使用SATA3总线作为传输载体的硬盘，无论是固态还是机械硬盘，其速率都不可能突破500多MB每秒

8、什么是mSATA接口

　　同样是SATA总线，AHCI协议，这个接口在一些已经淘汰的老旧笔记本上非常常见

　　其诞生的目的就是给SATA接口的固态缩小体积，不信可以拆开SATA接口的固态硬盘，其实里面的固态只占很小一部分，外壳只是用来固定2.5英寸而已，在固态刚普及那会，m.2还没有大规模推广开的时候，为了节约空间，不少笔记本不用SATA接口，而用mSATA来减少体积，可惜这个接口也没有绕开SATA总线的600MB/s的限制