摘要：硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。通俗理解就是硬盘和计算机其他部分相互连接的方式...
硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。通俗理解就是硬盘和计算机其他部分相互连接的方式，不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度，各种接口拥有自己独特的用途和适用的范围!在整个系统中，硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。
我们平时肯定会听说IDE 、SATA 、mSATA 、M.2 、AHCI、NVMe等等的名词，那么这些都是什么意思呢?
请看下发文章，将会为大家一一讲解。
硬盘分类
在开始了解硬盘接口之前，我们先了解下硬盘的类型，我们经常听到固态硬盘、机械硬盘这样的叫法，但是具体区别是什么，估计大家有些不是很清楚，下面就看详细的介绍
固态硬盘(SSD，Solid State Drive的缩写)
用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成，相对机械硬盘，读取速度更快，寻道时间更小，可加快操作系统启动速度和软件启动速度。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。
被广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域。
优点：读写速度快;防震抗摔性;低功耗;无噪音;工作温度范围大;轻便
缺点：容量小;寿命有限;售价高(相对传统机械硬盘)
传统硬盘(HDD，Hard Disk Drive的缩写)
最基本的电脑存储器，我们电脑中常说的电脑硬盘，机械硬盘即是传统普通硬盘，主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。
目前硬盘一般常见的磁盘容量为500G、750G、1TB、2TB、3TB、8TB、12TB等等。硬盘按体积大小可分为3.5寸、2.5寸等;按转数可分为5400rpm/7200rpm/10000rpm/15000rpm等;
固态混合硬盘(SSHD，Solid State Hybrid Drive的缩写)
混合硬盘不是双硬盘(SSD+HDD),混合硬盘是为了缓解矛盾的产物，固态硬盘太贵，机械硬盘太慢，聪明的商人想到了一个办法，机械硬盘内置NAND闪存颗粒，非易失性的，进行资料预读操作。减少了读取次数，提高了性能，节能效果好，因此笔记本的续航能力有所提升。
混合硬盘是一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘，除了机械硬盘必备的碟片、马达、磁头等等，还内置了NAND闪存颗粒，这颗颗粒将用户经常访问的数据进行储存，可以达到如SSD(就是固态硬盘)效果的读取性能 。
固态混合硬盘是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。原理和微软Windows 7和Windows 8操作系统上的“Ready Boost”功能相似，两者都是通过增加高速闪存来进行资料预读取(Prefetch)，以减少从硬盘读取资料的次数，从而提高性能。不同的是;混合硬盘将闪存模块直接整合到硬盘上，对比一下，就会发现新一代的混合硬盘不仅能提供更佳的性能，还可减少硬盘的读写次数，从而使硬盘耗电量降低，特别是使笔记本电脑的电池续航能力提高; 由于一般混合硬盘仅内置8GB的MLC闪存，因此成本不会大幅提高。同时混合硬盘亦采用传统磁性硬盘的设计;因此没有固态硬盘容量小的不足。通常使用的闪存是NAND闪存。
混合硬盘是处于磁性硬盘和固态硬盘(SSD: Solid State Disk)中间的一种解决方案。
硬盘传输标准协议AHCI和NVME
AHCI(serial Advanced Host Controller Interface) ，全称为串行ATA高级主控接口/高级主机控制器接口，它允许存储驱动程序启用高级串行ATA功能。
我们在使用SATA SSD的时候，一定要在主板设置中开启AHCI模式。
这是因为，开启AHCI模式后，能够大幅缩短SSD无用的寻道次数和缩短数据查找时间，这样能让多任务下的SSD能够发挥全部的性能和效应。根据相关性能测试，在AHCI模式开启后，大约增加30%的SSD读写性能。
NVM Express是标准和信息的开放收集，以充分展示非易失性存储器在从移动设备到数据中心
NVM Express –用于PCI Express附加存储的寄存器接口和命令集，以及适用于多种操作系统的行业标准软件。NVMe被广泛认为是PCIeSSD的事实上的行业标准。
NVMe管理界面–用于NVM Express存储的带外管理的命令集和体系结构(例如，使用BMC发现，监视和更新NVMe设备)。架构上的NVMe – NVM Express的扩展，可通过PCIe以外的其他传输方式对NVM Express命令集进行隧道传输。NVMe over Fabric通过允许同一协议扩展到各种网络接口上，扩展了在全球最大的数据中心中大规模高效存储架构的优势。
所谓NVMe协议，在于充分利用PCI-E通道的低延时以及并行性，，在可控制的存储成本下，极大的提升SSD的读写性能，降低由于AHCI接口带来的高延时，彻底解放SATA时代SSD的极致性能。
NVME标准相比AHCI有许多优点
1. 低延迟。面向PCIe SSD产品的NVMe标准能有效降低控制器和软件接口部分的延迟，最主要是能让SSD走PCI-E通道直连CPU，有效降低了数据延迟，其次，NVMe精简了调用方式，AHCI每条命令则需要读取4次寄存器，一共会消耗8000次CPU循环，从而造成2.5μs的延迟，而NVMe执行命令时则不需要读取寄存器。
2. 新的协议还能大大提高SSD的IOPS(每秒读写次数)性能，理论上，IOPS=队列深度/ IO延迟，所以增加队列深度，就可以有效提升SSD的IOPS。传统的ACHI标准下队列深度最多能达到32，但是在NVMe标准下，这一数值可以达到64000，是以前的2000倍。
3. 此外NVMe还加入了自动功耗状态切换、动态能耗管理、免驱等功能，驱动适应性广，低功耗。
下面就按照硬盘的类别介绍下硬盘的接口
硬盘 (HDD)
IDE接口
IDE代表着硬盘的一种类型，但在实际的应用中，人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1，这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了，而其后发展分支出更多类型的硬盘接口，比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。
以前，很多硬盘都是IDE接口的;而现在，硬件接口已经向SATA转移，硬盘接口几乎SATA是标配置，市场上几乎没有IDE接口的硬盘了。IDE接口现在已经逐步退出了舞台。
IDE接口优点：价格低廉、兼容性强、性价比高
IDE接口缺点：数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少、不支持热插拔、、接口速度的可升级性差。
SATA接口
固态硬盘 (SSD)硬盘接口
目前最为主流的SSD两大传输协议分别是传统的AHCI协议和新兴为SSD而生的NVMe协议。关于两大协议具体对比在这里不再赘述，一句话来说，NVMe协议相比AHCI，给SSD带来的是革命性的提升，极大的提升固态硬盘的读写性能，降低由于AHCI接口带来的高延时，彻底解放SATA时代固态硬盘的极致性能。
但目前SSD市场中，由于价格的因素，AHCI协议依然是主流，NVMe协议的正在加速从高端消费级向主流级侵蚀其份额。
那么如何知道自己电脑是支持的是AHCI协议还是NVMe协议呢?
台式机来说，目前可以原生支持的NVMe协议的主流主板，对于intel来说，主要有100系主板，200系主板以及X99、Z97等等。而对于AMD来说，新一代支持Ryzen处理器的300系主板可以支持。
支持NVMe的主板都是支持AHCI协议的，但反之不成立。笔记本来说，很多中高端笔记本，已经用上了NVMe协议的SSD，具体是否支持，建议直接咨询笔记本客服确认比较合适。目前接触的大部分消费者，给笔记本加SSD的都是老本升级为主，几乎都是AHCI协议。
从上文了解到两大协议的基本概念，我们下面根据两大协议区分接口：
一、AHCI协议
目前常见有SATA接口、mSATA接口、M.2接口(又叫NGFF接口)：
SATA接口
从2001年推出SATA 1.0直到目前固态硬盘的最主要SATA3.0接口。SATA接口固态硬盘，大多用于代替机械硬盘，我们的台式机和笔记本升级主要用到这类接口。
SATA接口固态硬盘具有价格较为便宜，散热好的特点，并且兼容性强，无论是台式电脑或笔记本都兼容，并且老电脑也不在话下。缺点是所占空间比较大，特别是对于笔记本用户，需要替换掉原有的机械硬盘，或者选择拆除光驱，购买光驱位硬盘支架安装(这个情况建议光驱位安装机械，硬盘位安装固态硬盘。)
mSATA接口
mSATA接口的固态硬盘一般是指超小型的SSD模块，不同于传统2.5寸的SSD产品。早期，为了更适应于超极本这类超薄设备的使用环境，针对便携设备开发的mSATA(mini SATA)接口应运而生。你可以把它看作标准SATA接口的mini版，物理接口跟mini PCIe接口一样。mSATA接口的出现，迅速受到各大笔记本厂商的青睐，在中高端笔记本中都预留了mSATA接口供用户升级。
mSATA SSD的尺寸为50mX30mm，单面厚度就达到了4mm~5mm。体积是传统2.5寸SSD的1/12，重量为1/7。
mSATA接口是SSD小型化的一个重要过程，不过mSATA依然没有摆脱SATA接口依然是SATA通道，速度是6Gbps。诸多原因没能让mSATA 接口火起来，反而被更具升级潜力的M.2 SSD所取代，目前只有老的笔记本用户才会存留这种升级接口。
M.2接口(NGFF接口)
M.2接口最初叫做NGFF接口(Next Generation Form Factor)，是目前笔记本中使用最多的接口类型SSD，其宽度尺寸仅为22mm，单面布置NAND颗粒的话厚度为2.75mm，双面的话厚度则是3.85mm。M.2接口相对mSATA来说体积进一步减小，更加节省空间。相比SATA3接口，M.2接口可以同时支持SATA及PCI-E通道，后者更容易提高带宽，如果是采用SATA通道的M.2接口固态硬盘，则读写速度在550MB/s左右，使用PCIE3.0 来传输数据，速度大大提高。
M.2接口是一种新的主机接口/插槽方案，有丰富的可扩展性，最长可以做到110mm，可以提高SSD容量。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接口又分为【B key(Socket 2)】和【M key(Socket 3)】两种，
其中 Socket 2 走SATA通道、PCI-E 2.0 x 4通道，最大理论读写速度分别达到700MB/s、550MB/s，支持SATA、PCI-E x2接口的SSD、WWAN及其他非存储设备。
而 Socket 3 专为高性能存储设计，PCI-E 3.0 x 4通道，体积更小的同时速度可达到32Gbps，接近4GB/S的带宽，比SATA快5倍之多
目前的M.2接口已全面转向PCI-E 3.0 x4通道。
区分总线标准和接口速度，不同的总线决定了不同的速度。
SATA有三代，SATAⅠ速度为1.5Gb/s，SATAⅡ速度为3.0Gb/s，SATAⅢ速度为6.0Gb/s;由于这三代都互相兼容，速度向下兼容;
SATA通道：硬盘——内存——CPU
PCIe也分为PCIe3.0和2.0，以及有x4和x2的区别(总线数为4和2)，PCIe 3.0 x4速度为32Gb/s，PCIe 3.0 x2速度为16Gb/s，PCIe 2.0 x4速度为20Gb/s，PCIe 2.0 x2速度为10Gb/s，也是向下兼容。
PCIE通道：硬盘——CPU
上面说的AHCI协议M.2接口均为【B key(Socket 2)】，而下面我们提到的 NVMe协议 M.2接口固态均为【M key(Socket 3)】接口。
NVMe协议
目前最常见有M.2接口和PCIE接口：
M.2接口
这个类型的固态优点是集聚了M.2接口高速、占据空间小和NVMe协议低延迟的等优势。缺点价格比较高，发热量也相对比较大。另外同样是一些老主板或新入门主板没有M.2接口，兼容范围相对不如SATA。
PCI-E接口
主要用于高端机，性能较好
早在SATA接口SSD发展之初，就已经出现了PCI-E接口的SSD。
其是直接插到主板上的PCI-E接口上，由于其和CPU是直通的传输方式，传输带宽上的优势很大，速度远远快于SATA的接口方式。
目前PCI-E接口通道有PCI-E 2.0 x2及PCI-E 3.0 x4两种，最大速度达到32Gbps，可以满足未来一段时间的使用。
虽然其性能更高但成本也很高，现在只有旗舰级SSD才会选择PCI-E接口。
虽然PCI-E SSD有诸多好处，但也不是每个人都适合。PCI-E SSD由于闪存颗粒和主控品质问题，总体成本较高，相比传统SATA固态硬盘价格贵一些。另外，由于PCI-E会占用总线通道，入门以及中端平台CPU通道数较少，都不太适合添加PCI-E SSD，只有Z170，或者是X79、X99这样顶级平台或者服务器主板，才可以完全发挥PCI-E SSD的性能。
M.2的型号
M.2硬盘都是SSD，主要有2242、2260、2280三种规格，为了划分不同长度的产品而定的。长度不同，意味着容量就不同。因为长度越长，可布置的闪存颗粒就越多，容量也就越大。
以M.2 2242为例，22是宽度22mm，42是长度42mm，2260与2280同为此理，所以选购前也要看看你的设备到底支持哪一种长度的M.2 SSD。
2242与2280只是代表了尺寸的长短
- 2242的具体规格为22×42(mm)
- 2280的具体规格为22×80(mm)
- 2242与2280之间还有一个2260规格，22×60(mm)
22110是最长的规格。22mm是统一的宽度，42、60、80、110代表了不同的长度。
至于M.2 SSD的厚度，单面布置芯片厚度2.75mm，双面厚度3.85mm，比mSATA还要薄。
固态硬盘mSATA、M.2 AHCI【B key(Socket 2)】、M.2 NVMe【M key(Socket 3)】接口对比图
结语
虽然目前固态硬盘接口比较多，不过目前最为主流的依然是SATA3.0和M.2两种接口SSD，前者价格便宜，并且基本兼容所有新老平台电脑，缺点是速度已经达到SATA接口速度的上限，而M.2接口目前主要有2种协议，速度最快的是NVMe协议M.2固态硬盘，具体体积小，速度快等特点，是今后比较看好的固态硬盘接口，由于闪存颗粒和主控的原因，M.2 NVMe协议的固态硬盘价格比较贵，并且不兼容一些老平台，主要适合目前与未来新平台用户。
所以大家在选择的时候一定要按需购买，根据自己电脑的配置以及需求来选购相应等级的固态硬盘，不然就会造成性能浪费。
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