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SATA Express

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SATA Express
しゅいたうえてきSATA Express连接はしこう
英文えいぶんぜんSerial Advanced Technology Attachment Express
发明2013ねん
带宽最高さいこう 1969 MB/s(さいようSATA Express物理ぶつりせっこう,PCIe 3.0 ×2)
类别くしぎょう
热插拔支持しじ需要じゅよう其他けい统组けん配合はいごう[1]
そとおけせっこう支持しじ

SATA Express英文えいぶんSerial Advanced Technology Attachment Expressまた缩写为Serial ATA Express也有やゆうぼう间的かんかた缩写SATAeいち种基于SATAPCI Express(PCIe)而来てき高速こうそく电脑总线,よう于SATA、PCIeそん装置そうち最初さいしょさく为SATA 3.2はん标准发表。[1]

らい

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可用性かようせい

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最初さいしょないけんSATA Expressひかえせいてきえいとく尔于2014ねんてき9系列けいれつPCHあきらかた(H97、Z97),适用于Haswellほろ构的处理LGA 1150插槽)。[2][3]过,2013ねん11月华硕发布りょう带有SATA Express连接はしこうてき“Z87-Deluxe/SATA Express”しゅいた使用しよう一颗由祥硕科技提供的SATA/PCIE分配ぶんぱいあきらかたASM106SEしょう应的こうあきらかた支持しじ过这款主ばん仅在2014ねんてきCESしょう费电てんうえてん以后便びん无任なん推出场的计划りょう[4][5]

2014ねん4がつ,华硕こう展示てんじりょう一种准量产型的SATA Expressかたけん,并支持しじ华硕しょう为“带独立どくりつてん频时钟的分立ぶんりつしきもとじゅん时脉”(SRIS)特性とくせい。SRISてきよう点在てんざい于在SATA Expressそん装置そうちじょう增加ぞうか一个用于资料信号传输的时钟发生器,ざいしゅいたてきかたけんじょう以额がい支持しじていSATA Express资料连接线传输同PCIe总线信号しんごう时屏蔽的わざ术需もとめ,并降てい辐射。[6][7][8]

2014ねん5がつしゅ使用しようZ97H97あきらかた组的ぬしばんじょう贩售,しょうしゅいた提供ていきょうりょうSATA Express连接はしこう,还提供ていきょうりょうM.2插槽(M.2一种界面卡式存储器连接结构,あんそう于主ばんじょうかずSATA Express原生げんせい物理ぶつり界面かいめんいち提供ていきょうPCIeSATAてきあし)。Z97H97为每个SATA Express连接はしこうかく提供ていきょうりょうPCIe 2.0 ×2规格てきPCIeどおりどうまい个SATA Express装置そうち拥有1GB/sてき带宽。[3][9][10]过这两款あきらかた组的ぬしいた主要しゅようよう于高阶性能せいのうつくえ桌面がた平台ひらだい,对一般主流级市场影响不大。[11][12]而极致性能せいのう级桌つくえ平台ひらだいじょうえいとく尔于2014ねん8がつ推出りょう支持しじSATA ExpressてきX99あきらかた组。X99おもばんじょうSATA Express界面かいめんてきPCIeどおりどう仍由X99 PCH提供ていきょう,而M.2插槽てきPCIeどおりどう则是视主ばん厂商而定,从X99 PCHじょう引出两条PCIe 2.0つうどう,也可从LGA 2011-v3插槽てき处理じょう引出最多さいた4じょうPCIe 3.0つうどうらいきょうM.2插槽使用しよう[13]

AMD则于2017ねん发表りょうSocket AM4Socket SP3(r2)/LGA 4094处理平台ひらだいうちけんSATA Expressひかえせい[14]

使用しよう

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SATA Expressてき推广使用しようじょうふん为两种情况。单就SATA Expressひかえせい本身ほんみ而言さん成功せいこうてきいたり2017ねん推出てきしゅいたあきらかた组、x86 CPU/SoCひとしゆう支持しじしか而就SATA Express物理ぶつりせっ口上こうじょうらい说则相当そうとうてきしつ败,以至于SATA Express协议NVMe协议取だい,SATA Express物理ぶつりせっこう也被きさき续者M.2U.2だい,载有SATA Express物理ぶつり界面かいめんてきしゅいた谓是相当そうとうてきしょう早期そうき甚至连驱动ほどしき也欠たてまついたり于SATA Express物理ぶつり界面かいめんてきそん装置そうち也可谓寥寥りょうりょう无几。[15][16]

2015ねんSATA Express发布りょういち种兼ようSAS、PCI Express x4、SATA总线てきてきU.2连接界面かいめん,U.2さら多用たよう伺服とうくわだて业应よう场合。

特性とくせい

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SATA Express软件体系たいけい结构てき一个高层次概览,以看いたSATA Express总线并没ゆう选择另立总线协议,而是选择どう支持しじはらゆうてきSATA装置そうち以及PCIeそん装置そうちつう过AHCIあるNVMe逻辑けんせっこう[17]:4

SATA Express本身ほんみはい备了しんてき物理ぶつり连接界面かいめん,连接はしこうこうしたけんようはらゆうSATA标准てきSATA连接线插头,[18]而实际上SATA Express使用しよう两条PCIeどおりどう传输资料,其对应的连接はしこう几乎相当そうとう于一个特てきPCIe ×2插槽,所以ゆえんもと于SATA Expressてきそん装置そうちどおり过PCIe总线与SATA Expressひかえせい进行通信つうしんてき[19]ぞう此前てきすう个SATA标准,ゆかり于固态盘つくえ(SSD)てき长足发展かずえつ发广泛的使用しよう,SATA 3.0对于SSDらい说已じき使用しようのうざいあずかきゅう装置そうちけんようてきもと础上SATA 3.0(6 Gbps)ひさげます多倍たばいてき总线带宽,SATA 3.2选择使用しようPCIeSATAどもとおるわざ术标じゅん[20]过相ばららいてきSATA标准らい说,为了のうざいPCIe总线じょう运行而修あらためりょうだい量的りょうてきわざ术参すう标准,而为りょうけんようきゅうゆうてきSATA,运作时功耗又かいただ使用しようPCIe总线てきひかえせいようだか[21][22]选择あずかPCIeはしざい一起的另一个原因是,さく为一个可广泛适配的电脑总线,PCIeざい提供ていきょうあし够的带宽てきどう时,还能どおり增加ぞうかPCIeどおりどうすうらい达成なりばい带宽ひさげます[23]

此外,いん为SATA Express支持しじばららいざいSATA逻辑せっこう层(めんむこう操作そうさけいじょう运作てきAHCI使つかいとく支持しじただゆう逻辑せっこう层标じゅんてきNVMe(AHCIてき继任しゃ)也成为了实现てき目的もくてきただようSATA Expressてきそん装置そうち支持しじ支持しじAHCI确保のうけんよう现时大量たいりょうてき旧型きゅうがたSATA装置そうち旧版きゅうばんてき操作そうさけい统(如Windows 7),对NVMeてき支持しじ则可全力ぜんりょく发挥PCIeそん装置そうちてきこうのうあずか性能せいのうぞう大量たいりょうI/O操作そうさてき并行执行。[17]

SATA Expressせっこうどう支持しじPCIeそん装置そうちSATAそん装置そうち,其物理ぶつり连接せっこううらないよう两条PCIe 2.0/3.0つう道和みちかず两个SATA 3.0(6.0 Gbps)连接はしこう(两种连接せっこう重用じゅうよう一个物理连接端口),しゅつくえそん装置そうち间的连接纯PCIe总线连接てき需要じゅよう额外てき总线抽象ちゅうしょう层。[19][22] 2013ねん8がつてきSATA 3.2版本はんぽん规范ちゅう正式せいしきはたSATA Express总线标准推出,并公布こうふ其硬けん规格以及电气特性とくせいさんすう[1][24]

SATA Express选择使用しようPCIe,使つかいとく性能せいのう以通过多じょう并行てきあるさらだか版本はんぽんてきPCIe总线らい获得性能せいのうてきひさげます。举个れい使用しようPCIe 2.0 ×2时,ざい8b/10b编码及2×5 GT/sてき吞吐りょう时获とく1GB/sてき带宽;而使用しようPCIe 3.0 ×2时,どう样通道下とうげ使用しよう128b/130b编码、2×8 GT/sてき吞吐りょう时可获得接近せっきん2 GB/s(实际1,969MB/s)てき带宽。[19][23]さく为对,SATA 3.0(6 Gbps)仅拥ゆう0.6 GB/sてき带宽,使用しようてき效率こうりつしょう对较ひくてき8b/10b编码

运行しき

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对于SATA Expressひかえせい其连せってきそん装置そうち,它们使用しよう3种不同ふどうてき逻辑けんせっ口和くちわ命令めいれいしゅう[22][17]

传统SATA

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ようこうしたけんよう传统てきSATA装置そうち包括ほうかつ使用しようAHCI逻辑せっこうてきSATA装置そうち)、SATA Expressひかえせい提供ていきょうてきSATA 3.0连接はしこう

使用しようAHCIてきPCI Express

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一来是用于使用PCIe总线并通过AHCI逻辑せっこうあずかしゅつくえ连接てきPCIe SSD;而二来是在操作系统中以兼容性为目的,提供ていきょう性能せいのう优化,以广泛使用しようてきSATAしきつう过AHCI逻辑せっこうそんPCIe SSD(そくAHCIしき方便ほうべんあんそう支持しじNVMeてき旧版きゅうばん操作そうさけい统,如Windows 7)。ざいAHCI开发てき时代,けい统的しゅつくえ适配はたCPU/そん储器けい统与しょう对慢とくてきもと于旋转磁性じせいかいてきそん储子けい统,AHCI针对这种悬殊てき速度そくどらい进行优化设计てき。而到りょうかた态盘广泛使用しようてき时代,AHCI便びん现了一些与固态盘的运作原理あい适应而导致的性能せいのう低落ていらく,现时かた态盘つくえさいようてき闪存,そん原理げんりあずかDRAMゆう类似处(つきかん速度そくど仍是慢得),不同ふどう于旋转存储介质。

使用しようNVMeてきPCI Express

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よう使用しようPCIe总线并通过NVMe逻辑けんせっこうあずかしゅつくえ连接てきPCIe SSD。NVMe一种转为闪存设计的高性能、扩展てきしゅつくえひかえせいせっこう,其高性能せいのう主要しゅようざい于低のべ时和I/O操作そうさてき并列せい,现代CPU、けい统平だい及应ようひとし受益じゅえきそうAHCI,NVMe提供ていきょうざいしゅつくえかたけん软件支持しじてきじょう况下提供ていきょう原生げんせいてきそん储并发性支持しじさらすくなてき资料そん储层级、さらふかてき命令めいれい队列さらだかこうてき中断ちゅうだん处理。

物理ぶつり界面かいめん

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SATA Expressぬしつくえ连接そく一般いっぱんてきしゅいた插座”(Host plug),连接两个传统SATA装置そうちあるいち个SATA Express装置そうち[25]

SATA Express原生げんせい物理ぶつりせっこう

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共有きょうゆう物理ぶつりSATA Express可用かようてき决于装置そうちてき用途ようと[18]

  • Host plug:そく原生げんせいSATA Express物理ぶつりせっこうよう于主ばん附加ふかひかえせい(如扩展せっこうじょうあずか旧型きゅうがたSATA装置そうち无缝けんよう需要じゅよう额外てき适配ある转换てき保守ほしゅ设计。[18]しゅいた一侧的连接器可选择连接两个旧型SATA装置そうちあるいち个SATA Express连接线的PCIeかた态盘。而连せっはし口上こうじょうてき总线工作こうさくざいPCIeしき还是SATAしき决于しょ连接てきそん装置そうち[25]
  • Host cable receptacle:SATA Express资料连接ざい线的插头,よう于连せっぬしばんじょうてきHost plug插座,けんよう于旧SATA插座。
  • Device cable receptacle:SATA Express资料连接ざい线的插头,よう于连せっそん装置そうちけんよう旧型きゅうがたSATA插座,いち个Device cable receptacle插座插上いちじょうきゅうSATA连接线与ぬしいたてきSATA插座连接,过这样的话装置そうちただかいざいSATAしき运作。
  • Device plug:使用しよう于SATA Expressそん装置そうちじょう,这种连接はしこう部分ぶぶんこうしたけんよう设计,れい装置そうちあずか链接SAS(MultiLink SAS)あるあずか下面かめんひっさげいたてきU.2しゅいた插头配合はいごう使用しよう[26][a][b]しか而,SATA Expressざい装置そうちあずかしゅいた连接きさき需要じゅよう装置そうち支持しじPCIe连接时方のう开启PCIeどおりどう
  • Host receptacle:あずかM.2类似てきいたじょう连接方式ほうしき需要じゅよう连接线。这种连接方式ほうしき间接けんよう连接いち个旧がたSATA装置そうち

这五种SATA Express物理ぶつり连接提供ていきょう两个PCIeどおりどうそくPCIe ×2规格),毕竟一开始就是基于旧版SATA及SAS物理ぶつりせっこう改造かいぞうてき保守ほしゅ设计,ちゅうおもこうしたけんようせい和成かずなりほんこうえき,以便くだてい推广成本なりもと,而且就算いん性能せいのう接受せつじゅ问题(仅支持しじいたPCIe ×2)ぼつゆう厂商すなお推出搭载这类连接てきしゅいたある装置そうちけんようSATAせっこうてき设计也能证其可用性かようせい重用じゅうようせい

U.2M.2

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こと实上SATA-IO并不满足于让SATA Express仅支持しじいたPCIe x2てき规格。SFF-8639连接规格(そくきさきらいてきU.2)支持しじPCI Express x4、SASSATA总线,ただしさいよう线缆结构,主要しゅようよう于企业级、伺服かた态存储装置そうち[26][29][30][31]いたり2015ねん3がつ,一些厂商推出了使用U.2连接支持しじNVMeてきかた态盘产品(如Intel 750系列けいれつ[27][32][33],预料ほん规格ざい性能せいのううえかい获得さら广的接受せつじゅいん为和M.2一样可以使用PCIe x4てき规格,原生げんせいSATA ExpressてきだかいちばいてきPCIeどおりどうのう达成最高さいこう约32Gbps(约4GB/s)てき带宽,どう保有ほゆうSATAとう旧型きゅうがた总线てき间接けんようせいよし针脚てい义相どう,SATA Express也可直接ちょくせつ使用しようM.2物理ぶつりせっこうらい实现ばんじょう连接,而市めんじょう也有やゆうM.2あずかU.2てき动转せっ贩售。[34]也有やゆうSATA Express装置そうち直接ちょくせつさいようPCIe物理ぶつり规格てきれい

U.2支持しじ热插拔而M.2支持しじ热插拔;U.2使用しよう3.3V电源电压12V电源电压,而M.2ただのう使用しよう3.3V电源电压;M.2应用于かた态硬盘无线网卡とう装置そうち,而U.2仅用于2.5えいすんかた态盘。

下表かひょう简略展示てんじSATA Express不同ふどう连接间的けんよう

连接けんようせい[18]:1
  SATA Express
しゅつくえ线缆
插座
SATA Express
装置そうち线缆
插座
SATA Express
しゅつくえ插座
SATA线缆
插座
U.2ばん
插座[a]
SAS MultiLinkえいSAS MultiLink
插座[b]
SATA Express
しゅつくえ插头
これ いや いや これ いや いや
SATA Express
装置そうち插头
いや これ これ いや これ[c] これ[c]
SATA
装置そうち插头
いや これ これ これ これ[d] これ[d]

けんよう

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SATA Expressこうしたけんよう装置そうち层级てきただようそん装置そうち支持しじSATAひとし使用しよう;而PCIeしきただようしゅいたあきらかた组/SoCゆうSATA Expressひかえせい,也只需装置そうち支持しじそくせい确开启。过无论是なん种模しき,仍然需要じゅよう操作そうさけい统驱动程しきてき支持しじ

つくえ械参すうじょう,无论原生げんせいSATA Express连接还是U.2连接,针脚てきこうのう设置类似于USB 3.0こうしたけんようUSB 2.0てき做法,原生げんせいSATA Expressざい两个旧型きゅうがたSATA 7针连せってきもと础上另外新そとしんぞうりょう其它PCIeしょ需针あし,也因此可让旧がたSATA资料传输线适はい最多さいた插入そうにゅう两个装置そうち)。[18][25]而U.2则是さいようあずかM.2类似てき针脚てい义,U.2需要じゅよう额外てき动适はい才能さいのうあずか旧型きゅうがたSATA装置そうち连接。另外,现时所有しょゆうてきぬしいたはい备U.2连接はしこうあずかM.2类似てき需要じゅようPCIe转接卡(动或ぬし动的,无桥せっあきらへんてき动接こう一般いっぱんよう于纯PCIe装置そうち,带桥せっあきらへんてきしゅ动接こう卡一般用于转接SATA连接はしこう装置そうち);如果ぬしばんじょうはい备了M.2连接はしこうじょりょう使用しようM.2规格てき装置そうち以外いがい,也可どおり过被动转せっ使用しようU.2てき装置そうち而无带宽损失。[34]

软件层面じょう操作そうさけい统只ようゆうAHCI驱动ほどしきそく开启SATA ExpressてきSATAしき(AHCIせっこうそん旧型きゅうがたSATA装置そうちあるどおり过AHCIせっこうそんSATA Express连接てきPCIeかた态盘,あずか使用しよう普通ふつうてきSSD无甚别。ただしこれNVMeてき支持しじじょう,则需よう较新てき操作そうさけい统才ゆうないけんてき驱动ほどしき支持しじきゅう操作そうさけい统(包括ほうかつWindows 8及之ぜん版本はんぽんてきWindowsLinuxないかく版本はんぽん3.3以前いぜんてきLinuxないかくFreeBSD 9.2[35]以前いぜんてきFreeBSDMac OS X 10.10以前いぜんてきMac OS X需要じゅよう额外てき驱动ほどしきかたのう支持しじ[17]虽然いち支持しじNVMeてきSSDゆうけんようしき以便あんそう旧版きゅうばん操作そうさけい统,过像Intel 600p这样てきSSD,本身ほんみ无AHCIけんようしき支持しじてき需要じゅようざい载NVMe驱动てきじょう况下あんそう旧版きゅうばん操作そうさけい统。

まいり

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备注

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  1. ^ 1.0 1.1 U.2连接最初さいしょめい为SFF-8639,2015ねん6がつ改称かいしょうU.2[27]
  2. ^ 2.0 2.1 MultiLink SAS receptacle也称SFF-8630连接[28]
  3. ^ 3.0 3.1 SATA Express装置そうち插头与U.2 (SFF-8639)あるSAS MultiLink (SFF-8630)连接ひきはいただし需要じゅようぬしつくえはし装置そうち支持しじざいかい开启PCIeどおりどう
  4. ^ 4.0 4.1 SATA装置そうち插头与U.2 (SFF-8639)あるSAS MultiLink (SFF-8630)连接ひきはいただし需要じゅようぬしつくえはし装置そうち支持しじざいかい开启SATAどおりどう

参考さんこう资料

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外部がいぶ链接

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