SATA 与 M.2:推动更快计算的连接器

SATA 与 M.2:推动更快计算的连接器

SATA 与 M.2:推动更快计算的连接器

NVMe、SATA、PCIe 和 M.2 连接器打破了数据存储领域的连接瓶颈,催生了更小更快的设计。我们深入剖析当今顶尖的数据存储连接技术,告诉您数据闪存的未来会是什么样子。

IBM 和 Hitachi Micro Drives 分别成立于 1999 年和 2005 年

IBM 和 Hitachi Micro Drives 分别成立于 1999 年和 2005 年。

数据存储是数十年来的一项首要技术关切。IBM 于 1999 年引入了微硬盘,是当时市场上体型最小、存储最大的硬盘驱动器——巨大的 340 MB。随着数据存储技术的迅速发展,标准的技术连接器也获得创新,变得更小更快。到了 2003 年,硬盘驱动器存储设备 (HDD) 使用了 SATA 接口连接器,因为它们的行业认可度高,数据传输速度快。首批 SATA 连接器的速度达到 150 MB/s 左右,在当时是很可观的。

SATA 是什么?

随着存储量增长、尺寸变小以及用户不断创建和摘要更多数据,笔记本电脑和台式电脑中的 SATA 连接器和接口必须跟上速度需要。2004 年推出的 SATA 首个修订版本将速度加倍,本季传输速率达到 300 MB/s。SATA 的速度在 2008 年再一次翻倍。自此诞生了首个 1 TB 3.5in 硬盘驱动器,向科技领域证明数据存储和速度已经发展到前所未有的高度。毋庸置疑的是,SATA 已成为连接硬盘驱动器的标准消费者电脑总线接口,最终成为固态驱动器。

3.5-in HDD 的 SATA 连接器。请注意引脚长度以确保指定的接地和电源匹配顺序

3.5-in HDD 的 SATA 连接器。请注意引脚长度以确保指定的接地和电源匹配顺序。

什么是 PCIe?

2009 年,串行ATA国际组织宣布一项新的连接标准——Mini-SATA,通常缩写为 mSATA。它是根据外围组件快速互连扩展连接器(或称 PCIe)的经过少许改动而产生的。PCIe 连接和迷你卡都是在 2005 年引入的,常用于显卡、网卡和声卡,一般都位于电脑模板——但也仅此而已。mSATA 连接曾充当 SSD 连接器被用于首部 Apple MacBook Air 中,但时间不长。对小型迷你 PCIe SSD 进行少许创新和设计返工后,mSATA 迅速被 Mini PCIe v2 取代——也就是我们现在所说的 M.2。

2.5 英寸 SATA 驱动器(下方)和 mSATA SSD 相比较

2.5 英寸 SATA 驱动器(下方)和 mSATA SSD 相比较

M.2 是什么?

迅速取代 mSATA 的 M.2 标准允许不同的计算机模块宽度和长度,并且具备更高级的连接功能。M.2 连接器用途十分广泛,它们可集成多种功能,例如 Wi-Fi、蓝牙、卫星导航、近场通信、混合数字无线电、无线宽域网,当然还有固态数据存储。

mSATA SSD(左侧)和 M.2 2242 SSD 并排比较

mSATA SSD(左侧)和 M.2 2242 SSD 并排比较

NVMe 和 SATA 有什么区别?

根据存储驱动器的总线协议,M.2 连接器属于两个截然不同的分箱。有 M.2 SATA 协议,表示它们是以旧版 SATA 驱动器的相同方式通信,只是所占空间不同,队列速度更快。随后还有 PCIe M.2 连接器,使用比旧版 SATA 接口快很多的 NVMe 接口协议。由于 SATA 在历史上曾具备 IDE、AHCI 和 RAID,PCIe 将 NVMe 作为连接处理器的方式。NVMe 能够利用现代 CPU 的低延迟,基本上已淘汰 SATA 和 AHCI。

M.2 的未来发展如何?

就在两年前,M.2 连接器虽然随处可见,但实施很少,因为仍然在广泛使用 mSATA 甚至 SATA 等旧版元器件。这也有可能是因为 M.2 固态驱动器 (SSDs) 在当时仍然相对比较新,在速度和价格方面无法与 SATA SSD 竞争。但是,M.2 在要求大量存储和小体型的母版、平板电脑等消费品中变得越来越普遍,因为 M.2 PCIe SSD 和超出消费零售空间的旧版 SATA SSD 相比,变得便宜得多和快得多。以速度为例,Kingston 生产的这款 M.2 PCIe 硬盘驱动器 的读写速度分别达到 1400 MB/s 和 1000 MB/s,比五年前存储行业内主流的标准硬盘驱动器快了超过 20 倍!

“B&M Key”边缘连接器常用于 SATA M.2

“B&M Key”边缘连接器常用于 SATA M.2

由于 M.2 用途十分广泛,它已经适应了多种不同的尺寸标准,也就是人们所说的“Key”。目前广泛使用的 M.2 插槽有四个主要的 Key 类型:A、B、E 和 M。但其实有 12 个不同的 key ID——其中大部分是留作未来使用的,Key ID 实际会以简写形式出现在物理块所处的连接器上。Key ID 实际会以简写形式出现在物理块所处的连接器上。这个物理块只是用来区分不同设备内的信息分配。以下是一个方便的 M.2 Key 图标,供您参考。

不同的 Key ID 用来确定引脚位置和接受的接口类型。

不同的 Key ID 用来确定引脚位置和接受的接口类型。

M.2 的另一个重要特性是模块长度和宽度的灵活性。这一点通常会表示在模块零件编号命名法中。请查阅有关 TE Connectivity 如何为 M.2 连接器零件编号命名的有用指南。

来源:TE Connectivity

来源:TE Connectivity

M.2 的长度和宽度多样性十分宝贵,因为您可在几乎所有特定应用技术中使用同一个连接器系列。例如,理论上您可将“B Key”M.2 连接器用在设计内的多个连接应用中,因为这个 key 在不同接口中被广泛接受,就像模块自身也可能有不同长度。

无论您的应用如何,M.2 PCIe 连接器的用途极为广泛,将在技术应用中变得越来越普遍。它们通常会融入到不同技术中,它们就是消费品数据闪存连接的未来。