为什么SATA这个“上古”接口还在主板上?为什么没有SATA4?
主板上的SATA口是很常见的接口之一,从05、06年左右开始普及至今已经有小20年的时间,并且在SATA3发布至今也有近10年时间了,为什么这么一个带宽和USB3.0相当的接口依然是较多使用的接口之一呢?为什么一直没有SATA4出现呢?
首先,如果说SATA的技术演进本身,那SATA3后面的就是SATA Express,这属于"官方版"的“下一个版本”。但即便是SATA Express,也已经是十年前发布的了。
之所以这个接口更新、演进的慢,主要原因有两个:
现有的接口形态和性能满足了基本需求
新的接口被其他接口替代
现在咱们日常使用的主板上,除了RAM的插槽以外,哪个的性能最强?自然是PCIe,所以当一个接口形态可以用上PCIe通道的时候,基本都不太需要自己再在协议上去费劲。
SATA最主要接的东西,就是机械硬盘,但是机械硬盘其实从SATA2接口开始,对接口的需求就已经极其的小,毕竟也就百八十MB/s的速度,连续读写和4K都没啥大的改进,要什么新接口?SATA3 已经是6Gb/s,b=bit,换算成MB,就是差不多理论700MB/s。
一开始机械硬盘确实远用不到SATA3的瓶颈,但是后来有了固态硬盘,嗖嗖的就把接口带宽用到了顶。那怎么办呢?两个办法:更新老的SATA接口和换别的接口。
于是SATA Express应运而生。因为有了PCIe通道(PCIe×2),所以SATA Express的带宽达到了16Gb/s(其实以2023年的眼光来看,它也很容易用到上限的)。因为同时兼容AHCI和NVMe,所以它其实可以同时走SATA协议或者PCIe协议,并且为了向下兼容,它可以接两个SATA设备或者一个SATA Express设备。
这整个看下来,似乎兼容性又好,在那个时代,性能也说的过去,按说是个不错的接口对吧?但是这向下兼容的代价不可谓不大,您瞅瞅SATA Express接口长什么样子:
我个人觉得正是这个接口形态,阻碍了它在普通主板上的应用。兼容SATA和NVMe这件事是不是很耳熟?没错,后来实际上是NGFF(Next Generation Form Factor)接替了这项工作,后来改名叫M.2,其实俩是一个意思,因为它们所描述的,都是这个物理接口的。
SATA Express是沿用的工程设计的那一套,M.2就主要是为了小型化而生。但你看,总之都是走PCIe通道,我们需要的其实就是那十来个触点,而且小型化肯定是趋势,于是SATA Express还未普及就被M.2替代成为了主流。
虽然它一开始的PCIe×2有点一般,但是毕竟只是在那时,而且接口还可以再演进,所以性能不是大问题,大问题是它大且复杂,又占地方。加上几乎就没出现过SATA Express接口的固态硬盘(基本都是SATA为主)所以SATA Express的使用率相当的低。而随着M.2固态的兴起,SATA Express就逐渐彻底没用了。所以很多低端主板本来也不会有SATA Express,也就直接从来没碰过。高端板子加了看到SATA Express彻底失势,也就取消掉了,大多只在原来的9系~100系列主板上出现过。
厂商们如今都是4或6个SATA3+1-3个M.2接口,这样既能保证械硬盘的兼容,又能保证新接口的性能和小型化。比如装个ITX主机,如果不需要机械硬盘,则已经不需要机箱有专门的硬盘位了。
而真正需要像SATA这样臃肿的物理接口来保证稳定的服务器平台,则进化到了U.2,虽然没直接叫SATA5,但我觉得它就是事实上的SATA5(你瞅它的样子,跟它爹SATA Express和爷爷SATA没有血缘关系谁信)。它也是用到了PCIe×4,所以PCIe3.0下就也能封顶达到4000MB/s。支持PCIe4.0后也就按照PCIe4.0的来。
到如今,就形成了民用SATA+M.2,服务器用U.2+PCIe/M.2的这么一个结构。
SATA其实最大的缺点就是半双工以及数据和供电分开,半双工就同一时间始终只有单向传输,数据供电分开就导致还需要从电源单独接一根12V的SATA供电线。但是因为机械硬盘躺平,导致很长一段时间主板上都不能不配备SATA,所以虽然SATA3按理都该被淘汰了,但这种共生会依然持续下去。大概过几年都会有人问“为什么有SATA这么大却性能这么弱的接口?”
作者声明本文无利益相关,欢迎值友理性交流,和谐讨论~
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