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SATA Revision 3.2技术浅析

2013-10-14丁泰勇《微型计算机》2013年9月下

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SATA接口的发展似乎面临着一个分裂点：以SSD为代表的高速设备已经不满足目前SATA 6Gbps的速度了，它们需要更快的速度和更高速的接口来满足数据传输的需求；以HDD为代表的传统机械硬盘，持续传输速度受限于转速很难提升到300MB/s以上，继续发展接口速度似乎也没什么用。在这种情况下，SATA-IO发展出了新的方案—SATA Express，它可以让SSD这样的高速设备的传输速度进一步狂奔下去。而对HDD而言，在目前的标准上继续前进、扩大适应性并增加功能即可。这就是SATA Revision 3.2，一个对SATA未来发展进行修正的新版本，包含了过去的内容也增加了不少新功能。

SATA Revision 3.2发布时间是2013年8月9日。顾名思义，Revision 3.2是SATA 3.0版在2009年发布后的新的增补版本。SATA Revision 3.2主要包含了针对高速存储设备的SATA Express接口（本刊在2013年2月下的《SATA Express技术前瞻分析》一文中曾经对已知信息做出过详细分析，在本文中，仅简单介绍这部分内容，不会过多涉及）、新增加的M.2接口、新的SATA USM接口以及一些节能和电源管理的新技术。总的来看，由于它是一个对老技术的增补完善，并且大部分技术内容都已经有过详细的披露和解读，因此整体新内容不多。

补丁？SATA 3.2的真相

SATA Revision 3.2实际上也反映了目前SATA-IO组织在制定新的存储标准上的分歧。目前SATA3.0的速度标准为6Gb/s，这个接口速度对HDD来说是完全够用甚至绰绰有余的。受限于HDD本身技术原理，在盘片转速无法大幅度提升的情况下，光靠盘片密度的提升来提高持续读写能力已没有太大效果，因此目前HDD的持续读写速度普遍在200MB/s左右，离接口技术标准中的600MB/s还有很大的距离。但对SSD来说，SATA 6Gb/s就完全不够用了，一些新的SSD持续写入能力已经超过了550MB/s，几乎就是贴着标准的边缘——显然，接口速度已经限制了SSD性能的充分发挥。

SATAIO组织控制了大部分存储设备的接口规格

接下来怎么办呢？如果继续发展SATA接口，提出人们心中的SATA 12Gb/s的话，首先光是高速传输的问题就很难实现，12Gb/s的数据传输速度即使依靠各种纠错技术，都肯定会对线缆、PCB、甚至SATA存储芯片提出更高的、目前难以达到的需求，短期内实现困难很大。况且对高速度的需求只有SSD比较迫切，即使很快制定出SATA12Gb/s，利用多通道技术快速发展的SSD很快填满12Gb/s的传输通道也不是什么难题，接下来怎么办？难不成又推出SATA 24Gb/s？SSD的快速发展在短期内还看不到太明显的限制。对HDD来说，SATA6G b/s都还没完全利用，更快速的发展就更没有必要了。

因此，SATA-IO干脆将整个技术规格分为两块，一部分是针对SSD高速需求，专门推出了利用PCI-E总线的SATA Express，传输速度特别是扩展性能都非常优秀；另一部分是继续在SATA 6Gbps上小修小补，加入各种新功能以适应不断发展的市场和用户需求——这就是目前的SATA Revision 3.2，一个修正和更新的SATA技术版本。接下来，本文就将为大家介绍SATA Revision 3.2的一些新技术，主要包括M.2接口、mi croSSD、SATA USM、SATA Express以及功耗控制技术等。

M.2——更小的SATA接口

M.2接口是S ATA-IO针对市场不断变化而推出的新一代、更为迷你的一种小型接口。实际上，SATA-IO之前为移动设备或者小体积设备专门推出过mSATA接口，基于这种接口芯片、整个PCB的尺寸大约在51mm×30mm，厚度大约为4.85mm。SATA-IO在制定这项标准的时候，没有估计到诸如超极本、MacBook Air这样超轻薄设备的问世，因此对超极本、尤其是目前出现的超便携设备比如平板来说，mSATA的尺寸还是略大了点。

为了解决这个问题，SATA-IO又推出了新的M.2规范。M.2规范既可以使用SATA接口，也可以使用PCI- E总线链接，完全能够满足S S D高速发展的需求。从尺寸来说，一款标准M.2接口SSD的尺寸为42mm×22mm，在配置单面芯片时厚度仅为2.75毫米，配置双面芯片时厚度为3.85毫米。除了基准规格外，SATA-IO还推出了三种扩展规格。这三种扩展规格主要适用于更大容量的SSD产品，它们都是22m m宽，但长度更长一些。长可以达到基准M.2产品的2倍以上甚至更长。

在尺寸变薄、变小后，M.2接口的SSD更适合放置在移动设备中。不过体积变小后，会不会影响到速度呢？答案是——不会。因为M.2接口不但速度快、而且配置可选。M.2设备在插槽处设计了两个空槽，分别称为B键锁和M键锁。其中当B键锁激活时，M.2设备可以选择使用SATA接口或者PCI-E3.0 X2接口，速度为6Gbps（600MB/s）或者2.0GB/s；当M键锁激活时，M.2设备则仅能使用2个PCI-E 3.0 X2通道连接，速度提升到4.0GB/s。根据SATAIO的推荐，B键锁推荐给SSD、缓存或者WWAN模块使用，M键锁推荐给高性能SSD或者缓存使用。其中缓存技术主要是指诸如英特尔在Z68上就发布的Smart Response Technology固态硬盘缓存技术或类似技术，这项技术通过大容量SSD作为系统的缓存，能大幅度提高在系统使用过程中的数据响应速度。之前这项技术受制于SATA接口的速度，效果表现一般。在SATA 3.2规范加入了M.2这样的PCI-E通道传输后，类似的缓存加速技术可能会有更大的发展空间。

目前SSD的传输速度已经逼近SATA 6Gb/s的上限，图为读取速度高达550MB/s的三星840Pro。