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2.5英寸存储设备救世主之U.2接口初探

2015-07-24张平合《微型计算机》2015年7月下

SATA规范的发展已经长达数十年了,随着SATA产品的性能逐渐挖掘殆尽、600MB/s的接口带宽限制,这似乎意味着机箱内部2.5英寸存储设备的寿终正寝。为此SATA-IO组织特别开发了借道PCI-E总线的SATAe物理接口。然而该接口设计复杂,在兼容性的表现上也不是很出色,因此直到现在,市面上也很难看到实际的产品。终,一种全新、兼容性非常强大的U.2接口横空出世,将很有可能成为我们未来存储设备的主要传输接口,那么它到底有什么必杀技呢?

近日很多读者都在咨询一种新的U.2 SSD,据说速度甚至可以达3000MB/s,并且整体性能极为强悍,还能够支持NVMe协议,那么这是一种什么技术规范呢?它对应的产品是什么样子的呢?实际上,所谓的U.2并不是一种传输规范,而是一种接口规范。也就是说,U.2目前只是一种全新设计的物理接口,使用这种接口的设备,在有效规范的支持下,可以达到很高的传输速度。那么,现在的SATA和SATAe等接口规范不够用吗?为什么还要增加一种新的接口标准呢?且听我们慢慢道来。

众所周知,SATA接口的速度已经成为固态硬盘发展的瓶颈。不久之前,SATA-IO组织制定了下一代存储传输标准,被称为SATA-Express。顾名思义,SATA-Express中的“Express”,实际上源自于PCI-Express。因为SATA技术如果继续发展,在成本控制以及商业化方面已经不太合适,在这种情况下,SATA-IO组织希望借助PCI-E的高速总线继续提升存储系统的读写速度,这也就成为了SATA-Express标准的由来。

SAS、U.2(也就是SFF-8639)和SATA的数据和供电接口结构看起来非常相似。
SAS、U.2(也就是SFF-8639)和SATA的数据和供电接口结构看起来非常相似。

M.2接口很不错,更适合在移动设备中使用。
M.2接口很不错,更适合在移动设备中使用。

U.2接口外观,它究竟是何方神圣呢?
U.2接口外观,它究竟是何方神圣呢?

SATAe接口,目前看起来似乎不太受用户欢迎。
SATAe接口,目前看起来似乎不太受用户欢迎。

而借助PCI-E总线,SATA-Express标准可以轻松打破SATA 6Gb/s的带宽限制,尤其是在PCI-E 3.0技术得到应用后。同时为了充分发挥出固态硬盘的性能,SATA-Express标准除了保留AHCI工作模式外,还增加了NVMe工作模式。该模式可以减少存储设备的访问延迟,提升存储设备在高队列深度即多任务环境下的IOPS,并减少设备功耗(当然,这也需要存储设备支持NVMe技术)。为了发挥出SATA-Express中以上先进技术的实力,SATA-IO组织首先给出了他们设计的SATAe接口。

不过,虽然人们对SATA-Express标准表示看好,但是对于SATAe接口却不太乐观。原因也很简单,目前的SATAe接口本身比较复杂,在不同的设备上有多达五种设计规范,其中在主板上使用的规范为了确保兼容性和接口复用,竟然由PCI-E部分和两个SATA接口组成,无论是工程设计还是使用方便性都不够令人满意。尤其值得一提的是,目前的SATAe接口预留的线路只能满足PCI-E的两个通道使用,只能提供高10Gb/s的带宽,发展空间极为有限。相比之下,更小巧玲珑的M.2接口都完全兼容PCI-E 3.0,并能多提供4个PCI-E通道,因此SATAe接口在市场层面上受欢迎程度不高也是可以预见的。

无独有偶,除了SATA-IO组织外,固态硬盘形态工作组织(SSD Form Factor Working Group)也在积极布局下一代硬盘的接口设计和规范制定。他们推出的硬盘接口规范被称为SFF-8639,听起来名字特别奇怪,不过没有关系,目前SFF-8639已经改名为“U.2”,也就是本文今天的主角。和SATA-IO组织推出的SATAe接口相比,U.2接口不但支持SATA-Express规范,还能兼容SAS、SATA等各种规范。如此强大的U.2接口很快就得到了市场的青睐,并有望通过SATA-IO组织的认证,成为未来SATA-Express标准下的主流存储接口。

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