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揭秘苹果PCIe SSD及和mSATA,NGFF,SATA等硬盘接口的对比

发布者: yh6788 | 发布时间: 2015-6-11 12:01| 查看数: 7252| 评论数: 0|帖子模式

接近800MB/秒 PCIe SSD性能抢眼2013款MacBook Air上市,消费者除了惊艳它比iPad更为强大电池继航性能,它的另一大亮点就是首次应用PCIe SSD,拥有5000MB/秒的带宽,其读写速度轻易超过SATA3.0接口的速率限制。今天我们来揭秘这款PCIe SSD的来龙去脉,以及大家最为关心的问题:它是否能取代SATA3.0接口!

完秒SATA3.0 揭秘苹果PCIe SSD来龙去脉
我们通过图片识别,苹果PCIe SSD和我们见过的2.5英寸SSD、PCI-E存储阵列卡是完全不一样的,它究竟是何方神圣呢?  

应用于新款Macbook Air的苹果PCIe SSD
苹果Macbook Air采用的PCIe SSD来自三星代工,走的是PCI-E总线,外观类似苹果上代SSD。

苹果PCIe SSD的读写速度
从性能来看,苹果PCIe SSD的读取速度接近800MB/秒,写入速度也达到760MB/秒以上,轻易突破SATA3.0接口的600MB/秒速率限制,其性能可谓光芒四射。以苹果PCIe SSD为代表的新生代如何实现超越SATA3.0接口,今天我们将对它们的构架、原理进行分析。
超极本PK苹果本 实质为接口之战  
苹果2013款Macbook的死敌是英特尔新一代超极本,前者的外观已不再富有创新色彩,也在拼性能和使用感受,那么就拼硬件吧。新一代超极本和苹果本拼什么?  

超极本PK苹果本
NGFF到底有多可怕?
2.0版本战争中的最大亮点莫过于英特尔NGFF接口技术,它提高超过9倍于SATA3.0的接口带宽,通过SSD大幅提高整机性能。这对苹果Macbook来说是一个巨大的威胁。

NGFF、mSATA、新一代苹果SSD接口对比
为此苹果采用SATA-IO标准组织制定的mSATA接口,巧妙与PCI-E总线相联。我们通过上图三种类型接口对比分析,苹果新一代PCIe SSD在接口上的特立独行,与传统mSATA接口有别,和NGFF接口更是大相径庭。
名词解析:NGFF(硬盘)接口技术  
NGFF是为超极本(Ultrabook)量身定做的新一代接口标准,以取代原来基于mini PCI-E改良而来的mSATA接口。无论是更小巧的规格尺寸还是更高的传输性能NGFF都远胜于mSATA。

NGFF标准规格图解
NGFF接口有B和M两种接口界面,B key走的是SATA或PCI-E 2x通道,支援SSD、WWAN或者其他主要key界面,M则是PCI-E 4x通道,适合高速SSD。
我们对于苹果PCIe SSD的了解相当有限,这并不妨碍我们对它进行剖析。无论是英特尔NGFF接口或者苹果的独特mSATA接口,它们的共性均直指PCI-E总线,不再和SATA接口较劲。
新老苹果SSD的异同:

新老苹果SSD的核心变化:主控和接口
SSD实现的基本形式万变不离其宗,新旧两代苹果SSD的核心变化当属主控和接口。我们需要注意的是,当NGFF走SATA端口线路,它一样可以接驳SATA设备,苹果的独特mSATA接口原理与之类似。
PCIe SSD的核心关键
PCIe SSD的接口是一种表示形式,它可能是PCI-E传统接口,以显卡的形状出现。它的关键在于PCI-E 原生/桥接主控,这决定它是否能走PCI-E总线。其它部分诸如闪存和缓存,和SATA接口SSD大同小异。

PCI-E接口的SSD存储阵列卡 主控:PCI-E桥接方式
新一代苹果PCIe SSD采用的是三星S4LN021X01-8030 PCI-E原生主控,它和840PRO SSD采用的S4LN053X01-8030 SATA端口主控不一样。前者为新一代苹果SSD带来接近800MB/秒的读写速度;后者造成840PRO SSD无法突破600MB/秒的速度限制。
NGFF SSD有多快?

mSATA/NGFF 接口SSD对比
那么NGFF接口的PCIe SSD有多快?它的读取速度已实现1.4GB/秒,和PCI-E存储阵列卡不相上下。也许我们不难理解当初苹果的忧虑,以及它推出独特mSATA接口的PCIe SSD的缘故。
PCIe SSD崛起的元凶:DMI牙签总线
新一代Macbook Air、超极本均采用8系主板,8系主板和7系主板芯片组的架构基本一致,拓宽的DMI总线用于增加SATA3.0、USB3.0接口。然而8系主板的DMI总线在今年台北电脑展中再次暴露出它的“牙签”本色--它支撑不起第4块SATA3.0 SSD组RAID0,原因何在?

Z87主板总线带宽限制三块以上顶级SSD发挥性能
注:RAID0可并行累加单块SSD的90%性能,比如2块SSD组RAID0可相当于1.8倍单块SSD性能,3块则相当于2.7倍单块SSD性能。
揭秘DMI总线限速之谜

DMI总线不为人知的秘密
英特尔7系主板的DMI总线带宽为2GB,它需要分配给SATA3.0、USB3.0、PCIE 2.0 1X等端口。英特尔为了避免6个SATA端口全速工作挤爆DMI总线,不为人知的对“SATA端口模块”进行带宽限制。我们在实际测试中发现,7系主板至多允许2块顶级SATA3.0 SSD组建RAID0发挥性能,DMI总线带宽不足造就两个原生SATA3.0接口的Z77主板。

Z77主板仅有两个原生SATA3.0接口
编辑点评:当我们分析到这里,网友们也许已经明白为何SATA3.0接口的带宽无法提高,因为DMI总线带宽不足。如果想要提高SSD的性能,首先要解决接口的带宽限制,最好的办法是学习PCI-E接口的存储阵列卡,走PCI-E总线。
PCI-E存储阵列卡和显卡一般大,英特尔和苹果的PCIe SSD做到四两拔千斤,那么它们会不会取代SATA接口呢?
得益于苹果Macbook Air的PCIe SSD性能演示,以及苹果在硬盘接口技术上的封闭保护,使得另一个开放硬盘接口NGFF成为硬件圈的热门关键词。它会不会取代mSATA、SATA3.0接口?我们从以下三方面分析:
NGFF接口的设计初衷

SSD厂商踌躅满志,积极备战NGFF接口SSD
新一代的SATA Expres标准已经在制定中,但是英特尔要等到下代Z97芯片组才会提供SATA Express支持。英特尔改用PCI-E技术原理去改善新一代超级本、笔记本电脑甚至平板的SSD性能需求,或者说NGFF的设计初衷是为了取代mSATA。
成本、推广力度考虑

当SSD全面PCIe化,NGFF技术不火都难
NGFF SSD制造成本略高于mSATA SSD,良好成本控制是NGFF销售推广的一大利好因素。目前三星、浦科特、英特尔、威刚都已经发布了最新NGFF技术闪存产品,这对于NGFF技术的推广起到了重要的意义。
家用领域暂以高端出现

NGFF接口早期出现在高端主板
NGFF将像mSATA独立的面对消费级市场,同时OEM厂商将它直接普及到品牌电脑。家用Diy主板方面,由于NGF涉及主板的PCI-E总线改动,增加涉及成本,加上mSATA接口的干扰,预计NGFF接口在早期仅在高端主板出现。
总结:相对于mSATA SSD,消费者在小幅增加成本的情况下,选择更高速小巧的NGFF SSD更为划算。SATA3.0是否会殃及鱼池,取决于主板厂商对NGFF接口的支持程度。在2013年,SSD厂商对于NGFF的投入远要高于2012年厂商对于mSATA的投入,我们从厂商们的动作,已经能够了解到NGFF接口以及PCIe SSD的清晰前景。
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