完秒SATA3.0 揭秘苹果PCIe SSD来龙去脉

    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（图片来自iFixit）

    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（图片来自iFixit）

    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（图片来自iFixit）

    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（图片来自驱动之家）

    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（图片来自iFixit）

    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（点击可放大）

    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NGFF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。

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。

孙玉亮