探祕電腦SATA接口：線纜數量減少11倍，傳輸速度提升5倍

現代電腦中有很多接口，譬如USB、SATA、PCIe，它們都有一個共同的特點：都使用串行技術傳輸信號。下圖是SATA數據線和對應的電源線。

相比它的前輩——80針的IDE並口數據線，SATA串口數據線只有7根線，但傳輸速度卻更高，這是為何呢？一起來跟存儲極客扒一扒並行被串行技術取代背後的技術原理。

SATA數據線中實際用於數據傳輸的是兩對差分信號線，分別用於數據發送和數據接收。所謂的雙通道SATA數據線，其實就是一個發送通道、一個接受通道。與傳統的一根信號線配一根地線的做法不同，差分傳輸在兩根線上都傳輸信號，這兩個信號的振幅相同，但相位相反。接收端比較兩個電壓的差值來判斷數據的內容。

差分信號線需要儘可能地等長、等寬、緊密靠近。在下圖東芝TR200固態硬盤的拆解中能夠看到，成對的差分信號在PCB走線上靠近在一起。

抗干擾性強是差分傳輸的優勢，串行SATA雖然比並行IDE數據線的線對數量少，一次傳輸的數據量小，但SATA可以大幅地提高傳輸速率，實現比並行IDE更高的帶寬。

從2000年提出SATA 1.0到現在，SATA已經有近20年的歷史，目前仍是電腦中使用最廣泛的硬盤接口標準。SATA接口的固態硬盤以低成本、高可靠性站穩了腳跟。尤其是以東芝TR200為代表的新一代3D閃存固態硬盤具備了極高的性價比優勢。

不過，串行技術雖然提高了數據傳輸率，但依然面臨著自己的性能天花板，當SATA發展到3.0版本6Gbps傳輸率之後遇到了瓶頸，如需更高的性能就不得不轉向PCIe通道。

PCIe雖然也使用串行技術，但它可以通過多通道來翻倍提升傳輸帶寬。我們平時看到的x1、X4、X16就是指1個、4個和16個PCIe通道。

由於使用PCIe通道，M.2 NVMe固態硬盤可以發揮出比SATA更高的性能。讀寫速度提高只是其中一方面，真正提升使用體驗的主要還是NVMe協議帶來的更低讀寫延遲。

PCIe雙通道設計同時降低了製造成本和工作時的發熱量，獨特的MCP多芯片融合封裝技術也令東芝RC100成為當前不多見的M.2 2242迷你NVMe固態硬盤。