SATA、SAS 和 M.2 连接速度
在存储设备的发展历程中，涌现了众多的连接技术，为速度和效率带来了革命性的变化。SATA、SAS 和 M.2 连接是当今最常见的解决方案，但它们用途是什么？又有哪些区别呢？
计算机硬件标准的性能通常以理论最大值来宣传，这些数值是在理想的实验室条件下测得的（在实践中，传输速率可能会受到设备控制器、温度或其他瓶颈的限制）。这些数字不一定反映真实的使用速度，但它们非常适合用于比较，因为它们清楚地显示了技术世代之间的差异。
在下表中，我提供了每个标准的理论最大值，为了便于阅读和比较进行了四舍五入，并且始终以字节为单位显示（具体为 MB/秒）。我在这里撰写了关于计算机数据传输和存储标准、计量单位、速度及其理论基础的文章。
SATA (串行 ATA)
SATA（串行 ATA）于 2003 年作为并行 ATA (PATA) 的继任者出现，并已成为当今最广泛使用的存储驱动器连接标准。SATA 的主要优势是串行数据传输，与旧的 PATA 标准相比，它实现了更高的速度和更高效的运行。IDE（集成驱动电子设备）是最初的名称，后来演变为 ATA（高级技术附件）标准，以涵盖更广泛的应用。SATA 和 PATA 驱动器都可以被认为是 IDE 概念的后代，因为它们都具有集成的控制器电子设备，这是原始 IDE 设计的基础。
SATA 存储驱动器（HDD 和 SSD）至今仍被广泛使用，尤其因为它们具有成本效益。然而，现代 SSD 的性能已大大超过 SATA III 的限制，因此有必要引入更新的技术。
| 标准 | 接口速度 | 数据速率 (MB/秒) | 常用用途 |
|---|---|---|---|
| PATA (IDE - UDMA/133) | 133 Mbps | ~16.6 MB/秒 | 较旧的 HDD |
| SATA I | 1.5 Gbps | 150 MB/秒 | 较旧的 HDD，早期 SSD |
| SATA II | 3 Gbps | 300 MB/秒 | HDD，入门级 SSD |
| SATA III | 6 Gbps | 600 MB/秒 | 现代 SSD，HDD |
SAS (串行连接 SCSI)
SAS（串行连接 SCSI）是一种高性能连接标准，主要用于企业环境。与 SATA 类似，它使用串行数据传输，但它更加强大和可靠，使其成为服务器和数据中心的理想选择。SAS 控制器和背板通常与 SATA 驱动器兼容（允许将 SATA 驱动器插入 SAS 系统），但 SATA 控制器无法处理 SAS 驱动器。SAS 存储设备更昂贵，但非常适合需要高可靠性和性能的关键高负载环境。
| 标准 | 发布年份 | 接口速度 (Gbps) | 数据速率 (MB/秒) |
|---|---|---|---|
| SAS-1.0 | 2004 | 3 Gbps | 300 MB/秒 |
| SAS-2.0 | 2009 | 6 Gbps | 600 MB/秒 |
| SAS-3.0 | 2013 | 12 Gbps | 1,200 MB/秒 |
| SAS-4.0 | 2017 | 22.5 Gbps (有效值) | ~2,400 MB/秒 |
注意：此处列出的是每通道 SAS 速度。SAS 接口可以使用多个通道。
M.2 外形尺寸 (SATA, NVMe)
M.2 本身不是接口标准，而主要用于 SSD 的外形尺寸。M.2 连接器支持使用小型、高性能存储设备，并支持多种接口，最值得注意的是 SATA 和 NVMe（非易失性存储器标准），后者通常使用 PCIe 总线。
| M.2 类型 | 底层接口 | 理论速度 (MB/秒) |
|---|---|---|
| M.2 SATA | SATA III | 600 MB/秒 |
| M.2 NVMe (PCIe 3.0 x4) | PCIe 3.0 x4 | ~3,940 MB/秒 |
| M.2 NVMe (PCIe 4.0 x4) | PCIe 4.0 x4 | ~7,880 MB/秒 |
| M.2 NVMe (PCIe 5.0 x4) | PCIe 5.0 x4 | ~15,750 MB/秒 |
注意：M.2 NVMe 驱动器列出的速度基于其使用的 PCIe 接口的理论最大带宽（通常为 4 通道）。实际驱动器性能会有所不同。*
总结
- SATA： 对于家庭和办公环境中最经济高效的解决方案，在这些环境中，最大速度不是主要考虑因素（适用于 HDD 和主流 SSD）。
- SAS： 专为需要高可靠性、稳健性和快速数据传输以应对苛刻工作负载的高性能服务器和数据中心而设计。
- M.2 (NVMe/PCIe)： 用于需要最大存储速度的现代计算机、游戏设备和专业工作站，通过 NVMe 协议利用 PCIe 总线。