储介质的接口及协议a.ppt

存储介质的接口介绍by-李军华2018年8月1精选ppt前言 最近接触到的存储产品，觉得好乱，各种各样的转接线，连接器，协议！ 搞产品开发，各种协议都要找来看，于是就整理了这份文档包括三个部分： 存储设备接口 总线及总线速率 标准简介2精选ppt服务器SAS接口型号太多,下面，从简单的说起SFF是什么呢：SmallFormFactor(SFF)Connector3精选pptSFF-8643连接线定义 这个线的下载地址：http:/www.amphenol- 好难找到，淘宝上有卖此线， 8643在服务器主板上有这个接口，走的是PCIex4信号 还是个交叉线，不是直连线 服务器背板链接线基本上用的是这个，如果是接硬盘的走的可能是SATA信号4精选pptSAS SAS：SerialAttachedSCSI SAS支持与SATA设备相兼容，SAS背板可以连接具有双端口高性能的SAS驱动器，也可以链接高容量低成本的SATA驱动器 支持点对点（Point-to-Point）连接 SCSI接口最多可以连接15个（单通道）或30个（双通道）设备，而SAS则可以连接16384个磁盘设备5精选pptSAS硬盘接口定义 这种硬盘接口和普通的PC机SATA硬盘兼容 比SATA多了一组信号S8-S14 链接器和SATA长得也一样，中间缺口处多了点东西。

6精选pptSCSIStandardsArchitecture SAS：SerialAttachedSCSI SCSI标准架构包含很多的总线，如： SCSIOVPCIe iSCSIinternet7精选pptHistoryofserialSCSI 这是一份比较老的截图，SAS2.1、3.0都没包含进来 2003SerialATAintroduced 串行SCSI技术在SATA之前就出来了HistoryofparallelSCSISCSI-3有很多型号：Ultra(fast-20)的传输频率20MHz，数据频宽8位，传输率20MBpsUltrawide的传输频率20MHz，数据频宽16位，传输率40MBpsUltra2的传输频率80MHz，数据频宽16位，传输率80MBpsUltra160的传输频率80MHz，数据频宽16位，传输率160MBpsUltra320的传输频率80MHz，数据频宽16位，传输率320MBpsUltra640的传输频率160MHz，数据频宽16位，传输率640MBps8精选ppt再来看下硬盘的发展史https:/en.wikipedia.org/wiki/History_of_hard_disk_drives 1998UltraDMA/33andATAPIstandardized 2003SerialATAintroduced 2005SerialATA3Gbit/sstandardized 2005IntroductionoffasterSAS(SerialAttachedSCSI) 2010FirstharddrivemanufacturedbyusingtheAdvancedFormatof4,096bytesablock(4K)insteadof512bytesablock 2012WesternDigitalannouncesthefirst2.5-inch,5mmthickdrive,andthefirst2.5-inch,7mmthickdrivewithtwoplatters31(WesternDigital) 2012TDKdemonstrates2TBonasingle3.5-inchplatter329精选ppt这个图画得挺好10精选pptSAS经历了4代的发展，速度越来越快 历史SAS-1:3.0Gbit/s,introducedin20045SAS-2:6.0Gbit/s,availablesinceFebruary2009SAS-3:12.0Gbit/s,availablesinceMarch2013SAS-4:22.5Gbit/scalled24G,6standardcompletedin201751 Multipleconnectortypes: SFF-8482SATAcompatible Internalfour-laneconnectors:SFF-8484,SFF-8087,SFF-8643 Externalfour-laneconnectors:SFF-8470,SFF-8088,SFF-8644红色的我用过你对这些接口刚到迷茫吗？服务器上的东西五花八门11精选ppt这些接口都见过吗？12精选ppt电子硬盘和机械硬盘 机械盘3.5寸和2.5寸的很常见 SSD的接口就多了，外形不同接口不同pU.2:SFF-8639(nowcalledU.2)pPCIe3.0 x4NVMe1.2pM.2M-KEY(2242or2280)pPCIepSATApmSATA13精选pptSSD接口及总线 U.2:SFF-8639(nowcalledU.2)PCIe3.0 x4NVMe1.2 M.2M-KEY(2242or2280)PCIeSATA mSATAPCIE14精选pptssd750系列 接口PCIeNVMe3.0 x4SFF-8639(nowcalledU.2)NVMe，又称NVMExpress，全名为Non-VolatileMemoryHostControllerInterfaceSpecification(简称NVMHCI)，中文名为非易失性存储主机控制器接口规范，15精选pptPCIExpressM.2(MiniPCIev2)Mini-SATA(mSATA)variant16精选ppt总线速率及介绍17精选pptCPU运算速度每秒钟执行的指令数，单位MIPS(百万条指令/秒)，p4cup运算速度已超过1000MIPS(10亿次/秒)18精选pptBPS理论值和实际值BPS，是指比特率bps（bitspersecond），即比特率、比特/秒、位/秒、每秒传送位数，数据传输速率的常用单位。

详见Mbps比特（bit）是信息技术中的最小单位文件大小（例如文本或图像文件）通常以字节（Byte）为单位一字节对应八比特在数据传输中，数据通常是串行传输的，即一个比特接一个比特地传输数据速率的单位是比特每秒（bps），含义是每秒串行通过的位数Bps(Bytespersecond),即字节每秒，因为一字节对应八比特，所以1Bps=8bps数据传输理论速度和实际的数据是不一样的，如果采用8b/10b的编码方式，其实际传输带宽要打个8折19精选ppt计量单位差异 PCI的带宽常被引述为132MB/秒，这是文稿数据，它的实际带宽是127.2MB/秒 造成如此差异是因为： 1.对工作频率具体数值引用的不同 2.容量单位上存在二进制计量与十进制计量，132MB/秒来源于十进制计量，127.2MB/秒来源于二进制计量 并行总线带宽(MB/s)=并行总线时钟频率(MHz)*并行总线位宽(bit/8=B)*每时钟传输几组数据(cycle) B/s=Hz*bytes*cycle MB/s=MHz*bytes*cycle 132MB/秒： PCI的工作频率是33MHz,即33MHz*1000000=33000000Hz。

PCI的位宽是32bits,即4bytes PCI每时钟传输1组数据 33000000Hz*4bytes*1cycle=132000000byte/s除以10的6次方(容量以十进制计量)=132megabyte/s=132MB/s 而127.2MB/秒： PCI的工作频率是以30ns来表示，Xns的倒数*1000=YMHz，即30ns的倒数*1000=33.333333MHz，33.333333MHz*1000000=33333333Hz PCI的位宽是32bits,即4bytes PCI每时钟传输1组数据 33333333Hz*4bytes*1cycle=133333332byte/s除以2的20次方(容量以二进制计量)=127.1566mebibyte/s=127.2MB/s=1017.6Mb/s串行总线带宽(MB/s)=串行总线时钟频率(MHz)*串行总线位宽(bit/8=B)*串行总线管线*编码方式*每时钟传输几组数据(cycle)20精选ppt各种介质的速率比较 PCIExpress*BaseSpecificationRevision3.0，withtransferratesupto8GT/s(Gen3) 1x实际速率984.6MBps；4x实际速率3.938GBps SATARevision3.0,理论速率6Gb/s（约750MBps）,实际速率600MBps（750*80%）； USB3.0速率5Gbps(640MBps),实际速率512MBps（640*80%）； USB3.1速率10Gbps（1280MBps）， SAS21精选pptPCIE速率1.0，2.0标准中，采用的是8b/10b的编码方式，也就是说，每传输8比特有效数据，要附带两比特的校验位，实际要传输10比特数据。

因此，有效带宽=原始数据传输带宽*80%3.0标准中，使用了更为有效的128b/130b编码方案从而避免20%带宽损失，3.0的浪费带宽仅为1.538%，基本可以忽略不计，因此8GT/s的信号不再仅仅是一个理论数值，它将是一个实在的传输值PCIExpress*BaseSpecificationRevision3.0，withtransferratesupto8GT/s(Gen3)1x实际速率984.6MBps；4x实际速率3.938GBps22精选pptPCIE速率（续） 几个概念：p传输速率为每秒传输量GT/s，而不是每秒位数Gbps，因为传输量包括不提供额外吞吐量的开销位；比如PCIe1.x和PCIe2.x使用8b/10b编码方案，导致占用了20%（=2/10）的原始信道带宽pGT/sGigatransationpersecond（千兆传输/秒），即每一秒内传输的次数重点在于描述物理层通信协议的速率属性，可以不和链路宽度等关联pGbpsGigaBitsPerSecond（千兆位/秒）GT/s与Gbps之间不存在成比例的换算关系p吞吐量=传输速率*编码方案23精选pptPCIE速率计算 例如：PCI-e2.0协议支持5.0GT/s，即每一条Lane上支持每秒钟内传输5G个Bit；但这并不意味着PCIe2.0协议的每一条Lane支持5Gbps的速率。

为什么这么说呢？因为PCIe2.0的物理层协议中使用的是8b/10b的编码方案即每传输8个Bit，需要发送10个Bit；这多出的2个Bit并不是对上层有意义的信息 那么，PCIe2.0协议的每一条Lane支持5*8/10=4Gbps=500MB/s的速率 以一个PCIe2.0 x8的通道为例，x8的可用带宽为4*8=32Gbps=4GB/s PCI-e3.0协议支持8.0GT/s,即每一条Lane上支持每秒钟内传输8G个Bit 而PCIe3.0的物理层协议中使用的是128b/130b的编码方案即每传输128个Bit，需要发送130个Bit 那么，PCIe3.0协议的每一条Lane支持8*128/130=7.877Gbps=984.6MB/s的速率 一个PCIe3.0 x16的通道，x16的可用带宽为7.877*16=126.031Gbps=15.754GB/s4*1000/8=5001G=1000M而不是1024M计量方式不同：二进制还是十进制24精选ppt 串行总线带宽(MB/s)=串行总线时钟频率(MHz)*串行总线位宽(bit/8=B)*串行总线管线*编码方式*每时钟传输几组数据(cycle)25精选pptUSB接口-1：速率 随着IT行业不断进步，USB历经以下几个阶段：pUSB1.0：1.5Mbps(192KB/s)低速(Low-Speed)5。