去年底，我们曾对“SATA Express”(下称SATAe)接口进行了简单的测试，初步体验了其超高速度。近日，AnandTech又对其进行了非常详尽的解读和体验，再来深入了解一下吧。

【为什么需要SATAe？】

取代IDE并行接口之后，SATA串行接口就一直在不紧不慢地提速，1.5Gbps、3Gbps、6Gbps……面对机械硬盘，这一切都绰绰有余，但是这几年固态硬盘突飞猛进，SATA接口完全吃不消了。

为了直观地展现NAND闪存可以有多快，我们简单计算一下。

这里以IMFT 20nm 16GB闪存颗粒为例，每个页面(16KB)的读取仅需115微秒，换算下来每个颗粒(确切地说是Die)就是大约140MB/s，而一块256GB的固态硬盘里有16个这样的颗粒，总速度就是2.2GB/s，几乎四倍于SATA 6Gbps的最大带宽。

当然这都是理论上的，没有考虑传输问题，但是近年来NAND界面的进步也很神速，ONFI 3.x、Toggle 2.0的每个通道都可达400MB/s，而多数固态硬盘都可以做到八通道，那就是从闪存到主控制键的理论通道可达3.2GB/s，完全不是瓶颈。

SATA 6Gbps刚刚登场，几乎立刻就被固态硬盘给用尽了，SATA-IO组织也马不停蹄地开始研究SATA 12Gbps。继续翻番似乎是必然的，况且企业级领域已经有了SAS 12Gbps，但是人们很快发现，SATA 12Gbps的代价太大了。

首先是技术上非常复杂，带宽翻倍还要向下兼容，得花好几年才能搞定，而且如此快速地开发下代标准成本是非常高昂的。

其次会带来功耗上的大幅度增加，初步估计得大约10％，这绝对无法接受。

SATA-IO于是开始寻求其他出路，很快就锁定了大行其道、效率很高的PCI-E。

PCI-E 3.0 x1、x2的理论带宽分别有1GB/s、2GB/s，而功耗相比SATA 6Gbps只会高出大约2％、4％。

事实上，企业级固态硬盘如今已经普遍使用PCI-E，虽然还是PCI-E 2.0，但只需要x2、x4即可提供上述带宽。

至此，SATA引入PCI-E已经是必然的选择。

【SATAe到底是什么？】

根据官方规范，SATAe是SATA 3.2标准的一部分，并不是全新的指令或者协议，而是一个将SATA、PCI-E信号综合在一个接口内的规范，因此它完全兼容现有SATA设备、数据线，唯一的不同就是它可以连接PCI-E固态硬盘。

SATAe同时支持PCI-E 2.0/3.0，不过现阶段它需要依赖芯片组(其实是南桥)提供PCI-E通道，所以在Intel将芯片组扩展升级到PCI-E 3.0之前，SATAe最多只能得到PCI-E 2.0 x2，实际可用带宽约780MB/s，即便这也明显高于SATA 6Gbps 515MB/s，而一旦有了PCI-E 3.0，带宽立马就可以翻番达到1.5GB/s。

当然这也需要固态硬盘主控支持PCI-E 3.0。Surface、Marvell、三星目前都是PCI-E 2.0，OCZ倒是正在开发PCI-E 3.0的。

华硕是第一个试验SATAe接口的，之前测试用的就是华硕主板，确切地说是一个特别版的Z87 Deluxe。这块板子配备了两个SATAe，其实就是四个普通的SATA加上两个辅助接口，平常可以安装标准SATA设备，只有遇到了SATAe设备和数据线才有用。

华硕也提供了数据线，但表示还是样品，最终零售版可能会有所不同，也就是说应该不会使用现在这样三条分开的线缆，而是整合成一条。

由于现在还没有SATAe的设备，这条数据线两头是一模一样的，其中一端插在主板上，另一端则连接一个转接子卡，然后才是PCI-E硬盘。

最终的数据线设备端应该和现在的SATA类似，也是数据加供电两部分，直接插入硬盘。 

需要特别注意的是，SATAe并不支持供电。这很奇怪，PCI-E是有供电能力的，x2/x4设备最高可以有25W，SATAe却没有引入这一点。

具体原因没有官方解释，最大的可能性就是成本，因为加入供电能力会让数据线变得更复杂，自然更贵。事实上，现在的SATAe数据线批发价就要大约1美元，而普通SATA数据线只需0.3美元。

因此，SATAe设备将直接从电源取电，也即是需要额外的供电输入，所以我们最终看到的SATAe设备端大概会是这个样子(很大很复杂)： 

注意这只是SATA-IO目前设计的草案，还没有定型，选择15针SATA供电还是Molex四针供电都有可能。

不管哪一种，SATAe子系统将会是这样的(走线会很头疼)：

【SATAe实战：确实很快】

测试平台使用Core i7-4770K处理器(开启睿频)、海盗船Vengeance DDR3-1866 8GB×2内存、海盗船RM750电源、Windows 7 64位旗舰版系统。

固态硬盘是浦科特M6e 256GB，系统接口PCI-E 2.0 x2，主控是Marvell 88SS9183，性能标称持续读写最高770MB/s、580MB/s，那差不多正好用上PCI-E 2.0 x2的全部潜力。

此外还在SATA 6Gbps接口上插了一块OCZ Vertex 450 256GB。

华硕主板上的俩SATAe接口一个来自Z87芯片组，另一个则来自祥硕ASM106SE主控芯片。后者还没有发布，华硕也守口如瓶，不清楚具体情况。

存储系统的结构大致是这样的：

有四条PCI-E 2.0通道专供SATAe，支持最多俩设备(或者四个SATA 6Gbps)，此外四个独立的SATA 6Gbps。

临时扩展子卡，上有一个SATAe、一条PCI-E、两个大四针供电接口。

安装好是这样的。黑红线是外部时钟用的，也是临时的，正式的SATAe方案不需要它。

测试项目很简单，只有俩，128KB持续读写，不过队列深度加到了32，以考验最大吞吐量环境。

持续读取：无论是来自芯片组的还是来自第三方主控的，SATAe都跑出了和主板PCI-E接口完全相同的高速度，而且完全用光了PCI-E 2.0 x2的可用带宽。

而如果单独使用SATAe接口里的SATA，通过芯片组的时候速度完全一样，但是祥硕主控的差很多，慢了足有四分之一，但是这也和祥硕此前的SATA 6Gbps主控表现基本一样。

持续写入：基本同上。

AnandTech表示，他们其实还做了更多测试，但是结果和这里都是一样的，所以就不再赘述了。

【我们真的需要SATAe么？】

这个问题萦绕在整个测试过程中。它的确很快，但是现在的方案完全可以做到啊。

桌面上，我们有足够的PCI-E插槽，不需要如此麻烦地绕一大圈，而且SATAe需要至少两条PCI-E通道，还得专门供给硬盘，普通的PCI-E插槽可是欢迎任何设备的。

更严重的是，主流桌面平台上的PCI-E通道数量并不多，一般也就处理器16条、芯片组8条，经常还得靠桥接芯片来扩展，实在浪费不起。

普通用户可能用不到太多PCI-E通道，但是高端用户很容易就不够用，高端主板上额外的SATA、USB 3.0、以太网、声卡、雷电可都是走PCI-E。

当然了，可以用桥接芯片来扩展，但第一这会增加成本和复杂度，第二难以保证性能，第三兼容性也经常不好说。

或许只能期待Intel、AMD芯片组增加更多原生PCI-E通道。

对于笔记本和其他小型设备而言，SATAe更是不靠谱，因为已经有了很迷你的M.2，SATAe这么大个儿太难受了。或许，唯一的用途就是在只有2.5寸硬盘位的笔记本里升级到2.5寸的PCI-E固态硬盘。

不过迷你化的时代，M.2才是未来方向。

还有就是，OEM厂商愿意接受又一种新接口么？2.5寸SATA、半高半长PCI-E、mSATA、M.2，已经四种很流行的固态硬盘接口方案了，而一个新的、好处不是特别明显的方案是很没有吸引力的。

更多的接口就意味着更多的产品型号，不管是设计、制造、销售都会增加很多麻烦，特别是需要消耗更多闪存。这一点上，M.2和PCI-E就很友好，厂商要做的只是造好M.2规格的，有需要就通过简单的适配转接即可摇身变成PCI-E规格的，就像浦科特M6e。

唯一幸运的是，SandForce SF-3700新主控已经把SATA、PCI-E合二为一，OCZ等也在开发新的主控，这样一来厂商只需要造一个2.5寸硬盘，就可以根据需要支持SATA、PCI-E，不过这个完全依赖主控的进展，需要很长一段时间，而且即便是SATA/PCI-E二合一硬盘，也需要更多内部面积和更多研发资源，成本自然更高。

就目前看，SATAe的前景还是有些迷茫，SATA-IO甚至还没有完成全部相关规范的设计，比如说设备供电，想看到实际产品还不定啥时候。

最糟糕的是，Intel 9系列芯片组一度说要集成支持SATAe，但后来又取消了，这就使SATAe会推迟至少一年才能面世，到时候说不定其他接口方案已经更加优秀了。

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