SATA、PCIe和M.2 —— 主板上的各种插槽解析

如果小伙伴们想升级显卡或SSD时，需要了解自己的电脑上支持显卡和SSD的主板接口，这样才能帮助你选择适合的并且能够发挥最大性能的硬件。

SSD和显卡常用的接口是SATA和PCI Express。SATA被认为是过时的技术，但在升级硬盘时，特别是在许多旧笔记本电脑中仍然还很普遍。相反PCIe接口非常强大，不仅取代了SATA，而且还有不同版本。

SATA：长期以来的标准硬盘接口

SATA（Serial Advanced Technology Attachment串行高级技术附件）接口长期以来一直是大容量存储和可移动存储驱动器（如CD和DVD）的标准连接。

现在SSD使用SATA的情况越来越少，逐渐被PCI Express所取代，HDD仍然主要使用SATA接口。

当前版本是SATA 6G，也称为SATA-III或SATA-600，理论传输速率为600MB/s，也因此得名SATA-600。

使用SATA SSD可以实现超过500MB/s的顺序写入和约550MB/s的读取速度。SATA 6G向下兼容，但SATA-I和SATA-II现在已经很少使用。

eSATA：用于外部硬盘的SATA接口

eSATA（external SATA）将内部接口引出以连接外部硬盘，eSATA的传输速率与SATA相同。eSATA无法传输电源，通常需要通过单独的电源适配器供电。

出于这个原因，通常将eSATA与USB结合在一个连接中，连接的eSATA设备通过USB部分获得电源，数据通过eSATA部分传输。

eSATA在笔记本电脑上已经很少见了，已经被USB取而代之。只是偶尔用于网络存储设备（NAS）连接外部硬盘驱动器。

SATAe：未能广泛使用的SATA 6G升级版

SATAe，或称为SATA Express，原本被视为SATA 6G的升级版本，但未能得到广泛应用。

该概念是使用PCI Express而不是SATA来进行SSD的物理传输。通过将两个SATA端口捆绑并通过PCI Express传输，原先的SATA 6G速度将翻倍，就创建了一个PCIe x2的连接，在PCIe 2.0下，相当于1,000MB/s，而在PCIe 3.0下则为2,000MB/s。

为了保持SATAe的向下兼容性，接口具有三部分设计。可以连接两个SATA硬盘，传输速度将降为SATA速度。除了两个SATA插座外，连接器还具有用于PCIe时钟信号和电源供应的区域。

然而，相应的闪存驱动器从未得到普及，其主要原因是两个PCIe通道的限制。相比之下，M.2 SSD驱动器利用了最多四个PCIe通道。在PCIe 3.0下，它们可以达到接近4,000MB/s的速度。

PCIe：许多计算机组件的通用接口

PCIe（Peripheral Component Interconnect Express外围组件互联快速通道）直接将组件连接到处理器或I/O集线器。

PCIe使用称为通道的结构，可以通过捆绑增加数据传输速率，PCIe版本号越高，每个通道的传输速度越高。

所需的通道数取决于各个组件，由字母“x”后面的数字表示，该数字还表示主板上不同插槽的大小，例如x1、x4、x8或x16。x1插槽非常短，而x16插槽相对较长。

PCIe传输速度：这是PCIe版本和通道数量的组合。例如，在PCIe 3.0下，每个通道的速率为8GT/s（每秒十亿次传输），相当于每个通道970MB/s的带宽，在PCIe 3.0 x4下，理论上可以达到3.9GB/s的速度。

实际可用的数据传输速率会低一些，原因是除了纯数据传输外，传输协议还消耗了带宽。

PEG插槽-用于显卡的额外插槽

PEG（PCI Express for Graphics）是主板上专门用于显卡的插槽，配备了最多16个PCIe通道，并可提供最大75瓦的功率。相比之下，其他PCIe插槽的功率限制为最多25瓦，甚至只有10瓦。

由于单独通过插槽供电通常不足以为显卡提供电源，可以通过额外连接到电源来增加对GPU的供电。一个6针连接器提供额外的75瓦，而一个6到8针的电缆提供最多额外150瓦。

对于面向游戏玩家的高性能显卡，可能还需要多个8针电缆以满足功率需求。比如：自Geforce RTX 3000系列以来，Nvidia选择了一个最高600瓦额外功率的12针电源连接器。

PCIe插槽和通道分配

PCI Express非常灵活，每一代都向下兼容。因此，你也可以在PCIe 3.0主板上使用PCIe 4.0显卡，然而数据传输性能会降低。

你甚至可以灵活使用插槽，比如一个x1卡也可以在x4插槽中工作。但必须考虑主板架构，因为并不是每个插槽都会自动连接满通道。

例如，如果有两个PEG插槽，其中一个被显卡占用，需要16个通道，这意味着第二个插槽没有通道可用。

如果把显卡插入到第二个插槽，八个通道也可以自动切换到第二个插槽。连接方式很多，要仔细研究主板手册。

通过M.2插槽使用PCIe的紧凑型固态硬盘（SSD）

M.2是从Next Generation Form Factor（NGFF）中发展出来的接口规范。这种紧凑的插槽允许通过PCIe连接最多四个通道的小型模块。

由于它轻松突破了SATA在传输速度方面的限制，M.2在内部固态硬盘（例如特别薄的笔记本电脑）中广泛使用。

插槽决定了M.2固态硬盘的尺寸。在大多数主板上，你可以看到标识为2280的M.2插槽，表示宽22毫米，长80毫米。这个规格很重要，它不仅确定适当卡片的尺寸，还确定了固定螺钉的位置。其他尺寸包括2230、2242或22110，它们只在长度上有所不同。

M.2插槽的固态硬盘利用了NVMe传输协议，因此也被称为NVMe固态硬盘。

M.2固态硬盘的特殊功能：M.2插槽不仅适用于具有PCIe控制器的固态硬盘，插槽组合也可用于SATA固态硬盘。一旦M.2插槽被SATA固态硬盘使用，它就从PCIe切换到SATA。

即使在较旧的笔记本电脑主板或用于外部固态硬盘的机箱中，仍然可以找到纯SATA的M.2插槽。

可以通过模块连接处的切割口（称为key）来识别所使用的M.2固态硬盘，确保只有兼容的卡片可以插入插槽。使用PCIe（x2和x4）的M.2固态硬盘可以通过切割口Key M来识别，具有右侧和左侧两个切割口（Key B+M）通常仅支持PCIe x2或SATA。