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PCIe硬盘扩展盒/扩展卡—从PCIe的速度说起
日期: 2021.10.26

现在,SSD硬盘盒已经大跨步迈入PCIe硬盘盒时代。作为SSD的一项重要技术,我们有必要对PCIe有个基本的了解。
为什么SSD要用PCIe接口?因为它快,比SATA快。它究竟有多快?我们首先从PCIe硬盘盒接口的速度开始我们的PCIe之旅。
PCIe发展到现在,从PCIe 1.0、PCIe 2.0,3.0到现在的PCIe  4.0硬盘盒,速度一代比一代快。

2017年,PCIe4.0已经发布,但本章内容仅限于PCIe 3.0或更早版本。
从链接速度这一行我们看到×1、×2、×4……这是什么意思?这是指PCIe硬盘盒连接的通道数(Lane)。就像高速公路一样,有单车道、2车道、4车道的,不过像8车道或者更多车道的公路不常见,但PCIe是可以最多有32个Lane的。
两个设备之间的PCIe硬盘扩展卡连接,叫作一个Link。
所示,A与B之间是个双向连接,车可以从A驶向B,同时,车也可以从B驶向A,各行其道。两个PCIe硬盘盒设备之间,有专门的发送和接收通道,数据可以同时往两个方向传输,PCIe Spec称这种工作模式为双单工模式(Dual-Simplex),可以理解为全双工模式。
和PCIe一样,SATA硬盘盒也有独立的发送和接收通道,但与PCIe硬盘扩展卡工作模式不一样,同一时间,硬盘扩展卡只有一条通道可以进行数据传输。也就是说,你在一条通道上发送数据,在另外一条通道上就不能接收数据,反之亦然。这种工作模式称为半双工模式。
PCIe硬盘盒犹如我们的手机,双方可以同时讲话,而SATA硬盘盒就是对讲机了,一个人在说话,另外一个人就只能听不能说。
表中的带宽,比如PCIe3.0×1,带宽为2GB/s,是指双向带宽,即读写带宽。如果单指读或者写,该值应该减半,即1GB/s的读速度或者写速度。
我们来看看表里面的带宽是怎么算出来的。
PCIe硬盘盒是串行总线,PCIe1.0的线上比特传输速率为2.5Gbps,物理层使用8/10编码,即8bit的数据,实际在物理线路上是需要传输10bit的,多余的2bit用来校验。因此:
PCIe1.0×1的带宽=(2.5Gbps×2(双向通道))/10=0.5GB/s

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