從IDE到NVMe：淺談硬盤接口協議標準的發展史

作為存儲重要資料的載體，硬盤從誕生到現在都是電腦的重要組成部分，而無數的硬盤構成了整個互聯網社會，而每一個消費者的電腦中也有數塊硬盤，而硬盤也從傳統的機械硬盤一直進化到如今的SSD，那么在過去的幾十年內，硬盤的接口標準究竟經歷了多少次變化？未來能否有更先進的接口標準推出？我們一起來回顧下硬盤接口標準的發展史。

IDE（ATA）

在硬盤接口歷史洪流中，率先跟我們見面的應該就是IDE接口了，IDE的英文全稱為“Integrated Drive Electronics”，即“電子集成驅動器”，或者叫“集成設備電路”。IDE是一種計算機系統接口，主要用于硬盤和CD-ROM，本意為“把控制器與盤體集成在一起的硬盤”。

隨后由于機械硬盤的升級，IDE所能提供的帶寬就不夠了，因此相關的組織定義了新的名字叫SATA，而原來的IDE則被更名為PATA，在2013年的時候，隨著硬盤廠商正式停產PATA的硬盤，一共經歷了27年的PATA就此消失在歷史之中。

而SATA則是到目前為止仍然在使用的硬盤接口，無論是傳統的機械硬盤還是部分SSD，都采用了SATA進行連接。在2001年，由Intel、APT、Dell、IBM這幾大廠商組成的Serial ATA委員會正式確立了Serial ATA1.0規范，目前SATA的主流標準為SATA 3.0，可以達到600MB/s的速度。

和傳統的PATA標準相比，SATA的優勢包括支持熱插拔 ，傳輸速度快，執行效率高，具備了更強的糾錯能力，能對傳輸指令進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。當然SATA的線纜更加簡潔，方便用戶裝機的走線。當然SATA時代還是專門為機械硬盤進行設計，面對速度無限增長的SSD就開始有點力不從心了，此時就需要更新的接口標準與協議來滿足SSD的需求。

AHCI

在SATA誕生之后，為了更有效地管理采用SATA接口的設備，由英特爾領銜的技術組織又制定了高級主機控制器接口也就是AHCI，它可以讓SATA存儲設備激活高級SATA功能，例如原生指令隊列及熱插拔。

AHCI通過包含一個基址寄存器，來實現原生SATA功能。由于AHCI統一接口的研發成功，使得支持串行ATA產品的開發工作大為簡化，操作系統和設備制造商省去了單獨開發接口的工作，取而代之的是直接在統一接口上進行操作。

當然AHCI仍然是基于傳統的SATA接口研發，而隨著SSD的速度達到了SATA 3.0的閾值，整個行業需要有全新的協議和標準來滿足SSD的日益發展，于是現在高端SSD使用的NVMe協議就此誕生。

NVMe

NVMe協議是在PCIe SSD開始大量出現在市場上后，因為各個廠家的私有協議不具有兼容性，無法和現有操作系統無縫銜接，英特爾為了統一接口協議建立生態，而在2011年發布了NVMe協議。

和AHCI協議相比，NVMe具有極高的性能提升，可大幅降低延遲，此外NVMe可以把最大隊列深度從32提升到64000，SSD的IOPS能力也會得到大幅提升，同時SSD的延遲也大幅降低，此外不單單是SSD，其他的基于PCIe通道的產品也可以使用NVMe協議，從而實現眾多設備的統一管理。

作為采用NVMe協議的存儲設備，鎧俠RD10就是一款性能出色的旗艦級SSD。說起鎧俠，實際上就是原來的東芝存儲改名而來，由日語的"記憶(kioku)"和希臘語的"價值(axia)"兩個詞組合而成。對此，官方稱這是融合了"記憶"與"價值"的雙重含義。

鎧俠RD10支持NVMe協議 PCIE3.0 *4通道，官方最高速度讀寫速度可達3400MB/s 3200MB/s，共有512GB、1TB、2TB三種容量可供選，作為一款定位電競游戲用戶的高速NVMe固態硬盤產品，其性能屬于當前TLC硬盤市場中的旗艦水準。

從存儲系統的發展來看，接口和協議的發展是根據存儲設備的需求而誕生了，如果存儲設備的速度到了一個瓶頸，那么整個行業將會推出新的接口來滿足它們，當然未來如果NVMe協議不能滿足存儲設備的性能需求，自然也會有更新的標準來取代NVMe協議。