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本文收集一点关于各类硬盘接口的知识和信息。
IDE的英文全称为：Integrated Drive Electronics，是早期的硬盘接口，也用于光储类的存储器接口。它经过数年的发展变得很成熟、廉价、稳定。
IDE接口使用一根40芯或80芯的扁平电缆连接硬盘与主板，每条线最多连接2个IDE设备（硬盘或者光驱）。早期的是用IDE多功能卡插在主板上，再连接IDE线，这种功能卡已经淘汰。目前主板全部提供2个IDE接口，相比IDE多功能卡，它显得价格便宜和易于安装。IDE接口又分为UDMA/33，UDMA/66，UDMA/100，UDMA/133。1996年底，昆腾和英特尔公司宣布共同开发了Ultra DMA/33的新型EIDE接口，因其数据传输率为33MB/s，故称UDMA/33，后面的UDMA/66，UDMA/100，UDMA/133命名同上。Ultra DMA把时钟脉冲的上升和下降沿均用作选通信号，即每半个时钟周期传输一次数据，这就使得最大外部传输速率从16.6MB/s倍增至33.3MB/s。另外，Ultra DMA采用总线控制方式，在硬盘上有直接内存通道控制器，可大大降低硬盘在读写时对CPU的占用率，可将对CPU的占用率从92％降至52％，这也是Ultra DMA的一个重要作用。当然，要实现Ultra DMA功能，还需要支持Ultra DMA规格的主板和相应的驱动程序。所有的IDE硬盘接口都使用相同的40针连接器，如下图所示：
现在这种IDE接口已经基本绝迹...
SCSI英文全称：Small Computer System Interface，它出现的原因主要是因为原来的IDE接口的硬盘转速太慢，传输速率太低，因此高速的SCSI硬盘出现。其实SCSI并不是专为硬盘设计的，实际上它是一种总线型接口。由于独立于系统总线工作，所以它的最大优势在于其系统占用率极低，不过转速快，传输率高的SCSI接口硬盘也有它的不足之处：价格高、安装不便、还需要设置及其安装驱动程序，因此这种接口的硬盘大多用于服务器等高端应用场合。它是使用一根50芯的扁平电缆，转速在万转以上，不过随着IDE技术的发展，如今IDE接口的硬盘在容量和速度上已与SCSI接口硬盘相差无几，不久将来，它可能不会存在了。所有SCSI接口都使用下面3种连接器中的1种，如下图所示：
我似乎从没用过SCSI接口的硬盘，这个词只在VMware虚拟机添加硬盘的时候见过，为啥VMware推荐SCSI接口呢？
SATA的英文全称是：Serial-ATA（串行），IDE系列属于Parallel-ATA（并行），SATA是最近颁布的新标准，具有更快的外部接口传输速度，数据校验措施更为完善，初步的传输速率已经达到了150MB/s，比IDE最高的UDMA/133还高不少。由于改用线路相互之间干扰较小的串行线路进行信号传输，因此相比原来的并行总线，SATA的工作频率得意大大提升。虽然总线位宽较小，但速率很高，并且SATA具有更简洁方便的布局连线方式，在有限的机箱内，更有利于散热，并且简洁的连接方式，使内部电磁干扰降低很多。SATA接口与IDE硬盘接口不兼容，供电接口方式也不相同。
SATA有SATA1、SATA2、SATA3三代，传输速度分为为1.5G、3G、6G。这三代SATA的接口形状是一样的。
eSATA的全称是External Serial ATA（外部串行ATA），它是SATA接口的外部扩展。换言之，eSATA就是“外置”版的SATA，它是用来连接外部而非内部SATA设备。例如拥有eSATA接口，你就可以轻松地将SATA硬盘与主板的eSATA接口连接，而不用打开机箱更换SATA硬盘。
说到外置存储设备（如移动硬盘）的接口，大家会不约而同地联想到USB2.0或IEEE1394。尽管这两种接口的数据传速率达到了480Mpbs/400-800Mbps，但它们并不能真正发挥硬盘等设备的最大潜力。这是因为USB2.0或IEEE1394移动硬盘均必须使用桥接芯片，才能实现接口的转换，这种连接方式无疑会大大影响设备的性能。如今一种全新的接口技术悄然走到大家面前——eSATA，用一句话概括它的特点就是：它比USB2.0快6倍！
在目前的市场上，USB2.0的数据传输速度可以达到480Mb/s(60MB/S)，IEEE1394的数据传输速度可以达到400~800Mb/s(50MB/S~100MB/S)。然而eSATA最高却可提供3000Mb/s的数据传输速度，远远高于USB2.0和IEEE1394，并且依然保持方便的热插拔功能，用户是不需要关机便能随时接上或移除SATA装置，十分方便。eSATA接口还可以与USB接口兼容。
AHCI其实是Serial ATA Advanced Host Controller Interface的英文缩写，取得是后面四个词的首字母，Serial ATA是SATA的意思，一般不用写入缩写中，整体的意思就是串行ATA高级主控接口/高级主机控制器接口），它是Intel所主导的一项技术，它允许存储驱动程序启用高级SATA功能，如本机命令队列(NCQ)和热插拔。开启AHCI之后可以发挥SATA硬盘的潜在的性能，理论上大约可增加30%的硬盘读写速度，在SATA SSD固态硬盘上最为明显。
一般在BIOS设置中，会集成三种硬盘模式选择，分别是IDE、AHCI、RAID这三种，IDE对应的是传统的硬盘模式，受限于并行接口的速度，一般都是机械硬盘会选用这种模式，AHCI是高级串口，对应的是串行接口技术，速度有大幅提高，目前主要用于SSD固态硬盘，RAID是磁盘阵列模式，一般用于双硬盘或多硬盘做阵列的情况，用以提高性能和安全性。
AHCI并不是为SSD而设计的，是为了提升机械硬盘的速度。使用SATA SSD硬盘，开启AHCI，自然也能享受到速度提升的好处。
我们一般都是通过SCSI接口或者SATA接口及硬盘来完成数据存储工作，正因为SATA技术的飞速发展以及多方面的优势，才会让更多的人考虑能否存在一种方式可以将SATA与SCSI两者相结合，这样就可以同时发挥两者的优势了。在这种情况下SAS接口应运而生。
SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI，是新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善机框内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，并且提供与SATA硬盘的兼容性，我们可以在SAS接口上安装SAS硬盘或者SATA硬盘。
和传统并行SCSI接口比较起来，SAS不仅在接口速度上得到显著提升(现在主流Ultra 320 SCSI速度为320MB/s，而SAS才刚起步速度就达到300MB/s，未来会达到600MB/s甚至更多)，而且由于采用了串行线缆，不仅可以实现更长的连接距离，还能够提高抗干扰能力，并且这种细细的线缆还可以显著改善机箱内部的散热情况。
NVMe(Non-Volatile Memory express),是一种建立在M.2接口上的一种标准（或称协议）,是专门为闪存类存储设计的协议。注意不是接口。类似的标准（或称协议）有AHCI等。
众所周知，固态硬盘（SSD）拥有比机械硬盘（HDD）更快的读写速度。目前大多数机器使用的是SATA总线标准，实际最高传输约为600MB/s。而支持PCIe总线，NVMe协议的SSD，实际传输速度将超过1000MB/s。传统的AHCI协议具有较强的兼容性，但是当与通过PCIe总线连接的SSD一起使用时，无法提供最佳的性能。而NVMe的设计充分利用了PCIe SSD的低延迟和并行性，并兼顾可CPU与平台构架，最大程度的发挥SSD的性能。
这类存储器长这样：
1.高速串口不需要传时钟来同步数据流，没有时钟周期性的沿变，频谱不会集中，所以噪声干扰少很多。以PCIE和SATA为例，时钟信息通过8b/10b编码已经集成在数据流里面，数据本身经过加扰，绝对不可能有多于5个0或者5个1的长串（利于时钟恢复），也绝对不存在周期性（避免频谱集中）。这样，通过数据流的沿变可以直接用PLL恢复出时钟，再用恢复的时钟采集数据流。这有什么好处？时钟信号消耗的功耗极多，带来的噪声也最大，不传时钟可以降低功耗，减少噪声。
2.所有高速串口都采用差分总线传输，外界噪声同时加载到并行传输的两条差分线上，相减之后可以抵消，对外部噪声的抵抗能力强。
3.没有时钟skew问题，因为它根本就没有同步时钟，不存在时钟和数据流的对齐问题。只需要保证差分信号线是对齐的就行，这是很容易的，因为差分信号线的值总是相反，相关性强，易控制。一根线跳的时候，另一根线经过一个非门的延时马上会跳，这个非门的延时是很容易补偿的。并行总线最大的问题就是多根线传输的时候，无法保证所有的沿变都对齐，很有可能传着传着某些信号跟不上，落后了一个T，数据就传错了。想控制也难，因为各个信号没有相关性，互相的沿变本身就是独立的，因为布线不同，很有可能一个跳的早点，另一个跳的晚点，再加上各个传输线电阻不同，噪声不同，传一会儿就分辨不出来哪个值对应哪个周期。
4.线少，干扰少。并行传输，一般32根或者64根，一根线跳变，会给旁边的线带来噪声，频率越高，这种噪声越大，很容易导致别的线值被篡改或者无法辨认，所以频率不可能很高。串行传输一般就4根数据线，分成Rx两根差分线和Tx两根差分线，差分线总是往相反方向跳，可以抵消各自的跳变噪声，比如Rx的正极性发生跳变时会产生噪声，这种噪声可以被Rx的负极性以相反的跳变直接抵消掉（因为他们是差分信号对），总的噪声为0，根绝了内部噪声。综上，串口传输的各种优势使得其内外噪声皆免疫，又没有信号对齐之忧，可以以极高的速率传输。比如SATA可以以6Gb的速率传输数据流，PCIE可以以8Gb的速率传输数据流。这种速率，并行传输是根本做不到的，更不要说串行传输还能节省大量引脚。
串口为啥比并口快？是因为串口的特性和应用场景，决定了它更加适合采用一些可以提高单根信道速率的设计方法，这些方法用在并口上并不合适。
从现有的应用看来，需要持续稳定高带宽的应用，往往使用高速串行接口，一根带宽不够再加一根，各种视频网络应用，基本如此。而一些历史遗留速度不高的应用，还有一些需要突发性高带宽的应用，并口仍然存活，比如很特殊的DDR。虽然XDR/GDDR/HMC/HCM这些新标准都在试图引入SerDes， 但DRAM行业的特殊性还是让并口继续存活着。
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