SATA接口速度对硬盘性能的影响(对比测试)
当下的硬盘，不论是传统的机械硬盘，还是全电子化的固态硬盘SSD，都普遍使用SATA3.0接口（市面上所有固态硬盘中SATA3是最低标准，还有M2之类新型接 口）。SATA3.0接口也常常称呼为SATA-6Gbps接口，大致相当于每秒600MB的文件传输速度，对比之前的SATA2.0接口刚好快了一倍。当下所有机械硬盘的内部传输率没 有一款可以超过SATA2.0的速度，比SATA3.0差得更远，但是它们都是SATA3.0接口而不是SATA2.0接口。在接口速度大大超越硬盘内部传输速度的情况下，更高的接口速 度到底是有没有必要（注意最新的M2接口速度比SATA3.0还要高得多）？这个接口速度对实际性能影响有多大？经过对比测试可以看出一些问题。
左图：B85主板SATA2.0接口上的SSD测试结果
右图：B85主板SATA3.0接口上的SSD测试结果
测试条件说明： 硬盘速度测试的成绩不仅仅是硬盘和接口决定（尽管它俩起主要作用），还与以下几个关键因素相关： 1、 硬盘本身的工作状态关系密切。作为系统盘时，因为有系统和应用程序发起的随机访问，所以测试成绩比单纯作数据盘时要慢且成绩不稳定。本测试中被测硬盘是 单一分区的SSD作为数据盘且没有文件占用（剩余空间不足时会导致SSD性能下降，与SSD自身设计有关。空盘是测试成绩最佳状态）。 2、 由于硬盘读写必有CPU占用，如果CPU性能不足，也会或多或少影响测试成绩。 3、 不同的主板（主要是指芯片组不同）其SATA接口性能也有一定差距（例如同样都是SATA3.0规格，不同的芯片组性能表现还是有一点点差距，但不会太大）。同一 块主板，其SATA设置的工作状态（即CMOS-SATA接口参数中IDE-AHCI-RAID模式）也对接口速度影响很大。以上三种工作模式工，AHCI性能最好，其次是RAID模式。注 意：RAID模式时并不要求硬盘一定要组成阵列才能工作，任何在其他电脑上以AHCI或IDE模式工作的硬盘，挂在RAID模式的SATA接口上原有数据文件即能正常访问，这 时这个单个的硬盘成为“虚拟阵列盘”，也就是传统模式，可正常读写。但测试证明此时硬盘性能会稍有下降，可能是RAID管理进程要多消耗一些接口传输能力。唯一要 强调的是，IDE、AHCI和RAID三种模式中只有IDE不需要专门的接口驱动，也就是说差不多每个平台都通用，其他两种需要专门的驱动，所以每个系统都是针对特定 的SATA接口模式安装的，模式不匹配时强行启动系统必然出蓝屏警告。 4、 不同的系统平台、不同的测试软件得出的分数并不能直接比较，仅能作为参考。 综合以பைடு நூலகம்理由，最佳的测试平台就是同一电脑主板芯片组上，同时具有SATA2.0和SATA3.0两种接口，而且两者都是芯片组原生接口而不是第三方芯片扩展出来的 （对于相同规格的SATA接口，通常用第三方芯片扩展的SATA接口性能上不如南桥芯片上原生SATA接口，因为第三方芯片通过PCIE总线桥接到南桥芯片上，多了一次接力 过程）。本次测试使用了intel B85芯片组的微星主板，六个原生SATA接口中四个是3.0规格，另外两个是2.0规格，这个平台最方便用同一套软件、硬件进行对比测试，最 大程度排除了不同平台对测试成绩带来的影响。另外该次测试使用了性能极高的CPU(E3-1231V3)和双通道的DDR3-1600内存，所以完全不会影响到硬盘性能发挥，确保真 正体现SATA接口规格的决定性作用。本次测试情形均为AHCI模式。 上面的测试图可以看出，同一块硬盘挂在SATA2.0和3.0两种接口上分别进行测试，硬盘读写速度表现有以下值得注意的地方： 1、 SATA2.0状态下，硬盘速度无法突破260MB，该数值虽然低于SATA2.0的理论速度，但考虑到传输指令时存在“开销”，这个结果是可以接受的。 2、 SATA2.0对硬盘速度最大的消极影响在于小文件且队列深度大的情形，就是图中4K-64线程类似情形。实际使用电脑时，电脑启动时硬盘的工作状态就是以上情形的 典型代表。所以SSD作系统盘启动电脑时，SATA3.0状态会比SATA2.0状态有非常明显的提速，但拷贝大文件时就不会那么明显，除非是内部传输率极高的高端SSD。 3、 SATA3.0规格从数值上看似乎已经大大超越了SSD的实际要求（本测试用的低端的SSD），但从上面的测试看，在4K-64线程测试中，两次测试成绩都远远低于SATA2.0 的理论速度，更不用说SATA3.0了。表面看不论SATA2.0还是3.0，接口速度� 该不影响4K-64线程测试结果，但实际上影响巨大，接近翻倍！分析认为，在小文件大队列 工作状态下，因为传输指令“开销”极大甚至超过了有效数据的大小，但指令并不是存储在硬盘上的真正数据，这些指令在会在主机与硬盘接口之间传输，所以接口速度 对硬盘的性能的影响超过了硬盘自身读写能力。当然，如果硬盘本身控制器芯片指令处理速度足够快，这就要求接口速度越快越好，SATA3.0很可能也不够快，此时就 需要升级到M2等新接口。 4、 以上对比测试结论是，硬盘在小文件大队列工作状况时的性能表现，接口速度是最关键因素。但是大文件传输能力主要是硬盘自身而不是接口速度决定的，此时接 口速度只要略高于内部传输率就不会产生性能下降的情形，再高的接口规格对此都不会有明� 的改善。 5、 实际应用中，如果是系统盘，不论是SSD还是机械硬盘，只要接口速度提高，启动过程必定提速明显。反之接口速度被降速运行时，对系统启动快慢拖累明显，但 对大文件拷贝速度影响相对要小，因为硬盘内部传输率总是低于其接口规格，接口降速运行后二者并不会严重脱节。