** Disk protocol
ATA 指令集 與 SCSI 指令集
操作系統主要有一種標準協議：ATA指令集 與 SCSI指令集。
與磁盤通信層，同樣遵循ISO分層標準模式：傳輸物理層、鏈路層和應用層、指令應用層。
物理上，ATA和SCSI本來都是整協議接口標準，不止是指令，還制定了物理層、連接層、傳輸層的規範，同時包括接口。
ATA 進化 接口標準，同時應用又支持 SCSI 指令集, 那這塊磁盤就是 ATAPI 設備。
後來，SCSI 也加入了特性支持，在 SCSI 鏈路上運行 ATA 指令。
序列式SCSI（英語：Serial Attached SCSI，簡稱SAS）是一種電腦集線的技術，其功能主要是作為週邊零件的數據傳輸，
例如：硬碟、CD-ROM等裝置而設計的介面。
序列式SCSI 由並列SCSI物理儲存介面演化而來，是由ANSI INCITS T10技術委員會（T10 committee（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館））開發及維護的新的儲存介面標準。
與並列方式相比，序列方式能提供更快速的通信傳輸速度以及更簡易的組態。此外SAS並支援與序列式ATA（SATA）裝置相容，且兩者可以使用相類似的電纜。
SAS是點對點（point-to-point）連接，並允許多個埠集中於單個控制器上，其可以內建於主機板（mother board）當中；也可另外添加。該技術建立在強大的並列SCSI通信技術基礎上。
SAS是採用SATA相容的電纜線採取點對點連接方式，從而在計算機系統中不需要建立雛菊鏈結（daisy-chaining）方式便可簡單地實現線纜安裝。
1、AHCI模式
AHCI 是英特爾制定的主機接口標準。AHCI是為SATA 設計的控制器接口, AHCI 標准設計了一個AHCI來控制系統內存與 SATA 之間的數據交換。
AHCI（Serial ATA Advanced Host Controller Interface，並列ATA進階主機控制介面/），是在Intel的指導下，由多家公司聯合研發的介面標準，
它允許存儲驅動程式啟用進階串列 ATA 功能，如本機命令佇列和熱插跋，其研發小組成員主要包括Intel、AMD、戴爾、Marvell、邁拓、微軟、Red Hat、希捷和StorageGear等著名企業。
優點： 1. ACHI支援NCQ技術； 2.讀寫速度更快； 3.支援熱插跋。
2、AHCI 與 IDE 模式的區別
IDE（Integrated Device Electronics），整合驅動電子裝置，一般會作為ATA硬體的埠，它的本意是指把“硬碟控制器”與“盤體”整合在一起的硬碟驅動器。
IDE模式可以將SATA盤映射類比成普通IDE硬碟，無需額外載入SATA驅動。但不支援任何SATA介面的新特性。
** 硬碟接口
IDE 、SATA 、mSATA 、M.2 、AHCI、NVMe
硬碟接口通俗理解就是硬碟和計算機其他部分相互連接的方式，各種接口擁有自己獨特的用途和適用的範圍！
硬碟接口是硬碟與主機系統間的連接部件，作用是在硬碟緩存和主機內存之間傳輸數據。
不同的硬碟接口決定著硬碟與計算機之間的連接速度，在整個系統中，硬碟接口的優劣直接影響著程序運行快慢和系統性能好壞。
IDE -> ATA -> PATA -> SATA
SCSI -> SAS
1. IDE接口
其英文名稱：Integrated Drive Electronics，常見的2.5英寸IDE硬碟接口它的本意是指把「硬碟控制器」與「盤體」集成在一起的硬碟驅動器。
IDE代表著硬碟的一種類型，但在實際的應用中，人們也習慣用IDE來稱呼最早出現IDE類型硬碟ATA-1，這種類型的接口隨著接口技術的發展已經被淘汰了，
而其後發展分支出更多類型的硬碟接口，比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都屬於IDE硬碟。其特點為：價格低廉，兼容性強，性價比高，數據傳輸慢，不支持熱插拔等等。
而現在，硬碟接口幾乎SATA是標配置，市場上幾乎沒有IDE接口的硬碟了。
優點：該接口的硬碟價格低廉、兼容性強、性價比高。
缺點：數據傳輸速度慢、線纜長度過短、連接設備少、不支持熱插拔、、接口速度的可升級性差。
2. SCSI接口類型
其英文名稱為：Small Computer System Interface。SCSI並不是專門為硬碟設計的接口，是一種廣泛應用於小型機上的高速數據傳輸技術。
SCSI接口具有應用範圍廣、多任務、帶寬大、CPU占用率低，以及熱插拔等優點，但較高的價格使得它很難如IDE硬碟般普及，因此SCSI硬碟主要應用於中、高端伺服器和高檔工作站中。
其特點為：傳輸速率高、讀寫性能好、可連接多個設備、可支持熱插拔，但是價格相對來說比較貴。
3. SATA接口
其英文名稱為：Serial Advanced Technology Attachment。使用SATA（Serial ATA）口的硬碟又叫串口硬碟，是未來PC機硬碟的趨勢。
Serial ATA採用串行連接方式，串行ATA總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區別在於能對傳輸指令（不僅僅是數據）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。串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。
4. SAS接口類型
其英文名稱為：Serial Attached SCSI。其可以向下兼容SATA。具體來說，二者的兼容性主要體現在物理層和協議層的兼容。在物理層，SAS接口和SATA接口完全兼容，
SATA硬碟可以直接使用在SAS的環境中，從接口標準上而言，SATA是SAS的一個子標準，因此SAS控制器可以直接操控SATA硬碟，但是SAS卻不能直接使用在SATA的環境中，
因為SATA控制器並不能對SAS硬碟進行控制；在協議層，SAS由3種類型協議組成，根據連接的不同設備使用相應的協議進行數據傳輸。
其中串行SCSI協議（SSP）用於傳輸SCSI命令；SCSI管理協議（SMP）用於對連接設備的維護和管理；SATA通道協議（STP）用於SAS和SATA之間數據的傳輸。
因此在這3種協議的配合下，SAS可以和SATA以及部分SCSI設備無縫結合。其傳輸速率比SATA要快很多。
5. 光纖通道
其為英文字母Fibre Channel的縮寫。其最初設計也不是為了硬碟設計開發的接口，是專門為網絡系統設計的，但隨著存儲系統對速度的需求，才逐漸應用到硬碟系統中。
光纖通道的主要特性有：熱插拔性、高速帶寬、遠程連接、連接設備數量大等。
6. mSATA接口
該接口是主要是用在筆記本上： 比如商務本，超極本，主流筆記本等。現在主流筆記本接口SATA接口的SATA3版本
7. M.2接口
M.2接口，是Intel推出的一種替代mSATA新的接口規範。
M.2接口是為超極本（Ultrabook）量身定做的新一代接口標準，以取代原來的mSATA接口。無論是更小巧的規格尺寸，還是更高的傳輸性能，M.2都遠勝於mSATA。
M.2接口一般分為兩種，在購買M.2 SSD的時候是需要注意內部協議的。
一種是走傳統的SATA AHCI協議，與普通SATA固態硬碟性能沒有差別；
另一種則是使用全新的NVMe協議，可以提供SSD高達3000MB/s以上的性能，可謂天差地別。
這裡著重說下固態硬碟的AHCI協議和NVMe協議
SSD（固態硬碟）最為主流的傳輸協議有兩種。一種是AHCI協議，另一種是NVMe協議。
AHCI，全稱為串行ATA高級主控接口/高級主機控制器接口，它允許存儲驅動程序啟用高級串行ATA功能。
我們在使用SATA SSD的時候，一定要在主板設置中開啟AHCI模式。
這是因為，開啟AHCI模式後，能夠大幅縮短SSD無用的尋道次數和縮短數據查找時間，這樣能讓多任務下的SSD能夠發揮全部的性能和效應。
根據相關性能測試，在AHCI模式開啟後，大約增加30%的SSD讀寫性能。
但是隨著SSD的性能逐步增強，這些標準也成為了限制固態硬碟的一大瓶頸，專為機械硬碟而設計的AHCI標準並不太適合低延時的固態硬碟。
另外一個傳輸協議，代表著未來性能走向的NVMe協議。
所謂NVMe協議，在於充分利用PCI-E通道的低延時以及並行性，，在可控制的存儲成本下，極大的提升SSD的讀寫性能，降低由於AHCI接口帶來的高延時，徹底解放SATA時代SSD的極致性能。
由於快閃記憶體顆粒和主控的原因，M.2 NVMe協議的固態硬碟價格都特別高，比SATA協議的固態硬碟高出一倍左右的價格，所以大家在選擇的時候一定要按需購買，
根據自己電腦的配置以及需求來選購相應等級的固態硬碟，不然機會造成性能浪費哦。
NVMe:眾所周知，前些年計算機的瓶頸已經從CPU\顯卡轉移到了硬盤，硬盤存取速度嚴重不足，所以SSD迅速的發展、火爆起來，
如今，SSD已經成為了圖吧、卡吧標配然而落後的SATA3接口理論上限只有6Gbps，實際很難突破800M/S，這個速度並不能滿足需求，
目前市場上的SDD很多都已經有550MB的存取速度，優秀者甚至已經突破SATA3的上限更可怕的是，SATA所遵循的AHCI標準當初是為機械硬盤涉及，
不但存取提升有限，4K方面更是不足，在IOPS和隊列深度上已經日趨拙雞。為了應對這個問題，出現了所謂的NGFF(M.2, MSATA.2)接口，利用充裕PCI-E通道，
有足夠的速度，專為超極本涉及，不但佔用空間小，省電，而且速度快，容量也不錯。而後台式機同樣出現了這個問題，就出現了SATA-Express，
原本是打算將兩個SATA口合併，6Gbps+6Gbps=12Gbps，但是最後發現如此做的話，很難達到向下兼容（如SATA3向下兼容SATA2），並且成本略高。最後又將頭緒轉向了PCI-E。
NVME是硬盤新的傳輸標準，是取代現在的AHCI的。NVMe的優勢在於三點：
1、更低的延時： NVMe精簡了調用方式，執行命令時不需要讀取寄存器；而AHCI每條命令則需要讀取4次寄存器，一共會消耗8000次CPU循環，從而造成2.5μs的延遲。
2、更高的傳輸性能 市面上性能不錯的SATA接口SSD，在隊列深度上都可以達到32，然而這也是AHCI所能做到的極限。
但目前高端的企業級PCIe SSD，其隊列深度可能要達到128，甚至是256才能夠發揮出最高的IOPS性能。而NVMe標準下，最大的隊列深度可達64000。
此外，NVMe的隊列數量也從AHCI的1，提高了64000。
3、更低的功耗控制。
NVMe:眾所周知，前些年計算機的瓶頸已經從CPU\顯卡轉移到了硬盤，硬盤存取速度嚴重不足，所以SSD迅速的發展、火爆起來，
如今，SSD已經成為了圖吧、卡吧標配然而落後的SATA3接口理論上限只有6Gbps，實際很難突破800M/S，這個速度並不能滿足需求，目前市場上的SDD很多都已經有550MB的存取速度，
優秀者甚至已經突破SATA3的上限更可怕的是，SATA所遵循的AHCI標準當初是為機械硬盤涉及，不但存取提升有限，4K方面更是不足，在IOPS和隊列深度上已經日趨拙雞。
為了應對這個問題，出現了所謂的NGFF(M.2, MSATA.2)接口，利用充裕PCI-E通道，有足夠的速度，專為超極本涉及，不但佔用空間小，省電，而且速度快，容量也不錯。
而後台式機同樣出現了這個問題，就出現了SATA-Express，原本是打算將兩個SATA口合併，6Gbps+6Gbps=12Gbps，但是最後發現如此做的話，很難達到向下兼容（如SATA3向下兼容SATA2），
並且成本略高。最後又將頭緒轉向了PCI-E。
NVME是硬盤新的傳輸標準，是取代現在的AHCI的。
NVMe的優勢在於三點：
1、更低的延時： NVMe精簡了調用方式，執行命令時不需要讀取寄存器；
而AHCI每條命令則需要讀取4次寄存器，一共會消耗8000次CPU循環，從而造成2.5μs的延遲。
2、更高的傳輸性能 市面上性能不錯的SATA接口SSD，在隊列深度上都可以達到32，然而這也是AHCI所能做到的極限。
但目前高端的企業級PCIe SSD，其隊列深度可能要達到128，甚至是256才能夠發揮出最高的IOPS性能。
而NVMe標準下，最大的隊列深度可達64000。此外，NVMe的隊列數量也從AHCI的1，提高了64000。
3、更低的功耗控制。
