SATA-SAS-USB-PCIE带宽和传输速率

Posted 2021-05-13 晦暗留给过往

SATA-SAS-USB-PCIE带宽和传输速率

在此有必要对Serial ATA的数据传输率作一下说明。就串行通讯而言，数据传输率是指串行接口数据传输的实际比特率，Serial ATA
1.0的传输率是1.5Gbps，Serial ATA 2.0的传输率是3.0Gbps。与其它高速串行接口一样，Serial ATA接口也采用了一套用来确保数据流特性的编码机制，这套编码机制将原本每字节所包含的8位数据(即1Byte=8bit)编码成10位数据(即
1Byte=10bit)，这样一来，Serial ATA接口的每字节串行数据流就包含了10位数据，经过编码后的Serial
ATA传输速率就相应地变为Serial
ATA实际传输速率的十分之一，所以1.5Gbps=150MB/sec，而3.0Gbps=300MB/sec。

版本	编码方案	带宽（Gbit/S）	速度（Mbyte/s）
SATA 1.0	8b/10b	1.5	150
SATA 2.0	8b/10b	3	300
SATA 3.0	8b/10b	6	600

版本	编码方案	带宽（Gbit/S）	速度（Mbyte/s）
SAS 1.0	8b/10b	3	300
SAS 2.0	8b/10b	6	600
SAS 3.0	8b/10b	12	1200

USB3.0和 3.1带宽并不是5Gb/s除以8得到的625MB/s而是采用与SATA相同的10
Bit传输模式(在USB2.0的基础上新增了一对纠错码)，因此其全速只有500MB/s。

版本	编码方案	带宽	速度（Mbyte/s）
USB 1.0	8b	12 Mbit/s	1.5 MB/s
USB 2.0	8b	480 Mbit/s	60 MB/s
USB 3.0	8b/10b	5Gbit/s	500 MB/s
USB 3.1	8b/10b	10Gbit/s	1000 MB/s

PCIe 吞吐量（可用带宽）计算方法：

吞吐量 = 传输速率 * 编码方案

例如：PCI-e2.0 协议支持 5.0 GT/s，即每一条Lane 上支持每秒钟内传输 5G个Bit；但这并不意味着 PCIe
2.0协议的每一条Lane支持 5Gbps 的速率。

为什么这么说呢？因为PCIe 2.0 的物理层协议中使用的是 8b/10b 的编码方案。
即每传输8个Bit，需要发送10个Bit；这多出的2个Bit并不是对上层有意义的信息。

那么， PCIe 2.0协议的每一条Lane支持 5 * 8 / 10 = 4 Gbps = 500 MB/s 的速率。

以一个PCIe 2.0 x8的通道为例，x8的可用带宽为 4 * 8 = 32 Gbps = 4 GB/s。

同理，

PCI-e3.0 协议支持 8.0 GT/s, 即每一条Lane 上支持每秒钟内传输 8G个Bit。

而PCIe 3.0 的物理层协议中使用的是 128b/130b 的编码方案。 即每传输128个Bit，需要发送130个Bit。

那么， PCIe 3.0协议的每一条Lane支持 8 * 128 / 130 = 7.877 Gbps = 984.6 MB/s 的速率。

一个PCIe 3.0 x16的通道，x16 的可用带宽为 7.877 * 16 = 126.031 Gbps = 15.754 GB/s。

1.0=2.5*8/10/=2Gbps8=0.25GB/s 1M/K=1000/K/B换算

2.0=5*8/10/8=0.5GB/s

3.0=8*128/130/8=0.9846GB/s

4.0=16*128/130/8=1.969GB/s

5.0=32*128/130/8=3.938GB/s

带宽（32）*编码（128/130）=吞吐量（Gbyte，以位为单位），再除以8换算字节为单位

PCI Express版本	编码方案	传输速率	吞吐量X1	X4	X8	X16
1.0	8b/10b	2.5GT/s	250MB/s	1GB/s	2GB/s	4GB/s
2.0	8b/10b	5GT/s	500MB/s	2GB/s	4GB/s	8GB/s
3.0	128b/130b	8GT/s	984.6MB/s	3.938GB/s	7.877GB/s	15.754GB/s
4.0	128b/130b	16GT/s	1.979GB/s	7.877GB/s	15.754GB/s	31.508GB/s
5.0	128b/130b	32or25GT/s	3.938or3.08GB/s	15.8or12.3GB/s	31.5or24.6GB/s	63.0or49.2GB/s