SATA-SAS-USB-PCIE带宽和传输速率

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
SAS4.0 128b/130b 24 22500

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(NRZ) 8GT/s 984.6MB/s 3.938GB/s 7.877GB/s 15.754GB/s
4.0 128b/130b(NRZ) 16GT/s 1.979GB/s 7.877GB/s 15.754GB/s 31.508GB/s
5.0 1b/1b(PAM4) 32or25GT/s 3.938or3.08GB/s 15.8or12.3GB/s 31.5or24.6GB/s 63.0or49.2GB/s

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