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USB、PCI、SATA等各接口速度/带宽总结 (转载)

• 2021-12-11 23:17
• by 刘管家
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前言：

为什么写这篇文章？相信很多人接触电子产品，尤其是存储类的电子产品已经多年。手上势必会囤积大量老旧的设备舍不得丢，想要和新设备兼容使用。这就涉及到这些新老设备共同使用的时候，数据传输到底是哪一边拖了后腿，做到心中有数。而且，手上的设备过不了多久就会变成老旧设备，如何为未来升级预留空间，也值得学习下这部分内容。

一、USB部分：

USB是众人用得最多的一种接口，可以说是各种电子设备连接最常用的一种接口。但是由于USB标准的名称变来变去，非常恶心。USB1.0、1.1就不讲了，已经淘汰，带宽只有1.5Mbps和12Mbps。

（一）USB2.0

99年发布的标准。主要用于一头Type-A 5Pin插电脑，另一头Micro-B 5Pin插安卓手机、Micro-B 10Pin插移动硬盘、Mini-B 5Pin插远古安卓手机、Type-B插打印机和一些USB-HUB。可以以理论最大480Mbps的带宽传输数据，略低于SATA-3的600Mbps。

从Type-A接口来看，最明显的特征就是USB2.0只有4个触点（一根接电，中间两根传数据，一根GND接地），USB3.0及以后拥有9个触点，其中有4个是和2.0同样位置，以实现向下兼容，触点定义也一样，另外5个触点有2对数据和1个接地，也就是USB3.0以上的Type-A有3对数据线。

（二）USB3.0

08年发布的标准。最先出USB3.0的时候只有USB3.0一种说法，很多机械移动硬盘都采用了一头USB3.0Type-A（9触点）插电脑，一头USB3.0Micro-B 10Pin插移动机械硬盘的方案，获取到最大5Gbps的带宽（理论600MB+/s），对于机械硬盘读写100MB+/s到顶的速度来说还是够的。如果接SATA协议的SSD，也基本是够的。

各种USB接口（来源zhuanlan.zhihu.com/p/32495717）图中还有个小问题，就是Micro-B 10Pin口也有支持3.0的，不单单是2.0

（三）USB3.1

13年发布的标准。分了两代。USB3.1Gen1就是原来USB3.0的马甲，换一个名称而已，很多奸商只在设备上标注USB3.1，不说第几代，全都是挂羊头卖狗肉，其实全都是原来的3.0，也就是5Gbps的带宽。推出USB3.1的亮点在于USB3.1Gen2，可以实现10Gbps的带宽。由于带宽的增大，可以实现VR等高带宽要求的应用。但是很多电脑主板基本没有Gen2的接口，或者只有一两个Gen2的接口，因为USB3.1Gen2的控制器需要单独设置，并不集成在南桥中。连AIDA64里面显示的USB3.1Gen2的控制器也是单独列出的（里面显示的USB3.0就是USB3.1Gen1）,图中的USB3.1Gen2的控制器为ASmedia牌。到了USB3.1Gen2，主板上的母口就不局限于TYPE-A一种类型了，还有TYPE-C的母口。

AIDA64显示的USB设备列表来源：http://mini.eastday.com/mobile/190629233209194.html

（四）USB3.2

为什么说USB这部分很难写，就是因为USB3.2又来了。2017年的时候推出来，用来实现2倍于USB3.1Gen2的带宽，也就是20Gbps。而且在接口形态上，完全淘汰了TYPE-A、micro这些接口，只用TYPE-C。但由于种种原因，难以全面市场化。所以即使推出两年多，也很难看到相关支持的设备。而USB3.2也分两代，USB3.1Gen2=USB3.2Gen2，USB3.0=USB3.1Gen1=USB3.2 Gen1，而最大带宽的USB3.2不是叫“USB3.2Gen3”而是USB3.2Gen2x2。

（五）USB4

目前最新的标准是USB4，注意这次不是“USB4.0”。理论带宽达到和雷电口相同的40Gbps，所以据说要和雷电整合了。从此只通过主机上一个Type-C接口，外接显示器（DP1.2带宽21.6Gbps、HDMI2.0带宽18Gbps）、外接独立显卡（PCI-E x8 2.0带宽32Gbps）都不是梦。

（六）各USB标准带宽对比

下图中颜色相同的内容则是同一种标准，比如USB3.0、USB3.1 Gen1、USB3.2 Gen1是一个东西。

值得一说的是Switch的USB Type-C接口是USB3.1Gen1标准的，达到5Gpbs的带宽，在底座上可以通过该接口通过DP1.2输出1080 30fps的画面（约1.58Gbps的带宽需求）。

各种图形接口及分辨率所需要的带宽，来源https://www.bilibili.com/video/BV1xy4y1y7FJ

再来见识下USB3.2Gen2X2是什么样子：

https://www.bilibili.com/video/BV1Wv41117JLwww.bilibili.com/video/BV1Wv41117JL

（七）各USB标准充电功率对比

不同的USB标准支持的充电功率也是不同的，这部分非常复杂，有空再写

请切记给电子设备充电用原装充电器和原装线，不是捅进去就能用的，尤其是苹果那些山寨小头，非常不靠谱。

二、PCI/PCI-E部分：

首先，『PCI』和『PCI-E』是两种完全不同的接口。PCI较老，正在逐步淘汰，也就是新主板基本不再设置PCI接口或者只保留1个。PCI-E接口则是根据插槽的长度，也就是触点的多少，可以分为X1、X4、X8，X16。X得越多，带宽越大。而且这些XX都对应版本号，分v1、v2、v3，v4，v4刚刚出来还没普及，一般见到的都是V2和V3，版本号越高带宽也越大。

（一）PCI

具体的速度如下（低得不行，抄百度百科的）：

总线宽度 频率速度 功能 频宽

• PCI-X 66 64位 66MHz Hot Plugging, 3.3 V 533MB/s

• PCI-X 133 64位 133MHz Hot Plugging, 3.3 V 1.06GB/s

• PCI-X 266 64位/16位选项 133MHz Double Data Rate Hot Plugging, 3.3 & 1.5 V, ECC supported 2.13GB/s

• PCI-X 533 64位/16位选项 133MHz Quad Data Rate Hot Plugging, 3.3 & 1.5 V, ECC supported 4.26GB/s

这里还要提下PCI接口，是因为很多服务器淘汰的“千兆网卡”就是PCI接口的，从淘宝二道贩子买来后，网络连接里面显示是1Gbps的带宽，实际上只有600MB/s不到，就是因为主板这个PCI口或者网卡的是PCI 66的。

（二）PCI-E

PCI-E XX vX具体的速度如下：

可以看到，版本号增加，带宽翻倍。X多少就是多少倍的X1。注意表中的GB/s是速度单位，不是带宽单位Gbps。

其次，上一段说到PCI-E接口的带宽是由插槽长度（X多少）和版本号（V几）决定的。然而你看到的并不是真相，比如：

1、看到主板上有个很长的插槽，咋一看没错，就是X16，速度肯定快。但仔细一看插槽里面，只有一半的触点，也就是徒有X16的外形，最多只有X8的带宽。（如下图所示，外形是X16的，但是触点明显少一半）

2、若是拿放大镜仔细一看，满满的触点，心想肯定是真·X16。没错，但是看你的CPU和主板是否支持这么多的PCI通道，如果你把两个PCIEX16都插上设备，主板会有可能无情地把两个接口都降为X8。同样，也有可能虽然是两个X16但是都从V3将为V2。（如下图第一行和第四行的“PCI-E X16”口，一起插都是X8，而且第四行的触点直接是一半，压根就没打算让你用双X16）

3、只插1个PCI-E X16总能满速了吧？不好意思，这个PCI-E也有可能是走南桥芯片，而不是直连CPU的（北桥现在都集成进CPU了）。（如下图最下一行的“PCI-E X16”口）

大名鼎鼎的Z97-A主板

这么多PCI、PCIE插口怎么用？可以遵循如下几个原则：

• PCI插口是要淘汰的接口，除非用一些老的网卡之类的设备，尽量不要用，占通道占主板位置。

• 只用一个显卡的话，插最上面、最靠近CPU的PCI X16口，并且不要再到其他PCI X16口插东西，除非你看清楚你的主板和CPU能否双插、三插满速。一般来说Intel酷睿的U都不能双插X16，志强支持通道多则可以，AMD高端系列支持通道多也可以。

• M.2转PCI-E的那种板子（一般都是PCIEX4）想和显卡同时用，又不想独显被降为X8，则可以看下你M.2 SSD的评测速度，如果SSD本身1GB/s都达不到的，完全可以插走南桥的PCI-E插口，不和显卡抢通道。

三、SATA部分：

目前基本就是SATA2（出现在老主板、新笔记本的光驱位）和SATA3两个常见的，对应3Gbps和6Gbps的理论带宽，也就是375MB/s和750MB/s的速度。而且基于SATA协议，有两位要用来做数据校检，实际上是300MB/s和600MB/s的理论带宽。所以，分清是不是SATA2就行了，比如笔记本光驱位加固态，如果是SATA2，就没必要买太好的SSD了。

四、显示线部分

可以看这个：

https://www.bilibili.com/video/BV1xy4y1y7FJwww.bilibili.com/video/BV1xy4y1y7FJ

五、M.2接口部分：

有空再写

六、网线/光纤接口部分：

有空再写

七、无线网卡部分：

有空再写

八、内存卡部分

有空再写