AHCI 和 IDE 区别

发布于 2020-02-04  250 次阅读


第 1 页:AHCI 模式与 Win7、SSD 的不解之缘

_ AHCI 这个注定和 SATA 接口结下不解之缘的接口模式,它担负着淘汰 IDE 模式的重任,从诞生开始就充满争议,它经历了整整 7 年时间。它伴随着 SSD 固态硬盘兴旺走向主流,同时也和微软 WinXP、Win7 操作系统密不可分。本文,我们将为你揭开 AHCI 和 IDE 的前世今生,分析它们之间的区别,帮助读者选择合适的硬盘工作模式。_


SATA 工作模式怎么选?揭秘 AHCI 和 IDE 区别

硬盘工作模式经历 IDE 和 AHCI 两个阶段,我们可以用螺旋桨式(IDE)、喷气式飞机(AHCI)来形容它们。单从字面理解,我们可以知道螺旋桨式飞机的速度不如喷气式飞机。

●硬盘工作模式与操作系统的关系

在 WinXP 时代,系统对 AHCI 模式支持不佳,选择 AHCI 模式装系统需要用软驱安装驱动等。因此 IDE 模式在 Windows XP 时代一度盛行,并随着 SATAII 接口达到顶峰。而到了 Win7 时代,AHCI 驱动集成于操作系统,完全没繁琐步骤,从而拉开 AHCI 的普及之路。

注:时至今日,机械硬盘的最大读写速度仍未超过 SATAII 接口的极限。

●SSD 固态硬盘助推 AHCI 成为主流

AHCI 和 IDE 模式的另一个分水岭则是在 SSD 固态硬盘的兴起。早期的机械硬盘在 AHCI 和 IDE 模式下的速度差距较小;随着高性能的 SSD 固态硬盘出现,用户逐渐发现 AHCI 和 IDE 模式下的速度差距悬殊。

正是在集成 AHCI 驱动、支持 Trim 垃圾回收的 Win7 操作系统,带有 SATA3.0 高速接口的廉价 7 系列主板,以及不断降价的 SSD 固态硬盘推动,奠定了今日 AHCI 模式的主流地位。

纵使 AHCI 模式千好万好,也奈何不了 IDE 模式的超强兼容性,以及电脑城装机商对 IDE 模式的偏爱。当您看完此文,如果你是第一次了解 AHCI 和 IDE 模式,请在开机之初按 DEL 或者 F2 查看 BIOS,您的电脑是何种 SATA 硬盘工作模式。

第 2 页:两者区别:NCQ 产生 30% 性能差距

AHCI 模式解析:

Z77 主板的 AHCI 设备管理显示

AHCI(Serial ATA Advanced Host Controller Interface),又名串行 ATA 高级主控接口 / 高级主机控制器接口。AHCI 通过包含一个 PCI BAR(基址寄存器),来实现原生 SATA 功能,允许存储驱动程序启用高级串行 ATA 功能。

AHCI 模式是专门为 SATA 接口而设计,支持 SATA 接口特性,诸如本机命令队列 (NCQ) 和热插拔。但是需要用户在 BIOS 中选择 AHCI 模式,方便操作系统自动加载 AHCI 驱动。

IDE 模式解析:


Z77 主板的 IDE 设备管理显示

IDE 的英文全称为 “Integrated Drive Electronics”,即“电子集成驱动器”,它的本意是指把“硬盘控制器” 与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。

IDE 模式可以将 SATA 盘映射模拟成普通 IDE 硬盘,无需额外加载 SATA 驱动。但不支持任何 SATA 接口的新特性。

两种模式的区别:

两种模式最大的区别:是否支持本机命令队列 (NCQ),理论上 NCQ 最大能提高 SATA 硬盘约 30% 的性能。简单来说开启 NCQ 之后,硬盘从一个程序跳到另一个程序时速度会更快,类似于英特尔的超线程技术。

IDE 模式可以通过映射通吃 SATA 硬盘,由于无需加载驱动程序,它的兼容性能超强,适用 WinXP 和 Win7/8 系统。

AHCI 模式原生支持 SATA 硬盘,它的优势在于它能够将 NCQ 技术充分发挥作用,或者说 AHCI 是现有的 SATA 硬盘主控接口中,除了复杂的磁盘阵列(RAID)模式之外,最能发挥 SATA 硬盘性能。Win7/8 系统完美支持 AHCI 模式,对 WinXP 兼容性不佳。


IDE 模式的超强兼容性 主板厂商也不敢轻视

点评:由于 IDE 和 AHCI 在 BIOS 中切换后,系统容易蓝屏,同时为了满足用户安装 WinXP 的需求,电脑城商家往往选择兼容性超强的 IDE 模式。而 AHCI 更适应 SATA 硬盘的性能发挥,对主流的 Win7/8 用户来说是非常合适的。

第 3 页:Win7 系统安装: AHCI/IDE 如履平地

●Win7 系统安装: AHCI/IDE 如履平地

本次 Win7 系统安装采用最为原始的软装模式,即通过 Win7 安装盘或者将 Win7 安装盘制作成镜像写入优盘来正常安装。   特点:正常安装,系统稳定,兼容性好,使用固态硬盘安装速度较快(5-6 分钟),机械硬盘较慢(8-12 分钟)。


我们通过优盘来安装 Win7 操作系统


AHCI 模式下顺利进入安装界面


IDE/AHCI 模式均可识别 512GB 固态硬盘


顺利将 Win7 系统文件写入固态硬盘进行安装


AHCI 模式安装 Win7,设备管理器显示的硬盘控制器属性


****IDE 模式安装 Win7,设备管理器显示的硬盘控制器属性****

软装操作系统的实质是将 Win7 安装系统整体制作成镜像存放在光盘或者优盘里。


Win7 系统从 IDE 模式切换到 AHCI 模式,系统报错

①我们在 BIOS 中选择 IDE 模式,Win7 无需加载任何 AHCI 驱动,顺利完成安装,安装时间稍慢。当我们在 BIOS 中切换到 AHCI 模式,无法进入系统并重新启动电脑,显示以上画面。

②我们在 BIOS 中选择 AHCI 模式,Win7 自动加载 AHCI 驱动,顺利完成安装,安装速度较快。当我们在 BIOS 中切换到 IDE 模式,Win7 系统并未蓝屏,顺利进入系统。

第 4 页:WinPE/GHOST 重装系统:AHCI 碰壁

●WinPE/Ghost 重装系统:AHCI 碰壁

Windows Preinstallation Environment(WinPE)(Windows 预安装环境)基于在保护模式下运行的 WindowsXP 个人版内核。它是网友钟爱的一款易用软件,主要用于重装系统,备份资料,对硬盘进行分区格式化等等。

WinPE 下重装系统是指将安装光盘和系统制作成 Ghost 镜像拷贝在电脑的硬盘中,在 WinPE 中使用 Ghost 软件还原镜像。


笔者使用优盘通过 WinPE 界面来硬装 Win7 系统

1、AHCI 模式

我们使用优盘进入 WinPE 界面,但无法在 WinPE 系统下寻找不到任何硬盘,只能找到优盘。


06 年以后上市的主板一般默认即为 AHCI 模式,不需要进入 BIOS


AHCI 模式进入 WinPE,在 “我的电脑” 中找不到固态硬盘


Ghost 仅显示优盘自带 WinXP 镜像,找不到固态硬盘

笔者在 AHCI 模式下进入 WinPE 系统后,无论在 “磁盘管理” 还是“我的电脑”,都找不到固态硬盘。即使启动 Ghost 软件,也无法还原 GHO 镜像。

2、IDE 模式


手动进入 BIOS 选择 IDE 模式


“我的电脑” 显示 512GB 固态硬盘(实际容量 476GB)

笔者在 IDE 模式下进入 WinPE 系统,在 “磁盘管理”、“我的电脑” 均可找到固态硬盘,因此可以通过 Ghost 软件还原镜像。

第 5 页:Ghost 安装系统:AHCI/IDE 亮绿灯

Ghost 软件问世已经有很长时间,大家对此也并不陌生。但是会用 Ghost 的人却不是很多,大多数用户仍然是用 Winows7 安装光盘 / 优盘来安装系统。Ghost 软件的操作并不复杂,实际操作步骤寥寥几步。

Ghost 安装系统?其实是恢复系统

简单说,Ghost 就是将硬盘分区表信息和硬盘数据打包备份,在新的指定硬盘主分区先恢复硬盘分区表信息,然后再恢复硬盘数据,已达到和备份前一样的效果。这就是 Ghost 安装系统的实质,其实就是恢复操作系统。


一键还原系统即为 Ghost 软件


DOS 下运行 Ghost 软件,共计 6 个版本方案


AHCI/IDE 模式下,Ghost 均可识别固态硬盘、GHO 镜像文件

笔者使用 Ghost 11.5、Ghost 11.5(SATA 光驱启动)两个版本方案,分别进入 AHCI/IDE 模式,Ghost 均可识别固态硬盘,并且找到固态硬盘里的 GHO 镜像文件,在新的指定主分区完成系统恢复安装。

注意事项:AHCI/IDE 模式并不影响 Ghost 在 DOS 下识别硬盘,但是用户需要对所搭载的镜像、主板 BIOS 中的硬盘模式区别对待。

①WinXP 镜像,用户需要将 BIOS 中的硬盘模式调整为 IDE Mode。

②Win7/8 镜像,如果所搭载的镜像为 AHCI Mode,那么 BIOS 中的硬盘模式需要配合调整为 AHCI Mode;反之 IDE Mode 亦然。

第 6 页:蓝屏崩溃? 一招搞定硬盘模式设定

●蓝屏崩溃?一招搞定硬盘模式设定

网友购买新电脑,将原来老硬盘的数据对拷,全盘接收原有硬盘的数据,包括操作系统一起移植到新硬盘。他们遇到的第一个难题,就是硬盘工作模式。如果切换不当容易发生蓝屏或者多次重启后系统崩溃。


硬盘模式冲突造成导致蓝屏

老平台时代尚无硬盘工作模式一说,比如早期的 945 平台没有 AHCI/IDE/RAID 模式。或者装机商图省事,将老平台的硬盘工作模式选择为 IDE 兼容模式。目前 SSD 固态硬盘的速度快,AHCI 可以较好的发挥其性能,因此主板厂商逐渐将 AHCI 作为默认硬盘工作模式。

硬盘模式兼容性问题不难解决,我们将新电脑的主板设置调整为 IDE 模式,进入操作系统,修改注册表让操作系统和 AHCI 匹配:


“运行”中输入 “regedit” 界面

第一步:在点击开机菜单后,选择菜单中的 “运行” 栏目。在运行栏目的输入框内键入“regedit”,回车即可打开注册表编辑器。


注册表编辑器的 AHCI 修改界面

第二步:打开注册表编辑器之后,进入 “HKEY_LOCAL_MACHINE--System--Current--ControlSet--Services--Msahci” 键值。在右边窗口中双击名称为 “Start” 的项目,会弹出一个对话框,将默认的参数由 3 更改为 0。点击 “确定” 并且保存之后,重新启动电脑。

PS:这个帖子是 13 年的了,WIN8 里面比较特殊:

Win8 的注册表里面找到
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\storahci\StartOverride
把 StartOverride\0 的数值由 3 改为 0
重新启动电脑时进入 BIOS 设置界面,将硬盘更改为 AHCI 模式,按 F10 保存设置,重启电脑即可正常进入桌面了。
进入桌面后,在 “设备管理” 里面查看 “IDE ATA/ATAPI 控制器” 下,就显示 “标准 SATA AHCI 控制器” 了。


电脑 BIOS 的硬盘模式选择界面

第三步:重启电脑之后,进入 BIOS,在 “Integrated Peripherals” 页面中,将 “SATA IDE/RAID/AHCI Mode” 更改为“AHCI Mode”(不同 BIOS 选项名称会有细微差别)。

下面我们分析 AHCI 和 IDE 模式下,顶级的 512GB 固态硬盘的性能有什么区别,真的能有 30% 的性能差距么?!

第 7 页:读写速度对比:差距超 100MB / 秒

SSD 固态硬盘的读写速度分为 “最大 / 持续 / 平均” 三种类型读写速度,其中 CrystalDiskMark 软件所测试的持续读写速度符合 SSD 固态硬盘的真实速度,因此本次我们以持续读写速度进行 “AHCI/IDE 模式” 的性能对比。

我们选用全球家用 SSD 排名三甲的 OCZ Vector 512GB SSD,来看看他们的差距到底有多大。

● CrystalDiskMark

CrystalDiskMark 是一款简单易用的硬盘性能测试软件,但测试项目非常全面,涵盖连续读写、512K 和 4KB 数据包随机读写性能,以及队列深度(Queue Depth)为 32 的情况下的 4K 随机性能。队列深度描述的是硬盘能够同时激活的最大 IO 值,队列深度越大,实际性能也会越高。


CrystalDiskMark 测试 (AHCI 模式)


****CrystalDiskMark 测试 (IDE 模式)****

从 CrystalDiskMark 测试看,OCZ Vector 512GB SSD 在 AHCI 模式下的持续读取速度达到 532MB/s,而写入速度也达到 527MB/s。

在 IDE 模式下的持续读取速度达到 426MB/s,而写入速度也达到 467MB/s。AHCI 和 IDE 的持续读写速度差距分别为 106MB / 秒、60MB / 秒。

第 8 页:I/0 吞吐量对比:差距难以置信 #### ● AS SSD Benchmark

AS SSD Benchmark 是一个专门为 SSD 测试而设计的软件。可以测试出固态硬盘的持续读写性能,包括 4KB 小文件的传输性能等等,成绩显示可以分为两种,一种是 MB/s 的形式,另一种是 IOPS 形式。


读写性能 单位 IOPS(AHCI 模式)

在 4KB 文件存取方面,OCZ Vector 512GB SSD 在 AHCI 模式下,它的的随机读取 IOPS 值为 8284,随机写入为 34316。其多线程读取 / 写入 4KB 文件的 IOPS 值为 98043 和 86056,总分为 1237 分。


****读写性能 单位 IOPS(IDE 模式)****

在 4KB 文件存取方面,OCZ Vector 512GB SSD 在 IDE 模式下,I/O 吞吐能力下降得令人难以置信,AHCI 和 IDE 模式下的 IOPS 差距足以让人震惊。

它的的随机读取 IOPS 值为 7485,随机写入为 25129。其多线程读取 / 写入 4KB 文件的 IOPS 值为 9656 和 32834,总分为 445 分。

全文总结:

如果我们仅对比 “持续读写速度” 和“4K 随机读写 IOPS 值”两大项目共计 4 个数值,OCZ Vector 512GB SSD 在 AHCI 和 IDE 模式工作下,它们的差距为 21.23%;如果算进差距惊人的 4K-64Trd 读写 IOPS 值,它们的差距高达 193.73%。

我们以顶尖性能的 SSD 固态硬盘作为测试对象,它的差距必然也会随着强悍性能得到放大。这也反应了 AHCI 模式确实能发挥挖掘 SSD 固态硬盘的性能,和 SSD 固态硬盘搭配的当然是 Win7/8 系统。


IDE 模式如同 WinXP:英雄迟暮

WinXP 的致命缺点导致 SSD 固态硬盘已不适合在它上面使用。面对全球超过 40% 的 WinXP 用户,我们不得不承认 IDE 模式仍大有可为,也许这样的电脑搭配机械硬盘更为合适。


或许明日太阳西下倦鸟已归时