一文讲透固态硬盘:协议,接口!SATA,M.2,PCIe、nvme是什么?

提起固态硬盘,想必大家都能说出它的几个优点,比如速度快,功耗低,防震抗摔性强……但固态硬盘速度有多快呢?

SATA,PCIe,M.2,NVMe…这些名词想必大家也见得多了,总线,协议,接口也听得耳朵长茧了,但它们分别表示什么,有什么作用呢?

今天,咱们来深度解析一下固态硬盘的总线,协议和接口。看完后,有三大好处:

  • 你会完全搞明白SATA,PCIe,M.2,NVMe…这些名词;
  • 你会知道固态硬盘之间的区别,能避坑;
  • 你可以人前讲两句……

首先,是常见的名词科普:

总线

一台电脑由多个电子元器件组成,如CPU,内存,硬盘等,各元器件之间往往需要相互传递数据。
数据传输的公用通道,就是总线。
通道就好似公路,公路有乡间小道、柏油马路和高速公路之分,总线自然也有其区分标准。

区分总线承载能力的名词,称为带宽,也就是单位时间内能够传递的数据量。带宽越大,单位时间内能够传递的数据量自然就越多。
我们常见的总线(通道)有SATA总线PCIe总线

SATA总线常见的就是SATA 3.0,理论最高速度只有6Gbps,此类接口的固态硬盘理论传输速度为600MB/s。
PCIe总线常见的有PCIe 3.0和PCIe 4.0,通道数量不同,速度也会不同。
以PCIe 3.0×4总线为例,它的带宽高达32Gbps,此类接口的固态硬盘实际传输速度可以轻松突破1000MB/s,顶级产品甚至可以到达4000MB/s以上。

若继续用公路来类比,那SATA 3.0是乡间小路的话,PCIe 3.0就是柏油马路了。
综上,同为固态硬盘,走的是哪种总线,至关重要。

协议

说完了总线,我们再来看协议。

协议,是网络协议的简称,是数据传递双方共同遵循的一种规定、准则。

举个例子,A向B传输视频数据,但是B不接收视频,只接收图片,这就会导致视频数据无法传输。这个时候,只有双方都使用图片格式,才可以正常传输数据,这就是协议。

目前,硬盘常用的协议,主要有AHCI和NVMe两种。
NVMe与AHCI都是逻辑设备接口的一种标准,不过NVMe相比AHCI在延时性、功耗、IPOS等一些方面性能要强。
不过,并非是说NVMe协议的固态硬盘一定比AHCI协议的速度快,具体的速度还要看走的是哪种总线,以及硬盘本身的性能。

接口

最后,我们来看一下固态硬盘的接口。

上面谈到的总线和协议,都是看不见摸不着的理论,因此,我们需要物理层面的接口,将硬盘与电脑连接起来。

最常见的硬盘接口,主要是SATA接口以及M.2接口

SATA接口,主流硬盘接口之一,是Serial ATA的缩写,即串行ATA。它是一种电脑总线,主要功能是用作主板和大量存储设备(如硬盘及光盘驱动器)之间的数据传输。
M.2接口,又称为NGFF(老名字),是新一代接口标准,拥有比SATA接口更小的尺寸,同时提供更高的传输性能。按金手指的类型,M.2接口又细分为M-Key和B-Key,B&M-Key。

总结

一块固态硬盘的性能究竟如何,并不是由某一个因素决定的,除了硬盘本身的性能外,总线,协议和接口都能限制它的性能发挥。
比如说,硬盘的协议十分强大,但是总线和接口不给力,无法承载协议的性能,那么固态硬盘的性能自然受到限制。
因此,除了固态硬盘自身的性能外,总线,协议,接口也是相辅相成的。

厂商在设计的时候,一般会将总线,协议,接口匹配在同一水平线上,因此,我们在选择固态硬盘时,主要看一下固态硬盘的总线承载能力,就基本可以判断出这块固态硬盘的速率上限了。

当然了,这个只是硬盘接口的速率上限,硬盘实际性能的发挥,还要看硬盘本身的设计与用料。

从理论上来说,一款固态硬盘选择M.2接口,走PCIe总线,用NVMe协议,性能发挥是最好的。

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