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SSD接口全解析 懂了你才会选

一块SSD的迁徙之旅,是不可遏制的大势所趋,取代HDD,摧枯拉朽式的革命成功,一定不会遥远。在这场存储革命中,为了实现更快的速度、更好的体验,SSD的接口也在不断进化革新,像主流的SSD接口就有SATA、M.2、PCI-E、mSATA等。这些SSD接口有什么不同,又适合于什么平台,第22期SSD故事会,为你揭密。

SSD接口全解析 懂了你才会选

 

SATA 3.0接口:目前最常见的SSD接口

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作为目前应用最多的硬盘接口,SATA 接口最大的优势就是成熟,兼容的设备多,普及程度也比较高。

SATA接口从最初的SATA1.0进化如今的SATA3.0,普通2.5英寸SSD以及HDD硬盘都使用这种接口,理论传输带宽6Gbps,虽然比起新接口的10Gbps甚至32Gbps带宽差多了,但普通2.5英寸SSD也没这么高的需求,500MB/s多的读写速度也够用。而在HDD硬盘上6Gbps带宽远远谈不上瓶颈,谁让HDD硬盘发展太慢,速度一直没有质变。

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虽然SATA 3.0接口规格已经落伍,但廉颇岁老,尚能饭。普通用户对性能的要求谈不上苛刻,SATA 3.0很长一段时间内都将是主流选择。说起代表性SATA SSD,那就多了,Intel 730系列,三星850PRO、浦科特M6Pro等等。尤其三星 850 Pro,代表了SATA 3.0 SSD性能的巅峰。

不过,与笔记本硬盘一样的2.5英寸尺寸,加上拆开后发现还有大量空余空间,于是我们都不禁疑问,为何不能做成小尺寸的SATA SSD?于是就有了mSATA。

mSATA接口:雷声大雨点小

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mSATA的历史其实也挺悠久的,“国际SATA协会”在2009年推出了新的Mini-SATA接口控制器下的产品规范。新的控制器可以让SATA技术整合在小尺寸的装置上,同时mSATA将提供跟目前SATA接口标准一样的3Gb/s和6Gb/s的理论接口传输速度。

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正因为尺寸小,超薄,节省空间,Intel曾积极为mSATA SSD推广,以其作为超极本等超薄移动PC上的存储设备,并在部分主板上集成了这一接口。由于采用了和SATA 3.0一样的传输标准,性能有所保障,加上小体积,成为了当年不少笔记本电脑双硬盘配置的SSD层面首选。

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但mSATA SSD产品推出市场后并不如当初所预想得那般受欢迎。由于面积限制,颗粒数目所限,性能与容量难以匹敌同时代的2.5英寸SSD;同时小尺寸带来价格的昂贵,加上当时SSD发展尚未成熟,容量价格比低,亮点少无法吸引用户购买。最后,mSATA SSD沦落到二手市场抛售的情况。

无论是什么类型的SATA 3.0接口,其速度短板造成的木桶效应越来越明显,市场渴望突破6Gbps带宽的I/O接口来适应用户对高速SSD性能的需求。于是,前几年开启了新接口替代SATA 3.0的节奏。那么,谁将是天选之子?

SATA Express:尴尬癌晚期

为了突破SATA3.0的瓶颈,并为以前的SATA设备提供兼容,SATA标准的制定者,SATA协会,拟定了一种新的磁盘接口,称为SATA-Express。

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顾名思义,SATA-Express是SATA接口  PCI-Express的混合体,其理论带宽达10Gbps,比SATA3.0高了4Gbps,它能兼容SATA标准的老硬盘,也能使用SATA-Express接口的高速SSD,每个SATA-Express接口可以接1个SATA-Express硬盘,或者2个SATA硬盘。

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由于缺乏原生支持,目前9系列的SATA-Express接口的主控芯片都是第三方芯片提供的。同时,理论带宽比起SATA 3.0高不了多少,还占据了宝贵的主板空间以及接口空间。所以,我们现在都越来越少看到SATA Express了。

M.2 接口:柳暗花明又一村

羊毛出于羊身上,在英特尔主推超极本的时代,就已经颁布了适应超薄空间的存储接口标准以及对应的SSD设计标准。由于mSATA诸多弱点不得不让Intel重新定位理想框架下存储设备,Intel也认识到mSATA接口并不能满足目前的发展需求,在2012年的IDF上,提出将开始大力推广NGFF(Next Generation Form Factor)技术标准的SSD,通过进一步降低厚度同时提高传输速度满足新一代超极本的需求。 

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由于NGFF不够言简意赅,后来该名成M.2接口相比SATA接口,M.2接口在传输带宽、容量、轻薄特性等方面有更多的优势。现在,M.2接口不再只局限于超极本上,在DIY装机领域同样来势汹汹。早在Intel 9系主板上就配有M.2接口,到现在100系列主板,几乎成为了标配。

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为什么M.2能够引领SSD的速度革命?原因在于M.2接口走PCI-E通道,而非传统的SATA通道。我们知道,主流的主板都有充裕的PCI-E通道数,也就是说,多条通道可以实现超高的带宽。这就是为何PCI-E通道能够成为下一代SSD的接口标准。

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尺寸方面,M.2有2242、2260、2280三种规格,为了划分不同长度的产品而定的。长度不同,意味着容量就不同。因为长度越长,可布置的闪存颗粒就越多,容量也就越大。以M.2 2242为例,22是宽度22mm,42是长度42mm,2260与2280同为此理,所以选购前也要看看你的设备到底支持哪一种长度的M.2 SSD。

目前,M.2接口细分为两种:Socket 2和Socket 3。Socket 2走SATA通道、PCI-E 2.0 x 4通道,最大理论读写速度分别达到700MB/s、500MB/s。

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Socket 3专为高性能存储设计,PCI-E 3.0 x 4通道,速度可达到32Gbps,接近4GB/S的带宽,比SATA快5倍之多。

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需要注意的是,Socket 2 支持两种通道:SATA以及PCI-E,比如比如浦科特M6e 支持的是高速PCI-E x2存储接口,而同样为M.2接口的浦科特M6GV采用的是SATA存储接口。所以,性能肯定有差别。

至于Socket 3方面,除了走PCI-E 3.0 x 4 高速通道来实现超高传输速度外,还需要解决机械硬盘遗留下来的延时问题(速度与延时是硬盘的量大性能指标)。我们知道,造成硬盘存储时延迟的三大因素,存储介质本身、控制器,以及软件接口标准。于是,影响下一代SSD的新传输协议NVMe,取代了AHCI而生。

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NVMe传输协议,就是基于闪存的特点而研发的全新传输协议,比AHCI更懂SSD。它让硬盘通过PCIe接口直接与CPU互连,而不是传统方式,通过南桥控制器中转,再连接CPU,这样SSD的传输速度将更快,数据延迟也更低。

不仅如此,NVMe的队列数量也从AHCI的1,提高了64000,大幅提高了SSD的IOPS(每秒读写次数)性能;同时加入了自动功耗状态切换、动态能耗管理功能、免驱功能等等。

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综合起来,Socket 3接口的M.2 SSD性能远超目前任何一款接口标准的SSD,比如三星950PRO 256G M.2 SSD,读写性能就达到恐怖的2300MB/s与951MB/s,远远把SATA SSD抛开。为了方便归类,我们将这些高性能M.2 SSD成为NVMe M.2 SSD。

性能井喷、黄袍加身、高昂价格,NVMe M.2 SSD成为了未来SSD发展的风向标,目前不少SSD厂商已经跟进这个市场,务必分到这块大蛋糕。我们相信,未来是属于NVMe M.2 SSD的。

PCI-E 接口:M.2的另一面

相信在之前Intel 750 系列 SSD的评测之中,大家都领略到这性能怪兽的威力。它带来的PCI-E接口,瞬间让整个SSD界重新认识人生。

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其实,PCI-E SSD并不是什么黑科技,因为它本来就走PCI-E 3.0 x4通道,同时支持NVMe接口标准。也就是说,PCI-E SSD比M.2 SSD更加原汁原味,比如Intel 750就是纯粹的PCI-E SSD。

当然了,也有一些厂商是将M.2 SSD转接到带M.2接口的PCI-E转接卡中,实现PCI-E SSD,比如浦科特 M8Pe 512G、饥饿鲨 RD400 512G等等。由于接口标准一样,所以性能都一样。所以我们才说,PCI-E接口其实是M.2的另一面。

U.2 接口:论干爹的重要性?

U.2接口,原先叫SFF-8639,由Intel一手推动。本质上是SATA Express,而SATA-E物理接口是通过SATA 6Gbps接口改造的,有点类似于SAS接口。它使用了2个SATA 6Gbps接口和一个只有4pin针脚的mini版SATA接口组成,其中小接口只能接入PCI-E线,这样做的最大好处就是保持向下兼容,因为目前SATA E硬盘的数量实在是太少太少了。

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U.2接口的设计思路与SATA-E差不多,尽可能利用现有的物理接口,但带宽更快,从PCI-E x2变成了PCI-E 3.0 x4,此外还增加了许多新协议支持,比如NVMe,这些都是SATA E接口不具备的。可以说,U.2其实才是SATA E的完全体。

U.2的设备端接口融合SATA及SAS接口的特点,中间用针脚填满SATA接口留下的空缺,并预留了L型防呆设计,所以可以兼容SATA、SAS及SATA E规范,主板那一端则是mini SAS(SFF-8643)接口,设备端的U.2线则是一端接在SATA电源上,一端接在U.2硬盘的数据口上。

U.2接口的最大特色就是支持NVMe标准协议,高速低延迟低功耗,带宽走PCI-E 3.0 x4,理论传输速度高达32Gbps,而SATA只有6Gbps,比SATA快了5倍之多。

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咋一看,是不是觉得U.2接口和前面提到的M.2接口差不多?事实上,它们采用的是类似的标准,于是有了U.2和M.2相似的称呼。不过与M.2不同的是,U.2面向的是大尺寸的硬盘。

由于出身原因,U.2 SSD的尺寸达到了2.5英寸,能更好的与目前SATA3.0接口固态硬盘兼容,适合主流笔记本、台式电脑,未来潜力较大。但不足的地方在于,目前配备U.2接口SSD相对较少,尚等待成熟。

不幸的是,Intel以及主板厂商在100系芯片组开始主推体积更小,实现更高整合度的M.2 SSD,并引导这个消费潮流。舍得投入研发成本到新主板的主板厂商实属不多,虽然与M.2一样有着不俗的性能,但是没有干爹在,前途未卜。

总结:根据自己需求选好SSD

今天小编大概介绍了前前后后主流的SSD接口。事实上,在这个统一标准的时代,最终留下成为长期主流的SSD不出意外就剩下一种。SATA开始衰退,M.2不断上位,加上厂商的力推,我们相信未来有可能是M.2 SSD的天下。

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所以,如果我们购买SSD的打算,要逐渐改变非SATA SSD不选的思维。未来主流的SSD势必突破占据数年的6Gbps的瓶颈,我们期待更小尺寸、更高性能、更大容量的SSD能够成为我们主流的选择。

最后,我们做了一下简单的总结,看一下哪一些平台选哪一些SSD比较合适?

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