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IT之家學院:SSD 固態硬盤求真記

2020/1/15 18:14:26來源:IT之家作者:汐元責編:汐元評論:

前段時間,有網友在IT之家微信公眾號上詢問SSD的問題:

汐元看了看網上的一些介紹,大抵比較零散也比較專業,所以打算用盡可能容易懂的方式給大家介紹一下。

這篇文章先給大家說一說電腦上固態硬盤SSD的接口和協議的內容。

也就是大家經??吹降氖裁碨ATA啊、M.2啊、PCIe啊、NVMe啊之類亂七八糟的名詞。

同時,汐元主要針對當前消費級市場上的主流情況來說明,比較古老的歷史就不不扒了,還有企業級市場像U.2接口之類的,普通消費者很少遇到,這里也不說。

在之前講內存時序的那篇文章中,汐元曾做過一個比喻:

CPU是工廠,內存是臨時倉庫,硬盤是原料產地。計算機運算就需要不斷在臨時倉庫、原料產地間運輸貨物(數據)。

今天我們講的是硬盤,所以干脆把內存的環節簡化。假設工廠(CPU)和原料產地(硬盤)直連。

貨物在工廠和原料產地間不斷運輸,有兩條路可以走。

一種是比較窄的路,像是崎嶇的鄉間小路,另一條是比較寬敞的高速公路,有多個行車道。

這兩種路就是總線,其中比較窄的路是SATA總線,比較寬的路是PCIe總線。

總線是什么,大家還是可以在內存時序那篇文章里找到答案。

很顯然,用比較寬的路運貨,速度更快。

當然,要想貨物運得快,不僅路要寬敞,交通工具也要先進才行。

現在有兩種交通工具,一種是拖拉機,另一種是大貨車。這兩種交通工具對應SSD里的傳輸協議。

拖拉機可以理解為AHCI協議,而大貨車是NVMe協議。顯然,大貨車比拖拉機速度快多了。

路寬敞,用貨車,這就夠了嗎?還不夠。工廠從原料產地進貨,不是隨便進的,一次能接多少訂單,能拉多少貨,也要看原料廠家的吞吐能力。

假設這些原料廠家有的吞吐能力小,只能開幾個訂單窗口,那你路再寬,車速再快,也是白搭。

而有的廠家一次能開十來個訂單窗口,能同時送出大批量的貨,美滋滋。

這些廠家開的訂單窗口就可以理解為SSD的物理接口。小廠家的就叫SATA接口,大廠家的就叫M.2接口。

在這種比較比喻下,有些比較明顯的點是大家可以注意的:

首先,我們規定,大貨車不能往鄉間小路上跑,也就是NVMe協議的硬盤不能走在SATA通道上。

正常情況下,拖拉機也不能上高速的。就是AHCI協議硬盤也不能走在PCIe通道上。不過,很早的時候是有這種情況的,現在基本看不到了。

說到這,相信IT之家小伙伴們對這幾個專業名詞都了解了。

接下來我們再深入了解一下這幾個詞的關系。

首先,我們看小廠家的SATA接口,它的吞吐能力有限,所以只能在SATA通道上走。也就是SATA接口的SSD只能走SATA通道,理論速率大概是600MB/s。

SATA接口的樣子大概是這樣的:

它的插槽是這樣的:

可能還有IT之家小伙伴見過其他類型的SATA接口,例如mSATA(mini SATA),其實就是SATA的縮小版。

這些目前都不是主流了,咱們就忽略吧。

M.2接口就比較復雜了,畢竟大廠家,吞吐能力大,既可以安排在SATA這樣的鄉間小路上,也可以安排在PCIe這樣的高速公路上。

不過,如果走在SATA通道,那么理論速率大概還是600MB/s。也就是說,就算你的SSD是M.2接口,但如果走SATA通道,速度照樣提不上去。

這很好理解,路窄,交通工具落后,廠家吞吐能力再強,也沒用。

如果M.2接口走PCIe這樣的高速公路,那就好多了。

但是呢?高速公路也是分規模等級的,有雙向四車道,還有雙向八車道呢……

到PCIe上,就是看怎么迭代的了。

目前市面上主要的都是PCIe 3.0通道的。要說PCIe 2.0協議,發布于2007年,那個時候SSD根本還沒興起,咱就不提了。

在SSD上,PCIe 3.0分為PCIe 3.0×2和PCIe 3.0×4。

如果M.2接口走的是PCIe 3.0×2通道,理論速率大約是2000MB/s。

如果M.2接口走的是PCIe 3.0×4通道,又分為兩種:是否支持NVMe協議。如果支持NVMe協議,速率大概是4000MB/s;如果不支持NVMe,速率大約是2000MB/s。

其實,M.2接口走PCIe 3.0×4通道但是卻通過AHCI協議,就像上面說的,拖拉機開到了高速公路上,這種情況很少見,例如幾年前的三星XP941。

除了PCIe 3.0,還有PCIe 4.0。PCIe 4.0規范第一個版本在2017年發布,但到目前,市面上PCIe 4.0的SSD還很少。

PCIe 4.0理論速率大約是8000MB/s。

還有一點比較重要,就是M.2接口的外觀。

雖然都是M.2接口,但外觀是有分別的哦。它分為Socket 2、Socket 3兩種。

Socket 2接口也叫B Key,主要針對走PCIe 3.0×2通道以及SATA通道的情況,凹槽左邊為6針腳設計:

對應的插槽是這樣:

但是呢,這種B Key現在也極少見了,而是被B &M Key接口取代。B &M Key長這樣,三個金手指,最左邊的6針腳,右邊為5針腳:

Socket 3接口也叫M Key,主要針對走PCIe×3.0×4通道,或許也有用M Key接口但走PCIe×3.0×2通道的,但幾乎可以忽略。

M Key外觀是這樣,缺口在右邊:

對應的插槽是這樣:

你可以理解為M Key比B Key和B &M Key高級。

由于B &M Key兩邊都有凹槽,它也可以插在M Key插槽上,但是需要M Key本身向下兼容B Key才行,否則就算能插上也讀不出來,這個需要大家注意一下。

還有就是,上述所說的速率,均為各種情況下的理論傳輸速率,實際用時基本達不到這個水平。

說了這么多,大家可能覺得有些亂。為了方便理解,汐元用一張圖來整理一下(點擊可查看大圖):

相信經過IT之家小編汐元的解說后,大家對SSD的重要參數就有了一個更明確的認識。再了解其他參數就會輕松很多。

選購方法:

實際選購的時候,大家可以根據上面說的倒推一下。

簡單來說,先看自己主板插槽上有沒有M.2插口,然后看是M Key的還是B&M Key的插槽,還要考慮這兩種插槽的兼容性,當然,也要看是否支持NVMe,最終根據自己的需求來買。

過程可能有些復雜,汐元畫了個圖:

如果大家覺得復雜。買的時候最關鍵的其實應該是注意一點:

不要覺得是SSD速度就一定倍兒棒,買的時候落實清楚:你買的是不是SATA接口的,是不是M.2接口卻走SATA或者PCIe 3.0×2通道的,奸商最喜歡在這里做文章。

最后預告一下,IT之家后面還會對SSD的顆粒、主控以及更多購買建議進行介紹,敬請期待。

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關鍵詞:SSD,固態硬盤,M.2,SATA

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