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IT之家學(xué)院:SSD 固態(tài)硬盤求真記

科技深水區(qū) 2020/1/15 18:14:26 責(zé)編:汐元

前段時(shí)間,有網(wǎng)友在IT之家微信公眾號(hào)上詢問SSD的問題:

汐元看了看網(wǎng)上的一些介紹,大抵比較零散也比較專業(yè),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(shuō)一說(shuō)電腦上固態(tài)硬盤SSD的接口和協(xié)議的內(nèi)容。

也就是大家經(jīng)??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(shí),汐元主要針對(duì)當(dāng)前消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)上的主流情況來(lái)說(shuō)明,比較古老的歷史就不不扒了,還有企業(yè)級(jí)市場(chǎng)像U.2接口之類的,普通消費(fèi)者很少遇到,這里也不說(shuō)。

在之前講內(nèi)存時(shí)序的那篇文章中,汐元曾做過(guò)一個(gè)比喻:

CPU是工廠,內(nèi)存是臨時(shí)倉(cāng)庫(kù),硬盤是原料產(chǎn)地。計(jì)算機(jī)運(yùn)算就需要不斷在臨時(shí)倉(cāng)庫(kù)、原料產(chǎn)地間運(yùn)輸貨物(數(shù)據(jù))。

今天我們講的是硬盤,所以干脆把內(nèi)存的環(huán)節(jié)簡(jiǎn)化。假設(shè)工廠(CPU)和原料產(chǎn)地(硬盤)直連。

貨物在工廠和原料產(chǎn)地間不斷運(yùn)輸,有兩條路可以走。

一種是比較窄的路,像是崎嶇的鄉(xiāng)間小路,另一條是比較寬敞的高速公路,有多個(gè)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(nèi)存時(shí)序那篇文章里找到答案。

很顯然,用比較寬的路運(yùn)貨,速度更快。

當(dāng)然,要想貨物運(yùn)得快,不僅路要寬敞,交通工具也要先進(jìn)才行。

現(xiàn)在有兩種交通工具,一種是拖拉機(jī),另一種是大貨車。這兩種交通工具對(duì)應(yīng)SSD里的傳輸協(xié)議。

拖拉機(jī)可以理解為AHCI協(xié)議,而大貨車是NVMe協(xié)議。顯然,大貨車比拖拉機(jī)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(chǎn)地進(jìn)貨,不是隨便進(jìn)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(shè)這些原料廠家有的吞吐能力小,只能開幾個(gè)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(lái)個(gè)訂單窗口,能同時(shí)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(diǎn)是大家可以注意的:

首先,我們規(guī)定,大貨車不能往鄉(xiāng)間小路上跑,也就是NVMe協(xié)議的硬盤不能走在SATA通道上。

正常情況下,拖拉機(jī)也不能上高速的。就是AHCI協(xié)議硬盤也不能走在PCIe通道上。不過(guò),很早的時(shí)候是有這種情況的,現(xiàn)在基本看不到了。

說(shuō)到這,相信IT之家小伙伴們對(duì)這幾個(gè)專業(yè)名詞都了解了。

接下來(lái)我們?cè)偕钊肓私庖幌逻@幾個(gè)詞的關(guān)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(guò)其他類型的SATA接口,例如mSATA(mini SATA),其實(shí)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(fù)雜了,畢竟大廠家,吞吐能力大,既可以安排在SATA這樣的鄉(xiāng)間小路上,也可以安排在PCIe這樣的高速公路上。

不過(guò),如果走在SATA通道,那么理論速率大概還是600MB/s。也就是說(shuō),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?gòu)?qiáng),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(guī)模等級(jí)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(shuō)PCIe 2.0協(xié)議,發(fā)布于2007年,那個(gè)時(shí)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(xié)議。如果支持NVMe協(xié)議,速率大概是4000MB/s;如果不支持NVMe,速率大約是2000MB/s。

其實(shí),M.2接口走PCIe 3.0×4通道但是卻通過(guò)AHCI協(xié)議,就像上面說(shuō)的,拖拉機(jī)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(guī)范第一個(gè)版本在2017年發(fā)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(diǎn)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(duì)走PCIe 3.0×2通道以及SATA通道的情況,凹槽左邊為6針腳設(shè)計(jì):

對(duì)應(yīng)的插槽是這樣:

但是呢,這種B Key現(xiàn)在也極少見了,而是被B &M Key接口取代。B &M Key長(zhǎng)這樣,三個(gè)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(duì)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(duì)應(yīng)的插槽是這樣:

你可以理解為M Key比B Key和B &M Key高級(jí)。

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(lái),這個(gè)需要大家注意一下。

還有就是,上述所說(shuō)的速率,均為各種情況下的理論傳輸速率,實(shí)際用時(shí)基本達(dá)不到這個(gè)水平。

說(shuō)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(lái)整理一下(點(diǎn)擊可查看大圖):

相信經(jīng)過(guò)IT之家小編汐元的解說(shuō)后,大家對(duì)SSD的重要參數(shù)就有了一個(gè)更明確的認(rèn)識(shí)。再了解其他參數(shù)就會(huì)輕松很多。

選購(gòu)方法:

實(shí)際選購(gòu)的時(shí)候,大家可以根據(jù)上面說(shuō)的倒推一下。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),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(dāng)然,也要看是否支持NVMe,最終根據(jù)自己的需求來(lái)買。

過(guò)程可能有些復(fù)雜,汐元畫了個(gè)圖:

如果大家覺得復(fù)雜。買的時(shí)候最關(guān)鍵的其實(shí)應(yīng)該是注意一點(diǎn):

不要覺得是SSD速度就一定倍兒棒,買的時(shí)候落實(shí)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(yù)告一下,IT之家后面還會(huì)對(duì)SSD的顆粒、主控以及更多購(gòu)買建議進(jìn)行介紹,敬請(qǐng)期待。

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關(guān)鍵詞:SSD,固態(tài)硬盤,M.2SATA

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