必看“芯”知識:SSD介面有哪些?芯達人告訴你!

從2000年年初SSD雛形誕生至今,SSD經歷了使用者對快閃記憶體和資料可靠性的質疑、到逐漸對產品的認可、再到市場上的應用普及,SSD憑藉自身過硬的“實力”已佔領了硬體裝置儲存應用市場的半壁江山。

隨著SSD的廣泛應用,與之相應的規格引數也成為備受關注的點,介面型別更是關鍵點之一。

其原因在於SSD是標準件,故它必須符合一定的介面規範、尺寸和電氣特性,這樣才能在應用層面進行統一的部署,

所以不同的介面應用了不同的協議,我們在選擇產品或使用時,需考慮裝置是否支援SSD當前的介面。

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在上一篇文章中,我們提到目前固態硬碟的幾大主要介面,分別是SATA介面、SAS介面、 MSATA 介面、PCI-E 介面、NGFF 介面、CFast 介面、SFF-8639 介面和M。2 介面、U。2介面及PCI-E、NVME/SATA 協議等,在實際應用中以下幾大介面比較常見:

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(SSD介面分類示意圖 僅供參考)

1、最常見的SATA介面之SATA3.0

SATA3。0/SATA 6Gbps都是對SATA Revision 3。0的簡稱,它代表所使用的是SATA Revision 3。0標準,相對於SATA Revision 2。0來說速度更快。SATA是硬碟介面的標準規範,事實上,SATA 6Gbps介面是一個不太規範的說法,正確說法是SATA III(SATA3。0),理論傳輸頻寬6Gbps,市面上普通2。5 英寸SSD以及HDD 硬碟都使用這種介面,大多數人買的硬碟也是這種介面。

SATA3.0最大優勢就是非常成熟,能夠發揮出主流SSD最大效能。

雖然比起新介面的16Gbps甚至32Gbps頻寬差了些,但普通2。5英寸SSD也沒這麼高的需求,550MB/s+的讀寫速度也夠用了。

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SATA3。0介面實物圖 來源-芯達人

S

A

TA3.0的通用性和侷限性

SATA3。0通用性非常高,基本上2008年以來的電腦都是支援的,差別可能是有些老電腦會讓SSD回到降速模式的SATA2。0和 SATA 1。0模式。SATA3。0是完全支援向下相容的,只是新規範產品與舊規範產品相連時速度會自動降至3Gbps或1。5Gbps。

需要注意的是,一些老電腦的主機板可能僅有SATA2。0,這類介面由於最大支援的速度有限,無法完全發揮出SSD的效能,因此一些老爺機或者主機板年齡較大的電腦使用者,一般不建議升級SSD,除非更換支援SATA3。0的主機板。

不過SATA-IO組織還表示,第三版規範僅用於內部SATA介面,而已在研發之中的更新版本“SATA Revision 3。1”會重點把e-SATA外接介面的速度也提高到6Gbps,並解決外接介面耐用性(插拔次數)、更長資料線下的穩定性和擴充套件性等問題。

2、

適用於便攜裝置的mSATA介面

mSATA 介面,全稱迷你版SATA介面(mini-SATA)。是早期為了更適應於超極本這類超薄裝置的使用環境,針對便攜裝置而設計開發的介面。

該介面是SATA協會開發的新的mini-SATA(mSATA)介面控制器的產品規範。可以把它看作標準 SATA 介面的 mini 版,在物理介面上(也就是介面型別)跟 mini PCI-E 介面是一樣的。

mSATA具有SATA介面標準一樣的速度和可靠性,提供小尺寸的產品,如Notebooks/ Netbook/Ultrabook的系統開發商和製造商更高效能和符合經濟效益的儲存方案。

該介面主要是用在注重小型化的筆記本上面,新的控制器可以讓SATA技術整合在小尺寸的裝置上,比如說商務本,超極本、筆記本、輕薄本等等,桌上型電腦,主流筆記本依舊使用SATA3。0。

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(MSATA3。0介面實物圖 來源-芯達人)

mSATA的實用性和侷限性

mSATA產品是唯一能夠適應超級本環境的儲存硬碟,

容量大,體積小,效能強是它的顯著特點,

透過mini PCI-E介面傳輸訊號,傳輸速度支援1。5Gbps、3Gbps、6Gbps三種模式。

mSATA介面是SSD小型化的一個重要過程,不過 mSATA 依然沒有擺脫SATA 介面的一些缺陷,比如依然是走的SATA通道,速度也還是6Gbps。諸多原因沒能讓mSATA介面火起來,反而逐漸被更具升級潛力的 M。2介面所取代。

3、

mSATA升級版——M.2介面

M。2介面原名NGFF介面,是 Intel推出的一種替代 mSATA 的新的介面規範,也是為超極本(Ultrabook)量身定做的新一代介面標準,即Next Generation Form Factor。

根據改名前後把M.2介面分為B-key和M-key介面兩種型別。

B-key介面可以支援SATA匯流排和最高PCI-EX2的匯流排標準(這裡說的是支援PCI-EX2,但是不支援NVMe協議),而M-key介面是支援NVMe高速協議的標準,理論上也是向下相容B-key介面的(具體要以廠商的設計說明為準)。

簡單來說就是B-key介面的SSD可以插在M-key介面的插槽上,但是反過來是不可以的。在尺寸上,M。2介面也是有五種長度尺寸的,分別是2230、2242、2260、2280和2210,其中最常見的就是2280。

M。2介面的SSD寬度22mm,單面厚度2。75mm,雙面快閃記憶體佈局也不過 3。85mm的厚度,mSATA 類似,也是不帶金屬外殼的,但 M。2 具有豐富的可擴充套件性,最長可以做到110mm,可以提高SSD容量,實用性更強。

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(M-key與Bkey介面實物圖 僅供參考)

M.2介面的優勢明顯

M。2介面能夠同時支援PCI-E通道以及SATA,其中前者在提高速度方面更輕鬆一些。最開始該介面所採用的是PCI-E 2。0 x2通道,理論頻寬10Gbps,可以說它也突破了SATA介面理論傳輸瓶頸。

如今的M。2介面全面轉向PCI-E 3。0 x4通道,甚至有些已經到PCI-E 4。0通道了,理論頻寬達到了32Gbps,相比以往水準提升了很多,這也讓SSD效能潛力大幅提升。另外,該介面固態硬碟還支援NVMe標準,和現在的AHCI比較起來,透過新的NVMe標準接入的SSD,在效能提升方面非常明顯。

不管是從非常小巧的規格尺寸上講,還是說從傳輸效能上講,這種介面要比mSATA介面好很多。正是因為SATA的介面瓶頸越來越突出,現在很多主機板廠商都開始在產品線上預留出M。2介面。

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(M。2介面實物圖 來源-芯達人)

小技巧:如何快速分辨M.2 SSD的執行速度?

要怎麼分辨M。2 SSD走的是SATA通道還是高速的PCIe通道呢?

最簡單的方法就是看產品上是否有PCIe、PCI-E、NVMe這樣的標註,

如果沒有這些標註,並且沒有註明速度,那就有很大可能是低速的SATA產品。

注意:

有些高速SSD的讀寫速率差距非常大,常常只有讀取速度達到了介面標準,寫入速度僅有一半甚至更低,這可不全是M。2的原因,主要是和它採用的SSD主控效能有關。

4、

高速傳輸PCI-E介面

在傳統 SATA 硬碟中,當我們進行資料操作時,資料會先從硬碟讀取到記憶體,再將資料提取至 CPU 內部進行計算,計算後寫入記憶體,儲存至硬碟中;而PCI-E 就不一樣了,資料直接透過匯流排與CPU直連,省去了記憶體呼叫硬碟的過程,傳輸效率與速度都成倍提升。

簡單的說,我們可以把兩種通道理解成兩輛相同的汽車,PCI-E 通道的汽車就像是在高速上行駛,而 SATA 通道的汽車就像是在崎嶇山路上行駛,顯然PCI-E SSD 傳輸速度遠遠大於SATA SSD。

目前 PCI-E 介面通道能到PCI-E 4。0,可提供理論峰值為32GB/秒的資料寬頻,支援協議標準包括SATA標準和NVME協議,能夠滿足未來一段時間的使用,而且早期 PCI-E 硬碟不能做啟動盤的問題早解決,現在旗艦級SSD大多會選擇PCI-E 介面,所以在裝SSD時可以著重看一下是否配備有PCI-E 介面。

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(PCI-E實物圖 僅供參考)

PCI-E 介面的優勢及應用

在SATA介面的SSD發展開始時,就已經出現了PCI-E介面的SSD,後者優勢可以說非常明顯。至於其他SSD,無論使用的是何種介面,都是從SATA 向原生PCI-E走進,而PCI-E介面的SSD直接是一步到位,沒有了中間過程。

不過,PCIE硬碟最開始主要是在企業級市場使用,因為它需要不同主控,所以在效能提升的基礎上,成本也高了不少。至於消費級市場,對該產品並沒有太大需求,只是在近幾年PCI-E硬碟才開始在高階消費市場流行起來。

雖然 PCI-E SSD 有諸多好處,但也不是每個人都適合。

PCI-E SSD 由於快閃記憶體顆粒和主控品質問題,總體成本較高,相比傳統 SATA 固態硬碟價格貴一些。

另外,由於 PCI-E 會佔用匯流排通道,入門以及中端平臺CPU通道數較少,都不太適合新增 PCI-E SSD,只有Z170或者X79、X99這樣頂級平臺,才可以完全發揮 PCI-E SSD 的效能。

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(不同通道讀寫速率對比 僅供參考)

5、

SATA介面延伸版——SATA Express介面

在SATA 6Gbps速度之後,SATA介面再想提升速度就比較困難了。對此SATA-IO最終拿出了SATA Express介面的解決方案,也就是SATA Express。

SATA Express介面是由兩個SATA介面和一個輔助介面組成,理論上速度就是6Gb/s+6Gb/s=12Gb/s,實際上由於損耗可能也就10Gb/s左右的速度,由於介面體積較為臃腫,所以限制了其在膝上型電腦領域的應用,而且SATA-E是SATA和PCI-E介面的結合體,但其PCI-E通道只有兩個,後續推出的M。2介面體積更小,介面外形更節省空間,並且PCI-E通道更是翻倍,速度更快,所以就極大程度上的壓縮了SATA-E的生存空間。

或許這個介面很多人聽都沒有聽過的,因為它只出現了在兩代主機板上,該產品做的唯一比較明智的地方就是向下相容了SATA 6Gbps介面。隨著成本更低,速度更快的M。2介面的出現,現在很少有廠商願意在主機板上提供SATA Express介面,未來是否還能繼續存在也是未解之數。

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(SATA-E介面實物圖 來源-泡泡網)

6、

倍速傳輸U.2介面 

U。2原名SFF-8639,

U.2介面的最大特色就是高速/低延遲/低功耗,支援NVMe標準協議,並且走的是PCIE3.0×4通道,

理論傳輸速度高達32Gbp,SATA只有6Gbps,比SATA快了足足5倍!

U。2不但能支援SATA-Express規範,還能相容SAS、SATA等規範。因此大家可以把它當成是四通道版本的SATA-Express介面,它的理論頻寬已經達到了32Gbps,與M。2介面毫無差別。

U。2乘著NVMe技術的東風,從伺服器、企業級硬碟開始走入消費類硬碟,但過程異常緩幔。雖然U。2比M。2更具備散熱和容量的優勢,也不會像PCI-E SSD一樣佔用主機板插槽,但是普及率並不高。

消費級市場更是Intel一家獨大,最為常見的U。2 SSD就是Intel 750系列。但國產儲存品牌不開始不斷推出U。2 SSD,這對於U。2 SSD的普及算是個利好的訊息,未來可能會出現更多的應用裝置。

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(U。2介面實物圖 來源-泡泡網)

儘管現在市面上固態硬碟介面種類繁多,不過歸根結底也就是以SATA、mSATA、M.2以及PCI-E為主。

從價效比以及技術上的成熟度來說,SATA3。0接口占據了絕大部分的市場,目前市面上大部分的主機板都支援SATA的介面,在主機板來可以說是標準介面,大部分SSD都有生產SATA介面的產品。

在實際應用中,絕大多數臺式電腦與主流筆記本都直接採用SATA介面,相容傳統的HDD(機械硬碟)與新的SSD,該介面也將在未來很長一段時間是主流,但並不是全部。對於一些高階玩家來說,選用M。2 SSD也不錯,除了價格貴一點,使用體驗還是很不錯的,不過需要主機板支援才可以。

例如有些筆記本的mSATA插槽是不能插SATA3介面的固態硬碟,原因就在於mSATA介面的SSD和SATA介面的SSD存在尺寸、外觀、介面大小的不同,具體區別如下:

1、固態硬碟外觀尺寸不同

標準SATA介面固態硬碟根據盤體大小可分為1。8寸和2。5寸,根據盤體厚薄度可以分9mm和7mm,現在主流應用是2。5寸。而mSATA介面固態硬碟一般尺寸為50*30*4mm,尺寸大小不匹配,插槽不能通用。

2、介面大小不同

mSATA的介面是迷你版本SATA介面,介面大小不同,不能通用。

如果筆記本沒有多餘的空間,是不能直接加SSD,需要把原來的HDD(機械硬碟)拆下來騰出空間再加裝。加裝的時候需要留意介面是哪個型號,如果有MSATA介面,就不用拆HDD,直接使用MSATA卡片式SSD就可以了,不過這個介面不是所有筆記本都具備,需要閱讀電腦的說明書再選擇合適介面的SSD進行安裝。

另外在選擇SSD的時候也要注意長度,有些小型主機板或者多M。2介面的主機板,可能出現僅支援60mm(2260)甚至42mm(2242)長度SSD標準的插槽,那麼80mm長度(2280)的SSD就無法使用。此外也要注意主機板插槽之間是否具備中間尺寸的托架,缺少托架,也就不能支援這些尺寸的M。2 SSD。

最後補充幾條SSD使用注意事項:

1) 不要在電腦使用的時候,進行突然斷電操作。

2) 儲存有資料的SSD,至少需要三個月通電執行一次,保護資料。

3) SSD不要塞的過滿,推薦各個分割槽都保留有1/3至1/4的空閒空間,讓SSD儲存臨時檔案,以及資料整理。

4) SSD的所有分割槽必須是4K對齊的分割槽。

以上就是關於SSD各種型別介面的介紹了,

下一期將為大家帶來SSD主流主控晶片的講解,更多精彩乾貨內容,敬請關注我們!

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