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SATA、M.2 SSD到底买谁？结果浅显易懂...

更新日期：2021-09-30

来源：系统部落

对于盛行的SSD市场，目前各种接口充斥其中，对于很多小白来说不是分得很清。目前主流SSD可分为两种，一种是是SATA协议SSD，另一种则是速度较快的PCI-E协议SSD。

我们先来了解一下两种接口硬盘的工作原理：在传统SATA硬盘中，当我们进行数据操作时，数据会先从硬盘读取到内存，再将数据提取至CPU内部进行计算，计算后写入内存，存储至硬盘中；而PCI-E则有所不同，数据直接通过总线与CPU直连，接近最大的传输速度，最大的数据量，省去了内存调用硬盘的过程。

SATA、M.2 SSD到底买谁？结果浅显易懂...

简单的说，我们可以把两种通道理解成两辆相同的汽车，PCI-E通道的汽车就像是在高速上行驶，而SATA通道的汽车就像是在崎岖山路上行驶，显然PCI-E速度要快一些。

下图便是采用NVMe协议的M.2接口固态硬盘三星960 PRO，这是目前世面上读写速度最快的一款固态硬盘，最高读取速度可达3.5GB/s。

SATA、M.2 SSD到底买谁？结果浅显易懂...

而采用了SATA接口的固态硬盘，速度无法突破USB 3.0最高限制，只能达到550MB/s，但是相比三星960PRO，此款固态硬盘价格要便宜不少。

AHCI与NVMe协议

说完接口，我们再来聊两种固态硬盘的协议。就好像IDE总要走到头，AHCI似乎也出现了瓶颈。现在所用的SATA接口与AHCI标准其实是为高延时的机械硬盘而设计的，目前主流固态硬盘依然继续使用它们，早期固态硬盘性能不高时可能还不觉得有什么问题，但是随着固态硬盘的性能逐渐增强，这些标准已经成为限制固态硬盘的一大瓶颈，专为机械硬盘而设计的AHCI标准并不太适合低延时的固态硬盘。

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NVMe的一大优势就是低延迟。这主要是因为流线型的存储堆栈，NVMe无需读取寄存器就可以发出命令。AHCI的每个命令都需要读取4个不可缓存寄存器，从而导致大约2.5μs的额外延迟。低延时和良好的并行性的优势就是可以让SSD的随机性能得到大幅度提升，在任何队列深度下都能发挥出极佳的速度。

NVMe对固态硬盘的IOPS性能提升也比较大。因为在制定AHCI规范时，并行性的想法没有完全加入到规范内，利用NCQ功能可以对传输能力进行优化，但是接口并不允许SSD真正最大限度地发挥其应有的并行性。此外，对于移动设备用户来言，使用NVMe存储设备可以对电池续行起到很大帮助。

NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能，设备从能耗状态0闲置50ms后可以迅速切换到能耗状态1，在500ms闲置后又会进入能耗更低的状态2。虽然切换能耗状态会产生短暂延迟，但闲置时这两种状态下的功耗可以控制在非常低的水平，因此在能耗管理上，相比起主流的SATA接口固态硬盘也拥有较大优势。

看到这你可能会发现PCI-E有很多好处，但并不是每个人都适合购买。因为PCI-E SSD闪存颗粒和主控的原因，PCI-E的SSD价格都非常昂贵。