1. 接口: SATA 和 M.2 接口
目前 SSD 主流接口有 SATA 和 M.2 接口.
1.1 SATA 接口
硬盘总线从 IDE 到 SATA I 到现在的 SATA III, 理论上限从 1.5GB/s 到现在的 6GB/s(= 600MB/s), 速度不断提升. 在机械硬盘≈100MB/s 的情况下 SATA 接口完全够用.
1.2 M.2 接口
由于 SSD 性能不断提升 SATA 已经成为 SSD 速度的瓶颈, 大佬们开始探索更高带宽的数据传输方案.
M.2(Next Generation Form Factor) 同时支持 AHCI 和 NVMe 两种协议. 起初 Intel 对其定位是用于笔记本, 嵌入式等空间比较狭小的设备, 市场总是难以预测, M.2 接口在笔记本和台式机都受到热捧.
目前只要不是太入门级的, 便宜的主板均配备了 M.2 接口.
2. 传输协议: AHCI 和 NVMe 协议
2.1 AHCI 协议
AHCI(Advanced Host Controller Interface),AHCI 支持 NCQ, 最大深度为 32, 主机可以发最多 32 条命令给硬盘执行. AHCI 使硬盘性能大幅提升, 在机械硬盘时代 SATA 接口搭配 AHCI 协议能够满足性能要求.
2.2 NVMe 协议
NVMe( Non-Volatile Memory Express) 协议在于充分利用 PCI-e 通道的低延时和并行性, 极大的提高 SSD 的读写性能.
目前只有 M.2 接口可以使用 NVMe 协议, 基于 SATA 接口的 SSD 无法支持 NVMe 协议.
M.2 接口同时支持 NVMe 和 AHCI 协议.
SATA,M.2 接口和 AHCI,NVMe 协议可以得到三种常见的组合, 同时达到 3 个条件 (M.2 接口 + PCI-e 通道 + NVMe 协议) 才有可能达到最高性能, 否则 M.2 接口 SSD 和 SATA 接口 SSD 没有区别, 如图:
(理论速度上限以及实际使用中大部分情况下的传输速度)
3. 闪存颗粒
闪存颗粒有很多不同的变种, 其中 NAND 闪存颗粒常用于 SSD 固态硬盘, 手机存储器, SD 卡等.
而 NAND 闪存根据电子单元密度的差异 NAND 闪存又可以分为 SLC(Single-Level Cell),MLC(Multi-Level Cell),TLC(Triple-Level Cell)和 QLC(Quad-level cell).
在一个存储单元中 SLC 可以存储一个比特, MLC 可以存储 2 个比特, TLC 可以存储 3 个比特, QLC 可以存储 4 个比特.
单个单元存储的比特越多, 读写性能可能会越差, 寿命会越短, 但成本更低.
目前市面上 90% 的固态硬盘采用 TLC 颗粒.
由于 QLC 成本更低, TLC 也将会退出历史的舞台.
例如 Intel 660P SSD,512GB 产品使用 QLC 颗粒, M.2 接口, 支持 NVMe 协议, 连续读取速度为 1500MB/S, 连续写入速度为 1000MB/s, 虽然算不上优秀, 但已超越了 SATA 固态硬盘.
Intel 660P SSD,512GB
至于 QLC 还是 TLC 或许根本不用纠结, 因为成本高昂, SLC 早就退出了主流市场, MLC 颗粒从 2016 年慢慢的走下坡路, 同样随着技术的进步和 QLC 更低的成本, 可以预见将来会是 QLC 的天下.
总结:
只有同时达到 3 个条件 (M.2,PCI-e,NVMe) 才有可能达突破 SATA SSD 的性能瓶颈, 不同厂家不同型号的产品, 不同品质的 NAND 颗粒和主控会有不同的性能表现, 具体可以参考厂家给出的实验数据.
在很多时候硬盘对系统整体性能影响巨大, 建议淘汰机械硬盘使用 SSD 作为系统盘, 预算充足优先考虑支持 NVMe 协议的 M.2 接口硬盘, 其次选择 SATA SSD. 而且在实际使用中, SATA SSD 到 M.2 NVMe 的体验提升并没有 SATA 机械硬盘到 SATA SSD 来的明显. 所以 SATA 固态硬盘也是非常推荐的选择.
如果不上 M.2 NVMe SSD, 至少更换机械硬盘为 SATA SSD 作为系统盘.
如果要购买 M.2 SSD, 请注意:
不是 M.2 接口的 SSD 都支持 NVMe 协议, 购买前应仔细查看产品说明. 不是所有配备 M.2 接口的主板都支持 NVMe 协议(有可能是 NVMe 接口, AHCI 协议), 同样需要检查主板对 NVMe 的支持程度, 二者缺一不可.
来源: http://stor.51cto.com/art/201905/597106.htm