了解 SSD 固態(tài)硬盤,什么是 SATA M.2接口,NVMe 協(xié)議,QLC 顆粒
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
硬盤總線從 IDE 到 SATA I 到現(xiàn)在的 SATA III,理論上限從 1.5GB/s 到現(xiàn)在的6GB/s(= 600MB/s),速度不斷提升。在機械硬盤≈100MB/s 的情況下 SATA 接口完全夠用。
1.2 M.2 接口
由于 SSD 性能不斷提升 SATA 已經(jīng)成為 SSD 速度的瓶頸,大佬們開始探索更高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸方案。
M.2(Next Generation Form Factor) 同時支持 AHCI 和 NVMe 兩種協(xié)議。起初 Intel 對其定位是用于筆記本、嵌入式等空間比較狹小的設備,市場總是難以預測,M.2 接口在筆記本和臺式機都受到熱捧。
目前只要不是太入門級的,便宜的主板均配備了 M.2 接口。
2.傳輸協(xié)議:AHCI 和 NVMe 協(xié)議
2.1 AHCI 協(xié)議
AHCI(Advanced Host Controller Interface),AHCI 支持 NCQ,***深度為32,主機可以發(fā)最多32條命令給硬盤執(zhí)行。AHCI 使硬盤性能大幅提升,在機械硬盤時代 SATA 接口搭配 AHCI 協(xié)議能夠滿足性能要求。
2.2 NVMe 協(xié)議
NVMe( Non-Volatile Memory Express) 協(xié)議在于充分利用 PCI-e 通道的低延時和并行性,極大的提高 SSD 的讀寫性能。
目前只有 M.2 接口可以使用 NVMe 協(xié)議,基于 SATA 接口的 SSD 無法支持 NVMe 協(xié)議。
M.2 接口同時支持 NVMe 和 AHCI 協(xié)議。
SATA、M.2 接口和 AHCI、NVMe 協(xié)議可以得到三種常見的組合,同時達到3個條件(M.2 接口 + PCI-e 通道 + NVMe 協(xié)議)才有可能達到***性能,否則 M.2 接口 SSD 和 SATA 接口 SSD 沒有區(qū)別,如圖:
(理論速度上限以及實際使用中大部分情況下的傳輸速度)
3. 閃存顆粒
閃存顆粒有很多不同的變種,其中 NAND 閃存顆粒常用于 SSD 固態(tài)硬盤、手機存儲器、SD卡等。
而 NAND 閃存根據(jù)電子單元密度的差異 NAND 閃存又可以分為 SLC(Single-Level Cell)、MLC(Multi-Level Cell)、TLC(Triple-Level Cell)和 QLC(Quad-level cell)。
在一個存儲單元中 SLC 可以存儲一個比特、MLC 可以存儲2個比特、TLC 可以存儲3個比特、QLC可以存儲4個比特。
單個單元存儲的比特越多,讀寫性能可能會越差,壽命會越短,但成本更低。
目前市面上90%的固態(tài)硬盤采用 TLC 顆粒。
由于 QLC 成本更低,TLC 也將會退出歷史的舞臺。
例如 Intel 660P SSD,512GB 產(chǎn)品使用 QLC 顆粒, M.2接口,支持 NVMe 協(xié)議,連續(xù)讀取速度為 1500MB/S,連續(xù)寫入速度為 1000MB/s,雖然算不上優(yōu)秀,但已超越了 SATA 固態(tài)硬盤。
Intel 660P SSD,512GB
至于 QLC 還是 TLC 或許根本不用糾結,因為成本高昂,SLC 早就退出了主流市場,MLC 顆粒從2016年慢慢的走下坡路,同樣隨著技術的進步和 QLC 更低的成本,可以預見將來會是 QLC 的天下。
總結:
只有同時達到3個條件(M.2、PCI-e、NVMe)才有可能達突破 SATA SSD 的性能瓶頸,不同廠家不同型號的產(chǎn)品,不同品質的 NAND 顆粒和主控會有不同的性能表現(xiàn),具體可以參考廠家給出的實驗數(shù)據(jù)。
在很多時候硬盤對系統(tǒng)整體性能影響巨大,建議淘汰機械硬盤使用 SSD 作為系統(tǒng)盤,預算充足優(yōu)先考慮支持 NVMe 協(xié)議的 M.2接口硬盤,其次選擇 SATA SSD。而且在實際使用中,SATA SSD 到 M.2 NVMe 的體驗提升并沒有 SATA 機械硬盤到 SATA SSD 來的明顯。所以 SATA 固態(tài)硬盤也是非常推薦的選擇。
如果不上 M.2 NVMe SSD,至少更換機械硬盤為 SATA SSD 作為系統(tǒng)盤。
如果要購買 M.2 SSD,請注意:
不是 M.2 接口的 SSD 都支持 NVMe 協(xié)議,購買前應仔細查看產(chǎn)品說明。不是所有配備 M.2 接口的主板都支持 NVMe 協(xié)議(有可能是 NVMe接口,AHCI 協(xié)議),同樣需要檢查主板對 NVMe 的支持程度,二者缺一不可。