IT之家学院：SSD 固态硬盘求真记

2020-01-15 18:14IT之家 (汐元)

前段时间，有网友在IT之家微信公众号上询问SSD的问题：

汐元看了看网上的一些介绍，大抵比较零散也比较专业，所以打算用尽可能容易懂的方式给大家介绍一下。

这篇文章先给大家说一说电脑上固态硬盘SSD的接口和协议的内容。

也就是大家经常看到的什么SATA啊、M.2啊、PCIe啊、NVMe啊之类乱七八糟的名词。

同时，汐元主要针对当前消费级市场上的主流情况来说明，比较古老的历史就不不扒了，还有企业级市场像U.2接口之类的，普通消费者很少遇到，这里也不说。

在之前讲内存时序的那篇文章中，汐元曾做过一个比喻：

CPU是工厂，内存是临时仓库，硬盘是原料产地。计算机运算就需要不断在临时仓库、原料产地间运输货物（数据）。

今天我们讲的是硬盘，所以干脆把内存的环节简化。假设工厂（CPU）和原料产地（硬盘）直连。

货物在工厂和原料产地间不断运输，有两条路可以走。

一种是比较窄的路，像是崎岖的乡间小路，另一条是比较宽敞的高速公路，有多个行车道。

这两种路就是总线，其中比较窄的路是SATA总线，比较宽的路是PCIe总线。

总线是什么，大家还是可以在内存时序那篇文章里找到答案。

很显然，用比较宽的路运货，速度更快。

当然，要想货物运得快，不仅路要宽敞，交通工具也要先进才行。

现在有两种交通工具，一种是拖拉机，另一种是大货车。这两种交通工具对应SSD里的传输协议。

拖拉机可以理解为AHCI协议，而大货车是NVMe协议。显然，大货车比拖拉机速度快多了。

路宽敞，用货车，这就够了吗？还不够。工厂从原料产地进货，不是随便进的，一次能接多少订单，能拉多少货，也要看原料厂家的吞吐能力。

假设这些原料厂家有的吞吐能力小，只能开几个订单窗口，那你路再宽，车速再快，也是白搭。

而有的厂家一次能开十来个订单窗口，能同时送出大批量的货，美滋滋。

这些厂家开的订单窗口就可以理解为SSD的物理接口。小厂家的就叫SATA接口，大厂家的就叫M.2接口。

在这种比较比喻下，有些比较明显的点是大家可以注意的：

首先，我们规定，大货车不能往乡间小路上跑，也就是NVMe协议的硬盘不能走在SATA通道上。

正常情况下，拖拉机也不能上高速的。就是AHCI协议硬盘也不能走在PCIe通道上。不过，很早的时候是有这种情况的，现在基本看不到了。

说到这，相信IT之家小伙伴们对这几个专业名词都了解了。

接下来我们再深入了解一下这几个词的关系。

首先，我们看小厂家的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，理论速率大概是600MB/s。

SATA接口的样子大概是这样的：

它的插槽是这样的：

可能还有IT之家小伙伴见过其他类型的SATA接口，例如mSATA（mini SATA），其实就是SATA的缩小版。

这些目前都不是主流了，咱们就忽略吧。

M.2接口就比较复杂了，毕竟大厂家，吞吐能力大，既可以安排在SATA这样的乡间小路上，也可以安排在PCIe这样的高速公路上。

不过，如果走在SATA通道，那么理论速率大概还是600MB/s。也就是说，就算你的SSD是M.2接口，但如果走SATA通道，速度照样提不上去。

这很好理解，路窄，交通工具落后，厂家吞吐能力再强，也没用。

如果M.2接口走PCIe这样的高速公路，那就好多了。

但是呢？高速公路也是分规模等级的，有双向四车道，还有双向八车道呢……

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。要说PCIe 2.0协议，发布于2007年，那个时候SSD根本还没兴起，咱就不提了。

在SSD上，PCIe 3.0分为PCIe 3.0×2和PCIe 3.0×4。

如果M.2接口走的是PCIe 3.0×2通道，理论速率大约是2000MB/s。

如果M.2接口走的是PCIe 3.0×4通道，又分为两种：是否支持NVMe协议。如果支持NVMe协议，速率大概是4000MB/s；如果不支持NVMe，速率大约是2000MB/s。

其实，M.2接口走PCIe 3.0×4通道但是却通过AHCI协议，就像上面说的，拖拉机开到了高速公路上，这种情况很少见，例如几年前的三星XP941。

除了PCIe 3.0，还有PCIe 4.0。PCIe 4.0规范第一个版本在2017年发布，但到目前，市面上PCIe 4.0的SSD还很少。

PCIe 4.0理论速率大约是8000MB/s。

还有一点比较重要，就是M.2接口的外观。

虽然都是M.2接口，但外观是有分别的哦。它分为Socket 2、Socket 3两种。

Socket 2接口也叫B Key，主要针对走PCIe 3.0×2通道以及SATA通道的情况，凹槽左边为6针脚设计：

对应的插槽是这样：

但是呢，这种B Key现在也极少见了，而是被B &M Key接口取代。B &M Key长这样，三个金手指，最左边的6针脚，右边为5针脚：

Socket 3接口也叫M Key，主要针对走PCIe×3.0×4通道，或许也有用M Key接口但走PCIe×3.0×2通道的，但几乎可以忽略。

M Key外观是这样，缺口在右边：

对应的插槽是这样：

你可以理解为M Key比B Key和B &M Key高级。

由于B &M Key两边都有凹槽，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，否则就算能插上也读不出来，这个需要大家注意一下。

还有就是，上述所说的速率，均为各种情况下的理论传输速率，实际用时基本达不到这个水平。

说了这么多，大家可能觉得有些乱。为了方便理解，汐元用一张图来整理一下（点击可查看大图）：

相信经过IT之家小编汐元的解说后，大家对SSD的重要参数就有了一个更明确的认识。再了解其他参数就会轻松很多。

选购方法：

实际选购的时候，大家可以根据上面说的倒推一下。

简单来说，先看自己主板插槽上有没有M.2插口，然后看是M Key的还是B&M Key的插槽，还要考虑这两种插槽的兼容性，当然，也要看是否支持NVMe，最终根据自己的需求来买。

过程可能有些复杂，汐元画了个图：

如果大家觉得复杂。买的时候最关键的其实应该是注意一点：

不要觉得是SSD速度就一定倍儿棒，买的时候落实清楚：你买的是不是SATA接口的，是不是M.2接口却走SATA或者PCIe 3.0×2通道的，奸商最喜欢在这里做文章。