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硬件百科:为何NVMe SSD性能远超SATA

熟悉固态硬盘的朋友都知道,有一个非常容易分辨固态硬盘性能好坏的方法,便是看产品形态和接口,而实际上影响硬盘性能的因素有很多,包括主控、内存颗粒堆叠技术、通道类型等等。不过对于消费者来说,比较容易混淆的是接口、总线和协议之间的关系。鉴于这些接口、协议和总线的知识太多庞杂,我们今天仅简单畅聊,为何基于NVMe传输协议的SSD,性能远超SATA接口。

实际上,目前主流SSD有两种接口,一种是我们比较熟悉的SATA接口,另一种则是M.2接口。在这里,会产生一个误区,即很多用户普遍认为M.2接口SSD的速度要比SATA接口的快,其实这样的结论是不全面的。

常规SATA接口

首先,接口的不同只是决定了传输速度的上限,比如目前主流的SATA接口都为SATA 3.0规格,理论传输带宽为6Gbps,而实际上SATA 3.0硬盘的实际传输速度最高为600MB/s左右。而M.2接口的速度取决于该接口所使用的通道类型,很多入门级主板的M.2接口使用的依然是SATA通道,因此虽然连接了M.2接口的硬盘,但在速度表现上与普通的SATA接口硬盘并无二致。

其次,目前大多数M.2接口均会使用PCI-E通道,根据规格还可以分为PCI-E x2和PCI-E x4等,其中PCI-E x2的理论传输速度约为1600MB/s,而PCI-E x4的理论传输速率可达4000MB/s,甚至目前更先进的基于PCIe4.0协议 x4通道下理论传输性能达到8GB/s。

基于NVMe协议的PCIe接口

最后,决定M.2磁盘是否支持PCI-E通道,其实是和传输协议有关。目前主流的传输协议有两种,一种是沿用了多年的AHCI,另一种是伴随着M.2接口而诞生的NVMe。目前可以支持AHCI协议的设备非常广泛,对磁盘的性能也有一定程度的提升,但缺点是该协议依然是基于SATA通道,并且存在一定的延迟。而NVMe则是基于PCI-E通道,速度更快,延迟更低。

所以,到这里我们就能回到那个问题,为何基于NVMe协议的SSD性能远超SATA了,是源于传统的SATA通道需要将数据放入内存,CPU从内存中调取数据进行运算,并将运算结果输出至内存,再由内存写入给硬盘。而基于NVMe传输协议的SSD,利用PCI-E通道的优势,直接将数据由CPU读取并输出结果,因此大幅提升了数据的读写效率,在体验上自然有着不一样的感受。

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