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SSD 如何分类:传输协议、接口类型及外形规格

DATA

SSD(固态硬盘)是一种没有机械部件的存储设备,旨在提供快速的数据访问🚀。与传统 HDD(机械硬盘)不同,SSD 使用闪存数据存储技术,由多个 NAND 闪存芯片组成,以电子形式而非磁性存储数据。这意味着它们不仅速度更快,而且比 HDD 更可靠耐用。没有机械部件的磨损或损坏,使得 SSD 在极端条件下工作更持久且表现更加出色。

SSD 的设计初衷是为了直接取代传统 HDD(短时间内还无法达成),因此具有许多优势,包括更快的启动时间、更快的程序加载和更快的文件传输速度。由于使用闪存而不是旋转的磁碟,所以完全没有机械噪声,而且🔋功耗也更低。

除了速度和可靠性之外,SSD 在数据存储方面也非常高效。没有机械部件,它们可以比传统 HDD 更快、更高效地访问数据。这意味着,它可以在较小空间存储更多的数据,成为笔记本电脑和便携设备的理想选择,特别是在空间有限的情况下。📦💾

当前消费市场中,有各种不同类型的 SSD 可供选择,每种都有自身的优势和劣势。SSD 可以按其大小,即「外形规格」进行分类;也可以按不同的连接器,即「接口类型」进行分类;还可以按控制器类型,即「传输协议」进行分类。本文将为大家介绍常见的 SSD 类型和它们的传输协议。

SSD 传输协议分类

传输协议,也称为「控制器」,是连接存储设备和主板之间通信协议的技术。目前,广泛使用的两种常见 SSD 传输协议为:

  • AHCI 高级主机控制器接口
  • NVMe 非易失性存储快速访问协议

AHCI 高级主机控制器接口

AHCI 最早于 2004 年发布,用于与机械硬盘一起使用。由于机械硬盘具有相对较高的延迟,AHCI 协议也进行了相应地适配。

AHCI 是一种连接器,它在存储设备(如 SSD 或 HDD)与计算机操作系统之间实现通信,有助于提升 PC 存储设备的性能、可靠性和灵活性。AHCI 协议于 2004 年推出,以取代较旧的 IDE(集成驱动电子)协议

AHCI 相对于 IDE 提供了几个优势:

  • 支持本地命令队列(NCQ)。
  • 允许在一个 SATA 控制器上使用多个驱动器。
  • 还支持 SATA 功能,例如热插拔和端口倍增。

但随着 SSD 的问世,AHCI 技术也成为了一个瓶颈,因此才诞生了新的 NVMe 传输协议。

NVMe 非易失性存储快速访问协议

NVMe SSD 是一种固态硬盘,为重型应用提供了闪电般的速度和存储性能。💨与使用 SATA 接口的传统 SSD 不同,NVMe 驱动器使用非易失性存储快速访问协议,允许更大的带宽和更快的数据传输速率。🚀

这意味着 NVMe SSD 可以以非常快的速度读、写数据,最高速度可达 SATA SSD 的 5 倍📈。可以成为经常处理大文件的用户,如🎥视频工作流或🎮游戏玩家的理想选择。

NVMe SSD 提供一系列存储容量,从 128GB 到 8TB 不等,适合各种需求。它们还可以使用 M.2 外形,让安装更加便捷并具有更加紧凑的设计。

NVMe 协议允许驱动器直接与 CPU 通信,绕过了 SATA 带宽的限制。因此,NVMe SSD 的最大优势就是——速度快⚡️,可以在重负载的生产力应用中显著提升性能。💪

SSD 外形规格分类

SSD 外形规格
SSD 外形规格

在计算机领域,📏外形规格指的是组件或设备的物理尺寸、形状和大小。对于 SSD 来说,外形规格指的是驱动器的物理设计,包括其形状和大小。外形规格决定了 SSD 如何与计算机或其他设备进行适配,目前有多种不同的 SSD 外形规格可供选择,每种都具有独特的物理设计和一套规格。💻💡

2.5 英寸 SSD

2.5 英寸 SSD
2.5 英寸 SSD

2.5 英寸 SSD 是最常见的外形规格之一,常用于笔记本电脑。由于它具有 SATA 接口,也可以方便地用于台式机、服务器和 NAS 设备等,用以取代传统的机械硬盘。💻🖥️

2.5 英寸 SSD 可提供多达 4TB 的存储空间,在存储空间大小和传输速度方面比较均衡。但受限于尺寸大小,🚫📱无法用于高度便携性设备。

U.2 SSD

U.2 SSD
U.2 SSD

U.2 是一种相对较新的 SSD 外形规格,主要用于高性能服务器和工作站。U.2 是另一种接口类型,是 SATA Express 的升级版本。U.2 SSD 在外观上与标准的 2.5 英寸 SSD 非常相似,但要稍微厚一些。尽管如此,它们的接口却不相同。

U.2 SSD 使用与 M.2 相同的 PCIe 通道,提供几乎相同的传输速度。此外,如果通过转换器连接,还能够与 M.2 接口兼容。

mSATA SSD

mSATA SSD
mSATA SSD

mSATA 是 SATA SSD 的微型版本,专为空间有限的设备设计。它具有与常规 SATA SSD 相同数量的引脚和类似的形状,传输速率也没有改变,大约每秒 150MB。唯一的区别就在于尺寸。

由于大多数笔记本电脑的内部空间问题,mSATA SSD 相对于 SATA SSD 小很多,而且没有外壳。它可以替代常规的 2.5 英寸 SSD,同时仅占用很小的体积。

M.2 SSD

M.2 SSD
M.2 SSD

M.2 SSD 是一种小巧、薄型的外形规格,以前被称为「下一代外形规格 (NGFF,Next Generation Form Factor)」,通常接口与本身的宽度相当,专为笔记本电脑和平板电脑设计,并安装于设备内部。M.2 SSD 比 2.5 英寸 SSD 更小更紧凑,使用不同的接口类型与主板连接。

目前有两种类型的 M.2 SSD 可供选择,通过 KEY 的类型进行区分,KEY 定义了引脚配置以及凹口的配置:

  • M KEY 在其较小的凹槽中有 5 个引脚。
  • B KEY 在其较小的凹槽中有 6 个引脚。
M.2 接口类型
M.2 接口类型

M.2 是目前最小的 SSD,大多数 NVMe SSD 都使用该接口类型。它无需任何电缆直接通过接口供电,并且在传输速度方面表现良好,大约为每秒 3500MB。

也有 M.2 外形规格的 SATA 硬盘可用,使用 SATA 传输协议。

NVMe M.2 共享与 PCIe 插槽相同的通道,占用 4 个通道,让 M.2 SSD 的性能几乎比 SATA SSD 快 5 倍。唯一缺点就是目前仅支持最大 2TB 的存储空间。

SSD 接口类型分类

常见 SSD 接口类型
常见 SSD 接口类型

除了外形规格,SSD 还可以按连接器或接口进行分类。接口是 SSD 连接到主板或电缆的部分,可以有不同的形状和不同的引脚数量。以下是常见的 SSD 接口类型,不同接口在传输速度(波特率)和并行通道方面提供了不同的优势。

SATA 接口

SATA SSD
SATA SSD

SATA,全称为串行高级技术附件,是一种使用 SATA 接口连接到计算机的 SSD 类型。🔌与传统的机械硬盘使用旋转磁盘来存储数据不同,SATA SSD 使用闪存存储数据。

闪存是一种非易失性存储器,具有更快的读写速度。SATA SSD 有不同的存储容量,从 128GB 到 4TB 不等,存储容量将取决于您的需求和预算。💾💡

如果您使用笔记本电脑或台式计算机进行如网页浏览、文字处理或多媒体播放等日常任务,较低容量的 SATA SSD,例如 256GB 或 512GB,可能已经足够;如果您是专业内容创作者、游戏玩家或需要存储大量数据的高级用户,您可能需要更高容量的 SATA SSD。💻🎮📚

在速度方面,SATA SSD 可以达到 570Mbps 的读取速度和 520Mbps 的写入速度。虽然没有 PCIe NVMe SSD 快,但仍然比传统 HDD 快得多。意味着 SATA SSD 可以帮助缩短应用程序、文件和游戏的启动和加载时间。💨⚡️

SATA SSD 的最大优势在于价格相对 PCIe NVMe SSD 更为经济实惠,可以在更少花费的情况下升级计算机的存储。此外,SATA SSD 与大多数带有 SATA 接口的计算机相兼容,让它成为一种多功能的存储解决方案。🛍️💰

SATA 还支持热插拔功能,可以在设备仍然开机的情况下更换,但它的缺点是仍然广泛使用 AHCI 控制器。🔁🛠️

随着时间的推移及更多 SATA 版本的出现(如 SATA 2.0 和 3.0),其速度有了显著改变,可以达到 600MB/s。⏳🚀

SATA Express(SATAe)接口

SATAe 连接器
SATAe 连接器

SATA Express(SATAe)是一种用于连接存储设备到计算机的较新技术,由 SATA 3.2 的基本模型发展而来。该接口旨在提供更高的带宽,并提供高达 16 Gbps 的传输速率。💻🔗

SATAe 拥有较大的 SATA 连接器,并兼容普通 SATA 接口,可以通过一根 SATAe 电缆或两根普通 SATA 电缆连接到计算机的主板。🔌🔗

SATA vs. SATAe 接口
SATA vs. SATAe 接口

SATA Express 采用比传统 SATA 更小的外形规格,更适合于较小的设备,如笔记本电脑和平板电脑。通过 SATA Express,可以连接存储设备并获得极快的传输速度,非常适合需要快速传输大文件的用户。🚀💾

PCIe 接口

PCIe SSD
PCIe SSD

PCIe 或称为外围组件互联快速接口,是一种用于连接高速组件的接口标准,可以在台式机主板和大多数笔记本电脑上找到,并可用于添加各种组件,包括 SSD 扩展卡、GPU、视频卡和声卡等。💻🔌

PCIe 插槽类型取决于主板,共有六代不同的版本标准,每一代新版本的带宽是前一代的两倍。SSD 使用的 PCIe 代数越高,数据传输的速度就越快。

以下是不同 PCIe 代数的比较表格📈:

PCIe代数带宽传输速率工作频率
PCIe 1.08 GB/s2.5 GT/s2.5 GHz
PCIe 2.016 GB/s5 GT/s5 GHz
PCIe 3.032 GB/s8 GT/s8 GHz
PCIe 4.064 GB/s16 GT/s16 GHz
PCIe 5.0128 GB/s32 GT/s32 GHz
PCIe 6.0256 GB/s64 GT/s32 GHz
PCIe 代数详细信息

PCIe 代数的详细信息

作为计算机中速度最快的接口,PCIe 允许同时使用多个通道,且具有范围从 1 到 16 的不同引脚配置。

PCIe 接口插槽类型
PCIe 接口插槽类型

NVMe PCIe SSD 的数据传输速率可达 3.5 GB/s,当然价格也是所有 SSD 中最高的。⚡️💾

SSD 类型对比

以下表格对比展示了 M.2、NVMe 和 SATA SSD 之间的主要特点:


特性M.2 SSDNVMe SSDSATA SSDSATA Express SSDPCIe SSD
接口类型SATA 或 NVMeM.2、PCIe 或 U.2SATA2.5 英寸或 3.5 英寸PCIe
速度SATA:550MB/s
NVMe PCIe Gen 3:3500 MB/s
NVMe PCIe Gen 4:7500 MB/s
PCIe Gen 3:3500 MB/s
PCIe Gen 4:7500 MB/s
550 MB/s12 GB/sPCIe Gen 3:3500 MB/s
PCIe Gen 4:7500 MB/s
延迟非常低非常低
兼容性兼容 M.2 插槽兼容 M.2 插槽兼容 SATA 插槽向后兼容 SATA 插槽兼容 PCIe 插槽
外形规格M.2M.2 或插卡2.5 英寸小于 2.5 英寸但大于 M.2M.2 或插卡
功耗
负载性能良好优秀平均良好优秀
M.2、NVMe、SATA、SATA Express 和 PCIe SSD 之间的主要区别

目前,消费级市场上有许多种类的 SSD 可供选择,选择满足您存储容量和传输速度要求的 SSD 非常重要。由于每种 SSD 的接口可能不同,选择时还要注意是否兼容计算机主板,这不仅在于是否插得上😅,还会影响传输速率。

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