1全面解析M.2 SSD
【PConline 雜談】隨著SSD性能不斷暴漲调俘，SATA3.0接口僅6Gb/s理論傳輸速度無疑阻礙了SSD性能的發(fā)揮。新的SATA接口遲遲未到的情況下该园，新一代M.2接口就已經(jīng)從幕后走向臺(tái)前腊尚。M.2接口（原NGFF，Next Generation Form Factor）是Intel主推的一種替代mSATA的新接口規(guī)范是己。最初雳攘，Intel主要是為了超極本的存儲(chǔ)需求才急切推出這種新的接口標(biāo)準(zhǔn)带兜。
沒想到M.2接口推出之后，在SSD市場(chǎng)掀起了一場(chǎng)“接口革命”吨灭，革的當(dāng)然就是SATA的命了刚照。相比SATA接口，M.2接口在傳輸帶寬喧兄、容量无畔、輕薄特性等方面有更多的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)在吠冤，M.2接口不再只局限于超極本上浑彰，在DIY裝機(jī)領(lǐng)域同樣來勢(shì)洶洶。早在Intel 9系主板上就配有M.2接口拯辙，到現(xiàn)在100系列主板闸昨，幾乎成為了標(biāo)配。今天就讓我們走入M.2接口，未來能否取代SATA成為主流饵较？
M.2 SSD的規(guī)格：
M.2接口
與之前mSATA SSD類似拍嵌，M.2 SSD也不帶金屬外殼。主要有2242循诉、2260横辆、2280三種規(guī)格，為了劃分不同長(zhǎng)度的產(chǎn)品而定的茄猫。長(zhǎng)度不同狈蚤，意味著容量就不同。因?yàn)殚L(zhǎng)度越長(zhǎng)划纽，可布置的閃存顆粒就越多脆侮，容量也就越大。以M.2 2242為例勇劣，22是寬度22mm靖避，42是長(zhǎng)度42mm，2260與2280同為此理比默，所以選購(gòu)前也要看看你的設(shè)備到底支持哪一種長(zhǎng)度的M.2 SSD幻捏。至于M.2 SSD的厚度，單面布置芯片厚度2.75mm命咐，雙面厚度3.85mm篡九，比mSATA還要薄。
M.2 SSD接口類型：
M.2接口
M.2接口也細(xì)分為兩種：Socket2和Socket3醋奠。前者支持SATA榛臼、PCI-Ex2接口，理論讀寫速度分別達(dá)到700MB/s窜司、500MB/s沛善；而后者專為高性能存儲(chǔ)設(shè)計(jì)，支持PCI-EX4例证，理論接口速度高達(dá)32Gb/s，超五倍于SATA接口迷捧。由此织咧，M.2 SSD就延伸出了PCI-e SSD這個(gè)概念，它可以是PCI-E傳統(tǒng)接口以顯卡形狀出現(xiàn)（如Intel 750系列就是以PCI-E接口形式出現(xiàn)）漠秋；也可以以M.2接口出現(xiàn)（如三星最新發(fā)布的旗艦SSD 950PRO 就是以M.2接口出現(xiàn)）笙蒙。
M.2 SSD性能差異大：
M.2 SSD
由于M.2 SSD有兩種不同通道，性能上有很大的差距庆锦。比如浦科特M6e 支持的是高速PCI-E x2存儲(chǔ)接口捅位，而同樣為M.2接口的浦科特M6GV采用的是SATA存儲(chǔ)接口。走的路不一樣，性能也就截然不同了艇搀。就像一輛車尿扯，在高速公路和在崎嶇山路上速度會(huì)截然不同。
M.2 SSD
M.2 SSD
可以看出焰雕，浦科特M6e與浦科特M6GV雖然同為M.2接口衷笋，但所采用的傳輸介面不同，性能有巨大的差異矩屁。毫無疑問走PCI-E通道的M.2 SSD在性能上更強(qiáng)辟宗，PCI-E 2.0 x4的M6e已經(jīng)讀寫已經(jīng)可以達(dá)到700MB/s、580MB/s吝秕，已經(jīng)突破了SATA接口理論傳輸瓶頸泊脐。
950PRO
三星950PRO 256G 測(cè)試成績(jī)
而采用的最新PCI-E 3.0x4的M.2 SSD性能更上一層樓，三星950PRO 256G M.2 SSD讀寫性能就達(dá)到恐怖的2300MB/s與951MB/s烁峭，遠(yuǎn)遠(yuǎn)把SATA SSD拋開容客。
不同通道，M.2價(jià)格差異大
M.2 SSD
一分錢一分貨则剃，祖宗留下的道理是不會(huì)變耘柱。性能差異直接就體現(xiàn)在價(jià)格上，還是拿浦科特M6e與M6GV做個(gè)例子棍现。在京東商城上调煎，M6e 256G報(bào)價(jià)高達(dá)1439元，而M6GV 256G報(bào)價(jià)僅880元己肮。M.2 SSD的兼容性問題
那是不是有M.2接口的主板都能使用M.2 SSD呢士袄？非也非也，不同主板上的M.2接口所支持的通道可能也是不同的谎僻，在這里就有必要說一說M.2 SSD在主板上的兼容性問題娄柳。
有的主板僅支持PCI-E通道，不支持SATA 通道艘绍，像華碩Z97-A主板赤拒。如果將走SATA通道的M.2 SSD接在華碩Z97-A上將無法被識(shí)別。有的則兼容SATA與PCI-E通道诱鞠，如技嘉的Z97X-UD3H挎挖。所以在購(gòu)買M.2 SSD前，要弄清楚主機(jī)主板上的M.2接口是支持哪種通道的或同時(shí)兼容的航夺。
如何確認(rèn)M.2接口SSD是否為PCI-E通道還是SATA通道的呢蕉朵？
1、官網(wǎng)產(chǎn)品規(guī)格介紹中會(huì)有說明阳掐。2始衅、在電商平臺(tái)中冷蚂，商品參數(shù)或者商品介紹里都會(huì)有說明。
怎樣才能知道自己的主板是何種 M.2 接口規(guī)格的汛闸？
在產(chǎn)品的官網(wǎng)網(wǎng)站上蝙茶，生產(chǎn)廠商是一定會(huì)在產(chǎn)品描述中注明主板上的 M.2 接口支持哪種規(guī)格的。
1蛉拙、查詢官網(wǎng)上的兼容性列表
2尸闸、查詢官網(wǎng)上的詳細(xì)規(guī)格說明
市場(chǎng)上有哪些代表性M.2 SSD產(chǎn)品：
走SATA通道的浦科特M6G
浦科特M6GV是一款走SATA通道的M.2 SSD，有128GB及256GB兩種容量孕锄，其采用經(jīng)過浦科特研發(fā)團(tuán)隊(duì)優(yōu)化過的SMI主控吮廉，閃存來自東芝新制程15nm Toggle MLC閃存。雖然性能上與SATA SSD比起來沒有太大優(yōu)勢(shì)畸肆，但貴在無外殼設(shè)計(jì)宦芦，纖薄，且價(jià)格跟SATA SSD差不多轴脐，是帶M.2接口的超薄類筆記本升級(jí)不錯(cuò)選擇调卑。
走PCI-E 3.0x4 通道的三星950PRO
三星推950PRO 引大眾市場(chǎng)步入企業(yè)存儲(chǔ)方案時(shí)代
SATA接口的困局，再加上Intel 的強(qiáng)力推動(dòng)大咱，讓各大SSD品牌紛紛轉(zhuǎn)戰(zhàn)PCI-E SSD市場(chǎng)恬涧，三星也不例外，之前OEM市場(chǎng)現(xiàn)身的SM951 PCI-E/M.2 SSD性能就讓人眼饞碴巾。終于溯捆，三星也正式推出首款支持NVMe協(xié)議的消費(fèi)級(jí)M.2 SSD，走PCI-E 3.0x4 通道厦瓢，理論接口速度高達(dá)32Gb/s提揍，超五倍于SATA接口。目前這款新品有256G及512G兩種容量煮仇，性能非常強(qiáng)悍劳跃，為高端SSD用戶量身定制。
總結(jié)：
SATA接口已成限制著SSD性能的絆腳石浙垫。M.2 SSD向我們展示未來SSD發(fā)展另外一個(gè)方向刨仑，不敢說馬上會(huì)取代SATA SSD，但M.2 SSD眾多優(yōu)點(diǎn)注定它的命運(yùn)不會(huì)像mSATA那般夹姥。況且100系列主板已全面支持PCI-E3.0 x4 M.2接口杉武，為PCI-E SSD普及鋪平了道路，未來SSD性能必將如脫韁的野馬佃声，打破“硬盤性能是系統(tǒng)唯一短板”多年來的宿命艺智。
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延伸閱讀(1)：****100系列主板原生支持走PCI-E 3.0x4通道的M.2接口
Intel宣布100系芯片組原生支持PCI-E 3.0版本圾亏，讓DMI總線版本順理成章地提升到3.0十拣。相比PCI-E 2.0，PCI-E 3.0的帶寬翻了一番志鹃，單位帶寬達(dá)到了8Gbps夭问。更高的帶寬，讓存儲(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸速度直接收益曹铃。
技嘉 Z170X-GAMING G1
100系主板的一個(gè)影響力巨大而又鮮被注意的改變就是PCI-E通道數(shù)的提升了缰趋。CPU支持的通道數(shù)，從Z97時(shí)代的16條PCIe 2.0通道提升到PCIe 3.0的20條陕见。更多通道讓主板廠商原生實(shí)現(xiàn)更多的PCI-E插槽秘血，也為新存儲(chǔ)接口提供便利。
SSD
我們知道PCI-E通道的重要性體現(xiàn)在PCI-E插槽數(shù)以及插槽帶寬上评甜。而多出來的PCI-E通道灰粮，用于原生支持M.2和SATA-Express，讓磁盤在主板數(shù)據(jù)傳輸直接從高速帶寬的PCI-E 3.0中受益忍坷。同時(shí)讓廠商不需要借助第三方芯片粘舟，無疑也會(huì)推進(jìn)消費(fèi)級(jí)PCI-ESSD更快在民用市場(chǎng)普及，以及老舊的SATA III接口的淘汰佩研。同樣受益于PCI-E總線通道數(shù)量和帶寬的雙重提升柑肴，M.2已經(jīng)成為了100系主板的標(biāo)配。M.2具備具備32Gbps傳輸速率旬薯，走PCI-E 3.0x4通道的M.2接口晰骑。接口帶寬同樣遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出SATA III的6Gbps與SATA-Express的16Gbps。讓M.2接口的SSD實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸無瓶頸袍暴。
延伸閱讀(2)：支持NVMe 規(guī)范的M.2 SSD
NVMe是什么些侍？
三星950PRO 256G
當(dāng)年，為了優(yōu)化機(jī)械硬盤超高的讀取延遲政模，AHCI 串行ATA高級(jí)主控接口應(yīng)運(yùn)而生岗宣。在Intel 指導(dǎo)下，由多家公司聯(lián)合研發(fā)的接口標(biāo)準(zhǔn)淋样，允許存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)程序啟用高級(jí)串行ATA功能耗式，如AHCI獨(dú)有的NCQ技術(shù)，可專門縮減尋道時(shí)間的優(yōu)化方式趁猴。比老舊的IDE模式刊咳，AHCI能夠提升機(jī)械硬盤綜合性能約10-30%。然而SSD工作原理與機(jī)械硬盤完全不同儡司，原本專為機(jī)械硬盤設(shè)計(jì)AHCI并不適合SSD設(shè)備娱挨。
2007年，Intel 就召集相關(guān)廠商包括三星捕犬、美光跷坝、戴爾酵镜、Marvell 等，成立了NVMe小組柴钻，準(zhǔn)備著手在即將到來SSD時(shí)代建立新的存儲(chǔ)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)淮韭。而目標(biāo)就是要將未來存儲(chǔ)產(chǎn)品的性能，從SATA和AHCI之中解放出來贴届。2011年時(shí)靠粪，NVMe規(guī)范正式出爐，基于閃存的特點(diǎn)而研發(fā)毫蚓，其目的是盡可能縮小存儲(chǔ)系統(tǒng)和內(nèi)存占键、CPU帶寬之間的差距。
NVMe其實(shí)與AHCI一樣都是邏輯設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)元潘。NVMe全稱Non-Volatile Memory Express捞慌，非易失性存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)，是使用PCI-E通道的SSD一種規(guī)范柬批，NVMe的設(shè)計(jì)之初就有充分利用到PCI-E SSD的低延時(shí)以及并行性啸澡，還有當(dāng)代處理器、平臺(tái)與應(yīng)用的并行性氮帐。SSD可被主機(jī)的硬件與軟件充分利用嗅虏。
NVMe的魔力在哪里？
（1）更低的延時(shí)：
NVMe面向的是PCI-E SSD上沐，原生PCI-E主控與CPU直接相連皮服，而不是傳統(tǒng)方式，通過南橋控制器中轉(zhuǎn)参咙，再連接CPU（當(dāng)然龄广，如果設(shè)備是接入到南橋提供的PCIe接口上，那么這部分的延遲也不會(huì)降低多少）蕴侧。NVMe精簡(jiǎn)了調(diào)用方式择同，執(zhí)行命令時(shí)不需要讀取寄存器；而AHCI每條命令則需要讀取4次寄存器净宵，一共會(huì)消耗8000次CPU循環(huán)敲才，從而造成2.5μs的延遲。
（2）更高的傳輸性能
NVMe另一個(gè)重點(diǎn)是提高SSD的IOPS（每秒讀寫次數(shù)）性能择葡。理論上紧武，IOPS=隊(duì)列深度/ IO延遲，故IOPS的性能敏储，與隊(duì)列深度有較大的關(guān)系（但I(xiàn)OPS并不與隊(duì)列深度成正比阻星，因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中，隨著隊(duì)列深度的增大已添，IO延遲也會(huì)提高）妥箕。市面上性能不錯(cuò)的SATA接口SSD番舆，在隊(duì)列深度上都可以達(dá)到32，這已是AHCI所能做到的極限矾踱。但目前高端的企業(yè)級(jí)PCI-E SSD，其隊(duì)列深度可能要達(dá)到128疏哗，甚至是256才能夠發(fā)揮出最高的IOPS性能呛讲。在NVMe標(biāo)準(zhǔn)下，最大的隊(duì)列深度可達(dá)64000返奉。此外贝搁，NVMe的隊(duì)列數(shù)量也從AHCI的1，提高了64000芽偏。
（3）更低的功耗控制
NVMe加入了自動(dòng)功耗狀態(tài)切換和動(dòng)態(tài)能耗管理功能雷逆，在能耗管理上，相比起主流的SATA接口SSD擁有較大優(yōu)勢(shì)污尉，這一點(diǎn)對(duì)增加筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備的續(xù)航尤其有幫助膀哲。另外，因?yàn)樵鶳CIe可以與CPU直連被碗，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)沒有了中間轉(zhuǎn)接過程所產(chǎn)生的功耗某宪，也會(huì)在一定程度上降低能耗。
三星950PRO M.2 SSD就是一款走PCI-E 3.0 x4通道支持NVMe規(guī)范的M.2 SSD锐朴，正是有了這些先進(jìn)技術(shù)的支持兴喂，三星950PRO M.2的性能強(qiáng)悍無比，最高的讀寫速度可達(dá)到2500MB/s焚志、1500MB/s衣迷，近五倍于SATA SSD。
