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為什麼SSD介面不一樣 SATA、PCI-E和M.2有什麼區別?

固態硬碟,也就是SSD,在目前的裝機中不可或缺的一個硬體。為什麼它如此重要?因為SSD對比傳統的機械硬碟速度提升不少,但由於初期的造假昂貴,SSD也是近10年來逐漸進入消費市場。

我們目前所使用的固態硬碟一般而言是使用快閃記憶體作為存儲介質,把傳統的磁存儲改為集成電路存儲,利用主控控制快閃記憶體擦寫,從而達到比機械硬碟更快的速度。而SSD的組成也很簡單,只需要一塊主板、主控晶元、快閃記憶體晶元以及其他小元件即可組成,發展至今技術門檻越來越低,不少廠家紛紛開始加入這一個行列。

隨著SSD的發展,SSD的形態也有發生變化,當然,最大眾也就是最普及的一種類型還是2.5英寸形態的SATA SSD。這種SSD目前是最成熟的方案,同時也是消費者入手最多的品類,特別是遊戲玩家的主機和遊戲本,沒有一塊超大容量的SATA SSD存放遊戲和學習資料是完全不夠用的。

所謂SATA是Serial ATA的縮寫,即串列ATA,是一種電腦的匯流排,在以前的電腦店有的師傅也叫做「串口」,主要的功能是用作主板和大量存儲設備之間的數據傳輸,發展至今已經到了第三代,也就是耳中常聞的SATA3。SATA3的理論速度最大可以到達6Gbit/s,換算下來呢就是768MB/s,不過這只是理論速度,實際上大多數SATA3的SSD達到560MB/s已經算是極限速度了。

在大約10年前,這種SSD逐漸進入消費級市場,成為裝機必備的硬體之一。實際上固態最大的優勢不是連續讀寫速度,而是隨機讀寫速度,畢竟日常使用電腦大部分情況都屬於隨機的碎片化操作,雖然新的機械硬碟在連續讀寫速度已經可以媲美低端的固態,但是在隨機讀寫速度上遠遠不如固態,也永遠無法趕上固態,這就是讀取磁碟與讀取快閃記憶體之間不可磨滅的差距。

隨著時間的推移,SATA3的SSD逐漸出現弊端,比如產品的尺寸問題,2.5英寸超薄的設計你在台式電腦上或許感覺不算大,但是在筆記本上,特別是追求輕薄的輕薄本和超極本,這類筆記本如何使用呢?所以mSATA問世了,這是專門為筆記本設計的規格,擁有體積小的同時還有與2.5英寸SSD相對應的速度,當時不少筆記本都有標配這類SSD。

除了尺寸的問題之外,介面的限制也成為了性能的瓶頸,想要更快就必須做出改變,M.2介面就此誕生。這一介面由英特爾推出,兼容多種通信協議,如sata、PCIe、USB、HSIC、UART、SMBus等,其中最常見的是SATA和PCI-e。這裡就要先搞清楚一個概念了,那就是SATA和PCI-e的區別,其實他們是匯流排標準,簡單地說,走SATA協議的設備常見的有光碟以及硬碟。而走PCI-e匯流排的設備常見的就是顯卡、網卡、音效卡這類插在PCI插槽上的設備,現在發展到高端的SSD也能走這條匯流排,目前主流的主板上PCI-e匯流排能提供最高32Gbps的超大帶寬,讓固態硬碟輕鬆突破SATA的速度上限,頂級產品可以達到3000Mbps ,與SATA速度有不可逾越的鴻溝。更重要的是這一條匯流排是與CPU直連的,省去了內存調用硬碟的過程,傳輸效率與速度有了極大的提升。

不過或許你在選購的時候搜索M.2 SSD,伴隨著產品出現的並不是PCI-e這一名詞,而是NVMe,這又是什麼鬼呢?多年前安裝SATA硬碟裝系統時,我們需要進入主板BIOS開啟一項AHCI的選項,開啟之後才能在SSD上安裝系統。這個AHCI就是SATA對應的邏輯設備介面標準,而NVMe則是這個標準的進化版,屬於針對PCI-e匯流排SSD定製的一種高速協議,需要注意的是支持NVMe協議的SSD一定採用了PCI-e 3.0*4的匯流排標準,但採用PCI-e 3.0*4匯流排的M.2 SSD卻不一定支持NVMe協議。

除此之外,M.2還有介面上的分別,在一開始筆記本上使用的介面還是比較低端的B-Key,即M.2的缺口靠左的一類,這一類介面雖然也是M.2介面,但是走的還是SATA的匯流排,速度500MB/s多就頂天了。而更快的NVMe SSD的缺口是在右邊,也就是常說的M-Key,目前來說最高速度可以達到3400MB/s,這樣區分就很簡單了。還有一種的是左右都有缺口,那是為了兼容目前主流的M.2插槽,這一類SSD走的依舊是SATA匯流排,購買的時候要看清楚了。

那麼還有一種形態的就是PCI-e介面的SSD了,也就是插在我們插顯卡的插槽上使用的,走的匯流排也是PCI-e的匯流排,速度能到達3400MB/s。不過由於NVMe M.2的出現,這種形態的SSD就只有比較少廠家會做消費級市場的產品,目前來看常見且價格不那麼傲嬌的只有浦科特的M9P Plus PCIe了,如果是英特爾家的產品價格分分鐘就頂得上一款顯卡了。

這一種形態的SSD雖然速度性能上是頂尖的,但是筆記本卻無緣了,只能安裝在台式電腦上,要不然也不會有這麼少產品的出現。雖然這類產品造價高,但是也有M.2上所沒有的優勢,那就是散熱了。PCI-e可以做到有更大的散熱片,為帶來高性能的同時降低設備溫度,讓SSD始終運行在高性能的模式下。更高端的企業級PCI-e SSD甚至還有散熱風扇的配備,除此之外還能進行燈光的加入,DIY發燒友們少不了的玩具之一。

就拿這一款浦科特M9P Plus PCIe?SSD為例,它的整體為黑色調,考慮到了電競等高端遊戲玩家的喜好,整體為黑色,點綴以紅色,配合動感流線造型的散熱器,充滿激情與活力,給人高端、電競的感覺。並且,它還採用了業內罕見的炫彩RGB設計(在頂部),而且根據不同的狀態還有不同的顏色——開機時顯示出迷人的紅色,待機時會有數種不同的顏色輪流變換,工作讀寫時也會變換出不同的色彩,絢爛的RGB燈效讓玩家目不暇接。

總結:其實SSD還有U.2和U.3的介面,不過這是專門為企業級服務的,消費級市場比較罕見。上述這三種主流的SSD形態各有利弊,如何選擇只看用戶的使用方向了。目前來說,裝系統用的盤(也就是主硬碟)最好使用走PCI-e匯流排的SSD,因為它是與CPU直接連通的,日常系統操作更加流暢,無論是M.2還是PCI-e介面的都可以,當然筆記本只能選擇M.2了。

而SATA3更加適合存放動輒幾百個GB的大型遊戲和學習資料,性能不弱的同時價格低廉,無論是入門主機還是發燒主機都可以選購。

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