硬件百科:為何NVMe SSD性能遠超SATA

熟悉固態硬盤的朋友都知道,有一個非常容易分辨固態硬盤性能好壞的方法,便是看產品形態和接口,而實際上影響硬盤性能的因素有很多,包括主控、內存顆粒堆疊技術、通道類型等等。不過對於消費者來說,比較容易混淆的是接口、總線和協議之間的關系。鑒於這些接口、協議和總線的知識太多龐雜,我們今天僅簡單暢聊,為何基於NVMe傳輸協議的SSD,性能遠超SATA接口。

實際上,目前主流SSD有兩種接口,一種是我們比較熟悉的SATA接口,另一種則是M.2接口。在這裡,會產生一個誤區,即很多用戶普遍認為M.2接口SSD的速度要比SATA接口的快,其實這樣的結論是不全面的。


常規SATA接口

首先,接口的不同隻是決定瞭傳輸速度的上限,比如目前主流的SATA接口都為SATA3.0規格,理論傳輸帶寬為6Gbps,而實際上SATA3.0硬盤的實際傳輸速度最高為600MB/s左右。而M.2接口的速度取決於該接口所使用的通道類型,很多入門級主板的M.2接口使用的依然是SATA通道,因此雖然連接瞭M.2接口的硬盤,但在速度表現上與普通的SATA接口硬盤並無二致。

其次,目前大多數M.2接口均會使用PCI-E通道,根據規格還可以分為PCI-Ex2和PCI-Ex4等,其中PCI-Ex2的理論傳輸速度約為1600MB/s,而PCI-Ex4的理論傳輸速率可達4000MB/s,甚至目前更先進的基於PCIe4.0協議 x4通道下理論傳輸性能達到8GB/s。


基於NVMe協議的PCIe接口

最後,決定M.2磁盤是否支持PCI-E通道,其實是和傳輸協議有關。目前主流的傳輸協議有兩種,一種是沿用瞭多年的AHCI,另一種是伴隨著M.2接口而誕生的NVMe。目前可以支持AHCI協議的設備非常廣泛,對磁盤的性能也有一定程度的提升,但缺點是該協議依然是基於SATA通道,並且存在一定的延遲。而NVMe則是基於PCI-E通道,速度更快,延遲更低。

所以,到這裡我們就能回到那個問題,為何基於NVMe協議的SSD性能遠超SATA瞭,是源於傳統的SATA通道需要將數據放入內存,CPU從內存中調取數據進行運算,並將運算結果輸出至內存,再由內存寫入給硬盤。而基於NVMe傳輸協議的SSD,利用PCI-E通道的優勢,直接將數據由CPU讀取並輸出結果,因此大幅提升瞭數據的讀寫效率,在體驗上自然有著不一樣的感受。

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