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ssd分為哪幾種類型? ssd硬盤傳輸協(xié)議、接口類型及外形規(guī)格介紹

  發(fā)布時間：2024-07-04 15:06:43   作者：佚名   我要評論
SSD 的廣泛應用使得市場上涌現(xiàn)出多種不同類型的 SSD，除了速度和可靠性之外，SSD 在數據存儲方面也非常高效，本文將為大家介紹常見的 SSD 類型和它們的傳輸協(xié)議

SSD（固態(tài)硬盤）是一種沒有機械部件的存儲設備，旨在提供快速的數據訪問。與傳統(tǒng) HDD（機械硬盤）不同，SSD 使用閃存數據存儲技術，由多個 NAND 閃存芯片組成，以電子形式而非磁性存儲數據。這意味著它們不僅速度更快，而且比 HDD 更可靠耐用。沒有機械部件的磨損或損壞，使得 SSD 在極端條件下工作更持久且表現(xiàn)更加出色。

SSD 的設計初衷是為了直接取代傳統(tǒng) HDD（短時間內還無法達成），因此具有許多優(yōu)勢，包括更快的啟動時間、更快的程序加載和更快的文件傳輸速度。由于使用閃存而不是旋轉的磁碟，所以完全沒有機械噪聲，而且功耗也更低。

除了速度和可靠性之外，SSD 在數據存儲方面也非常高效。沒有機械部件，它們可以比傳統(tǒng) HDD 更快、更高效地訪問數據。這意味著，它可以在較小空間存儲更多的數據，成為筆記本電腦和便攜設備的理想選擇，特別是在空間有限的情況下。

當前消費市場中，有各種不同類型的 SSD 可供選擇，每種都有自身的優(yōu)勢和劣勢。SSD 可以按其大小，即「外形規(guī)格」進行分類；也可以按不同的連接器，即「接口類型」進行分類；還可以按控制器類型，即「傳輸協(xié)議」進行分類。本文將為大家介紹常見的 SSD 類型和它們的傳輸協(xié)議。

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SSD 傳輸協(xié)議分類

傳輸協(xié)議，也稱為「控制器」，是連接存儲設備和主板之間通信協(xié)議的技術。目前，廣泛使用的兩種常見 SSD 傳輸協(xié)議為：

  • AHCI 高級主機控制器接口
  • NVMe 非易失性存儲快速訪問協(xié)議

但隨著 SSD 的問世，AHCI 技術也成為了一個瓶頸，因此才誕生了新的 NVMe 傳輸協(xié)議。

AHCI 高級主機控制器接口

AHCI 最早于 2004 年發(fā)布，用于與機械硬盤一起使用。由于機械硬盤具有相對較高的延遲，AHCI 協(xié)議也進行了相應地適配。

AHCI 是一種連接器，它在存儲設備（如 SSD 或 HDD）與計算機操作系統(tǒng)之間實現(xiàn)通信，有助于提升 PC 存儲設備的性能、可靠性和靈活性。AHCI 協(xié)議于 2004 年推出，以取代較舊的 IDE（集成驅動電子）協(xié)議。

AHCI 相對于 IDE 提供了幾個優(yōu)勢：

  • 支持本地命令隊列（NCQ）。
  • 允許在一個 SATA 控制器上使用多個驅動器。
  • 還支持 SATA 功能，例如熱插拔和端口倍增。

但隨著 SSD 的問世，AHCI 技術也成為了一個瓶頸，因此才誕生了新的 NVMe 傳輸協(xié)議。

NVMe 非易失性存儲快速訪問協(xié)議

NVMe SSD 是一種固態(tài)硬盤，為重型應用提供了閃電般的速度和存儲性能。??與使用 SATA 接口的傳統(tǒng) SSD 不同，NVMe 驅動器使用非易失性存儲快速訪問協(xié)議，允許更大的帶寬和更快的數據傳輸速率。

這意味著 NVMe SSD 可以以非常快的速度讀、寫數據，最高速度可達 SATA SSD 的 5 倍。可以成為經常處理大文件的用戶，如視頻工作流或游戲玩家的理想選擇。

NVMe SSD 提供一系列存儲容量，從 128GB 到 8TB 不等，適合各種需求。它們還可以使用 M.2 外形，讓安裝更加便捷并具有更加緊湊的設計。

NVMe 協(xié)議允許驅動器直接與 CPU 通信，繞過了 SATA 帶寬的限制。因此，NVMe SSD 的最大優(yōu)勢就是——速度快，可以在重負載的生產力應用中顯著提升性能。

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SSD 外形規(guī)格分類

SSD 外形規(guī)格

在計算機領域，外形規(guī)格指的是組件或設備的物理尺寸、形狀和大小。對于 SSD 來說，外形規(guī)格指的是驅動器的物理設計，包括其形狀和大小。外形規(guī)格決定了 SSD 如何與計算機或其他設備進行適配，目前有多種不同的 SSD 外形規(guī)格可供選擇，每種都具有獨特的物理設計和一套規(guī)格。

2.5 英寸 SSD

2.5 英寸 SSD

2.5 英寸 SSD 是最常見的外形規(guī)格之一，常用于筆記本電腦。由于它具有 SATA 接口，也可以方便地用于臺式機、服務器和 NAS 設備等，用以取代傳統(tǒng)的機械硬盤。

2.5 英寸 SSD 可提供多達 4TB 的存儲空間，在存儲空間大小和傳輸速度方面比較均衡。但受限于尺寸大小，無法用于高度便攜性設備。

U.2 SSD

U.2 SSD

U.2 是一種相對較新的 SSD 外形規(guī)格，主要用于高性能服務器和工作站。U.2 是另一種接口類型，是 SATA Express 的升級版本。U.2 SSD 在外觀上與標準的 2.5 英寸 SSD 非常相似，但要稍微厚一些。盡管如此，它們的接口卻不相同。

U.2 SSD 使用與 M.2 相同的 PCIe 通道，提供幾乎相同的傳輸速度。此外，如果通過轉換器連接，還能夠與 M.2 接口兼容。

mSATA SSD

mSATA SSD

mSATA 是 SATA SSD 的微型版本，專為空間有限的設備設計。它具有與常規(guī) SATA SSD 相同數量的引腳和類似的形狀，傳輸速率也沒有改變，大約每秒 150MB。唯一的區(qū)別就在于尺寸。

由于大多數筆記本電腦的內部空間問題，mSATA SSD 相對于 SATA SSD 小很多，而且沒有外殼。它可以替代常規(guī)的 2.5 英寸 SSD，同時僅占用很小的體積。

M.2 SSD

M.2 SSD

M.2 SSD 是一種小巧、薄型的外形規(guī)格，以前被稱為「下一代外形規(guī)格 (NGFF，Next Generation Form Factor)」，通常接口與本身的寬度相當，專為筆記本電腦和平板電腦設計，并安裝于設備內部。M.2 SSD 比 2.5 英寸 SSD 更小更緊湊，使用不同的接口類型與主板連接。

目前有兩種類型的 M.2 SSD 可供選擇，通過 KEY 的類型進行區(qū)分，KEY 定義了引腳配置以及凹口的配置：

  • M KEY 在其較小的凹槽中有 5 個引腳。
  • B KEY 在其較小的凹槽中有 6 個引腳。

M.2 接口類型

M.2 是目前最小的 SSD，大多數 NVMe SSD 都使用該接口類型。它無需任何電纜直接通過接口供電，并且在傳輸速度方面表現(xiàn)良好，大約為每秒 3500MB。

也有 M.2 外形規(guī)格的 SATA 硬盤可用，使用 SATA 傳輸協(xié)議。

NVMe M.2 共享與 PCIe 插槽相同的通道，占用 4 個通道，讓 M.2 SSD 的性能幾乎比 SATA SSD 快 5 倍。唯一缺點就是目前僅支持最大 2TB 的存儲空間。

SSD 接口類型分類

常見 SSD 接口類型

除了外形規(guī)格，SSD 還可以按連接器或接口進行分類。接口是 SSD 連接到主板或電纜的部分，可以有不同的形狀和不同的引腳數量。以下是常見的 SSD 接口類型，不同接口在傳輸速度（波特率）和并行通道方面提供了不同的優(yōu)勢。

SATA 接口

SATA SSD

SATA，全稱為串行高級技術附件，是一種使用 SATA 接口連接到計算機的 SSD 類型。與傳統(tǒng)的機械硬盤使用旋轉磁盤來存儲數據不同，SATA SSD 使用閃存存儲數據。

閃存是一種非易失性存儲器，具有更快的讀寫速度。SATA SSD 有不同的存儲容量，從 128GB 到 4TB 不等，存儲容量將取決于您的需求和預算。

如果您使用筆記本電腦或臺式計算機進行如網頁瀏覽、文字處理或多媒體播放等日常任務，較低容量的 SATA SSD，例如 256GB 或 512GB，可能已經足夠；如果您是專業(yè)內容創(chuàng)作者、游戲玩家或需要存儲大量數據的高級用戶，您可能需要更高容量的 SATA SSD。

在速度方面，SATA SSD 可以達到 570Mbps 的讀取速度和 520Mbps 的寫入速度。雖然沒有 PCIe NVMe SSD 快，但仍然比傳統(tǒng) HDD 快得多。意味著 SATA SSD 可以幫助縮短應用程序、文件和游戲的啟動和加載時間。

SATA SSD 的最大優(yōu)勢在于價格相對 PCIe NVMe SSD 更為經濟實惠，可以在更少花費的情況下升級計算機的存儲。此外，SATA SSD 與大多數帶有 SATA 接口的計算機相兼容，讓它成為一種多功能的存儲解決方案。

SATA 還支持熱插拔功能，可以在設備仍然開機的情況下更換，但它的缺點是仍然廣泛使用 AHCI 控制器。

隨著時間的推移及更多 SATA 版本的出現(xiàn)（如 SATA 2.0 和 3.0），其速度有了顯著改變，可以達到 600MB/s。

SATA Express（SATAe）接口

SATAe 連接器

SATA Express（SATAe）是一種用于連接存儲設備到計算機的較新技術，由 SATA 3.2 的基本模型發(fā)展而來。該接口旨在提供更高的帶寬，并提供高達 16 Gbps 的傳輸速率。

SATAe 擁有較大的 SATA 連接器，并兼容普通 SATA 接口，可以通過一根 SATAe 電纜或兩根普通 SATA 電纜連接到計算機的主板。

SATA vs. SATAe 接口

SATA Express 采用比傳統(tǒng) SATA 更小的外形規(guī)格，更適合于較小的設備，如筆記本電腦和平板電腦。通過 SATA Express，可以連接存儲設備并獲得極快的傳輸速度，非常適合需要快速傳輸大文件的用戶。

PCIe 接口

PCIe SSD

PCIe 或稱為外圍組件互聯(lián)快速接口，是一種用于連接高速組件的接口標準，可以在臺式機主板和大多數筆記本電腦上找到，并可用于添加各種組件，包括 SSD 擴展卡、GPU、視頻卡和聲卡等。

PCIe 插槽類型取決于主板，共有六代不同的版本標準，每一代新版本的帶寬是前一代的兩倍。SSD 使用的 PCIe 代數越高，數據傳輸的速度就越快。

以下是不同 PCIe 代數的比較表格：

PCIe代數帶寬傳輸速率工作頻率
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 代數詳細信息

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作為計算機中速度最快的接口，PCIe 允許同時使用多個通道，且具有范圍從 1 到 16 的不同引腳配置。

PCIe 接口插槽類型

NVMe PCIe SSD 的數據傳輸速率可達 3.5 GB/s，當然價格也是所有 SSD 中最高的。

SSD 類型對比

以下表格對比展示了 M.2、NVMe 和 SATA SSD 之間的主要特點：

特性M.2 SSDNVMe SSDSATA SSDSATA Express SSDPCIe SSD
接口類型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
延遲低非常低高低非常低
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
外形規(guī)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
功耗低低低高低
負載性能良好優(yōu)秀平均良好優(yōu)秀

M.2、NVMe、SATA、SATA Express 和 PCIe SSD 之間的主要區(qū)別

目前，消費級市場上有許多種類的 SSD 可供選擇，選擇滿足您存儲容量和傳輸速度要求的 SSD 非常重要。由于每種 SSD 的接口可能不同，選擇時還要注意是否兼容計算機主板，這不僅在于是否插得上，還會影響傳輸速率。

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