SSD固态硬盘SATA,M.2和NVMe有什么区别?固态硬盘中的接口区别详细解读【一文读懂】

选购SSD固态硬盘时,常常会发现一些专业用语,比如:SATA,M.2和NVMe,PCIe 3.0,PCIe4.0等等,这些究竟有什么区别?本文将详细介绍它们之间的区别,以及选购指南。




1. SSD固态硬盘的介绍

1.1 SSD是什么?

SSD是Solid State Driver的英文简称,即固态硬盘。通常使用基于闪存的存储器来存储数据,因此没有活动部件(类似于唱片机的针头)。

1.2 SSD和HDD有什么区别

固态盘 (SSD) 具有比机械硬盘更快的读/写速度、更短的访问时间(更少的延迟),前期由于价格稍贵,因此未被广泛使用,如今随着技术的发展SSD已经变的没那么贵了。

机械硬盘 (HDD) 由于使用旋转的磁性介质来存储数据,可通过执行器臂(类似于电唱机)上的读/写头访问数据。与固态盘相比,它们的读写速度较慢,访问时间较长。




2. 影响SSD性能的重要参数有哪些?

在市面上有很多的SSD,各种品牌,各种型号,各种参数的都有。那么我们在挑选SSD的时候应该看哪些主要的参数呢?

2.1 容量大小(capabilities)

正如我们所知道的,一般分为128GB512GB1TB2TB4TB等等。

2.2 外观尺寸(form factor )

不同的外形之间不仅仅有物理上的区别。它们对应了硬盘如何连接到主板并与其通信,从而会影响它们对于数据传输的速度。
大体可以分为SATA 2.5英寸U.2 SSDmSATA SSD,以及最常看到的M.2 SSD




2.3 接口(Interface)

SSD中的接口相当于接口数据接收、发送的“容器”,它的性能强弱直接影响着数据传输的最大速率。可以看到SSD的接口大致有这么几种类型:PCIe、U.2、SATA、以及M.2

由于目前比较流行的接口是M.2SATA,因此比较了两者之间的速度。
版本理论速度
M.2 PCIe-47500MB/s
M.2 PCIe-33500 MB/s
SATA Express1969MB/s
SATA 3.0600MB/s
SATA 2.0300MB/s
SATA 1.0150MB/s

可以看到M.2的接口传输速度要远大于SATA,主要是由于两者的传输过程是不一样所导致的。

M.2的传输过程:硬盘-> CPU ->硬盘

SATA的传输过程:硬盘 -> 内存 -> CPU ->内存 -> 硬盘

可以看出M.2接口在传输过程中绕过了“内存”,所以会比SATA要快。




2.4 总线(Bus)

总线(Bus)就是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信线路,可以把它想象成高速公路。数据传输和交通运输的原理很类似,要想更快的传输数据,一定要选择最快的道路运行。
那么说到固态硬盘这边,其实就是CPU从哪条路获取硬盘中的资料。
一般来说会有SATAPCIe这么“两条道”,它们之间的区别就是传输速度的上限不同。
SATA虽然是接口的名字,但SATA也代表一种总线标准,速度上限为6 Gbps(约750 MB/s)。
PCIe是一种高速总线标准,目前M.2 SSD通常使用PCIe通道,能够提供比SATA快得多的传输速度。PCIe 3.0有4条通道时,速度可达32 Gbps(约4 GB/s),PCIe 4.0和5.0则更快。
从该图中也可以看出,SATA总线相当于“乡间小路”,而PCIe相当于一条“高速公路”。




2.5 协议(protocol)

另外,还有一个重要的指标就是协议。协议定义了如何在SSD与计算机之间传输和管理数据,不同的协议对应传输速度的不同。
data rates of m2/pcie/sata
AHCI(Advanced Host Controller Interface):一种老旧的协议,通常与SATA总线一起使用,速度较慢,主要用于传统的机械硬盘以及部分老旧SSD
NVMe(Non-Volatile Memory Express):一种为SSD特别设计的协议,通常与PCIe总线一起使用。它利用SSD的并行性,能显著提升数据读写速度,特别适合高性能应用。
正如之前所说,PCIe就是一条平坦的高速公路,而SSD中的协议相当于车的种类(跑车,一般车),跑车的速度肯定比轿车快。
采用NVMe协议的SSD就相当于跑车跑在这条平坦的高速公路上,至少能跑 3000MB/s
而其他协议的车(如:AHCI)尽管跑在PCIe的高速公路上,最多能跑 1500MB/s




3. 选购指南

在选购SSD时,不同类型的用户有不同的需求。以下是针对一般用户、游戏用户和专业用户的SSD选购指南。当然也要根据自己电脑所支持的接口,协议等因素来考虑。

3.1 一般用户/轻办公

对于一般人群以及轻办公用户来说,他们平时常用的功能就是:浏览网页、处理文档(Word,Excel,PPT等)、观看视频等。

容量建议:250GB – 500GB
推荐理由

  1. 性价比高:SATA SSD价格相对较低,能够显著提升系统的响应速度,比传统机械硬盘(HDD)快得多。
  2. 易于升级:多数老旧电脑和笔记本都支持SATA接口,更换为SSD后能明显改善性能。
  3. 品牌推荐三星860 EVOCrucial MX500

 

3.2 游戏用户

对于游戏用户来说,他们玩大型游戏、注重游戏加载速度和整体系统性能。

容量建议:500GB – 1TB

推荐理由

  1. 高速传输:NVMe SSD通过PCIe通道提供更快的数据读写速度,大幅减少游戏加载时间和场景切换的延迟。
  2. 未来升级:M.2接口的NVMe SSD更具扩展性,支持更高的速度和容量。
  3. 品牌推荐:三星970 EVO Plus、西部数据SN850




3.3 专业用户

对于视频编辑、3D建模、软件开发、数据分析等需要高性能和大量存储的专业工作者来说

容量建议:1TB – 2TB或更大

推荐理由:

  1. 极致性能:高性能NVMe SSD利用PCIe 4.0或更高版本的通道,能够提供超高的顺序和随机读写速度,适合大文件处理和多任务操作。
  2. 企业级稳定性:一些企业级NVMe SSD提供更高的耐久性和数据保护功能,适合需要长期稳定运行的专业环境。
  3. 品牌推荐:三星980 Pro、Western Digital Black SN850X、Intel Optane SSD(用于缓存和加速)。



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