SATA 与 NVMe SSD

如果您正在为您的计算机寻找 SSD,您将面临各种选择。 其中一些比较简单,比如容量和你愿意花多少钱。 对于不熟悉该技术的人来说,有些选项可能不太容易理解。 SATA 与 NVMe 是其中一种选择。 这些名称并不能真正解释它们的优点或它们中的任何一个的好处。

SATA

我们最近深入研究了 SATA。 SATA 从技术上讲有两个部分,一个逻辑总线和一个物理连接器。 物理 SATA 连接器仅用于 SATA 存储设备,尽管这些设备可以是 HDD 或 SSD。 SATA 驱动器采用 3.5 英寸或 2.5 英寸格式。 HDD 通常使用 3.5 英寸格式来获得额外空间。 SSD 需要的空间非常小。 所以通常使用2.5英寸的格式。 这些仍然可以安装在 3.5 英寸驱动器托架中,但可能需要适配器。 此外,某些适配器允许您在一个 3.5 英寸驱动器托架中安装两个 2.5 英寸驱动器,以提高存储密度。

SATA 通信总线共有三代。 每一个都是上一代带宽的两倍。 除非您正在处理旧计算机,否则无论怎样您都不会支持 NVMe SSD。 您将可以访问 SATA III 总线。 SATA III 总线提供高达 6Gbs 或 600MBs 的带宽。 这比它设计用于连接的 HDD 的传输速度要快得多。 SSD 受到限制,通常以 550MB 左右的传输速度达到峰值。 SSD 速度和最大带宽差异是由信令开销引起的。

也可以获得 M.2 格式的 SATA SSD。 外形尺寸是 M.2 SATA SSD 和 2.5 英寸 SATA SSD 之间的唯一区别。 它们仍然具有相同的 600MB 带宽限制。 使用相同的 SATA 总线进行通信。

NVMe

NVMe 是一种较新的接口规范。 专为充分利用 SSD 的架构性能而设计。 它在 2012 年被标准化,以提供一种更快、更低延迟的方式将 SSD 连接到计算机。 第一个 NVMe 驱动器于 2013 年发布,提供 3GB 读取速度,比 SATA 允许的速度快 6 倍。 自 2014 年以来,NVMe SSD 已开始商用。

NVMe 在技术上不是像 SATA 那样的通信总线。 PCIe 总线实际上是用来传输数据的。 通常,四个 PCIe 通道用于 SSD,尽管有些使用八个。 NVMe SSD 提供的确切速度取决于分配的 PCIe 通道数量和这些通道的 PCIe 代数。 假设标准 4 通道,PCIe Gen 3 提供 4GB 带宽。 与 SATA 一样,每一代提供的带宽是上一代的两倍。 第 4 代在四个通道上提供 8GB,而第 5 代提供 16GB。 然而,PCIe Gen 5 才刚刚被采用,因为它获得了硬件支持。

NVMe SSD 可以使用三个标准连接器。 U.2 在商业市场上是一个相对不受欢迎的选择,尽管它在数据中心中得到了更多的使用。 U.2 SSD 最多可使用四个 PCIe 通道和 2.5 英寸驱动器外形尺寸。 AIC 或附加卡是插入主板上 PCIe 插槽的其他替代品,如显卡。

其他用途

AIC SSD 最多可以使用 16 个 PCIe 通道。 但是,大多数只使用四个,有些使用八个。 NVMe SSD 主要使用 M.2 连接器和外形尺寸。 M.2 SSD 仅限于 4 个通道,如 U.2 驱动器。 实际的 SSD 本身通常与主板平面平行放置,使 M.2 的空间效率极高。

一些 M.2 SSD 可以使用 SATA 总线而不是 NVMe 的事实令人困惑。 然而,这些端口以及 SSD 具有不同的切割“键”,指示它们使用哪种协议。 M.2 SATA 端口与 NVMe SSD 不兼容。 一些 AIC 可用,但它们本身实际上并不提供任何存储。 相反,他们将 16 个 PCIe 通道分成四个板载 M.2 插槽,这些插槽需要被填充。

如果 NVMe 更快,你为什么要买 SATA SSD?

实际上,如果您可以直接在 NVMe SSD 和 SATA 之间进行选择,那是很容易的。 相同容量的价格差异通常很小,而性能差距很大。 问题是 PCIe 总线。 大多数商用 CPU 总共提供 20 个可用的 PCIe 通道。 GPU 通常占用 16 个通道,只为一个 NVMe SSD 留下足够的 PCIe 通道。

一些主板提供多个连接到 PCIe 总线的 M.2 插槽,但这并不总是发生。 当它发生时,它通常连接到芯片组而不是直接连接到 CPU。 这确实会增加延迟,并意味着可用带宽与所有其他 IO 设备共享,包括 USB 和 SATA。

假设您的系统中没有专用 GPU,而只使用集成显卡。 在这种情况下,您将拥有更多可用的 PCIe 通道。 您可能需要找到提供 M.2 插槽或直接提供存储的 AIC 以利用它们。 您还可以将专用 GPU 设置为使用 8 个通道而不是 16 个通道。 这为 NVMe SSD 腾出了更多空间。 但是,这可能会导致 GPU 性能下降。

其他选择

另一种选择是使用 SATA SSD。 它们没有那么快,但仍然比 HDD 快,而且比以前便宜得多。 主板通常还提供大量用于连接的 SATA 端口。 因此,您通常可以毫无问题地连接相当多的 SATA SSD。

在同时拥有 SATA 和 NVMe SSD 的设置中,通常最好确保任何对速度特别敏感的内容都存储在速度更快的 NVMe SSD 上。 为了 example,操作系统、高分辨率视频文件和视频游戏都受益于更快的连接。 速度敏感度较低的文件(例如文档和照片)可以保存在 SATA 驱动器上,因为较慢的读取和写入速度不会对性能产生太大影响。

结论

NVMe SSD 在所有方面都优于 SATA SSD。 SATA SSD 有一个很小但不是特别显着的价格优势。 但是,通过购买 HDD 可以更进一步。 现代计算机中 SATA SSD 的主要用例是添加无法通过 NVMe 提供的存储空间。 这是由于 PCIe 通道和物理连接器的数量有限。

SATA SSD 在较旧的计算机中也能很好地工作。 假设操作系统存在 SSD 驱动程序,它们可以胜过 HDD 并为旧系统注入新的活力。 将操作系统安装在 SSD 上可以显着减少启动时间。 SATA SSD 肯定有自己的位置,但主要是在 NVMe 不可用的情况下。