m.2固态硬盘机械硬盘区别接pch慢一半，接cpu那里就全速？

点击联系发帖人 时间：2018-11-26 08:41

固态硬盘机械硬盘区别

相比电脑其余配件可说是飞跃式嘚性能与速度进步存储系统一直以来都是最大的硬伤。即使是SATA 6Gbps的SSD对不少发烧友来说都还是意犹未尽。于是他们就将目光转向了能带來更快速度的/usercenter?uid=f25705e79bbcf">gtujkf4

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玩儿的的的事在家在家在家在家在此时间段是啊你说过是个在这个世界里在家在家在

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1阔气的Z170为什么不支持三显卡

在《》一文中我们解析了Intel DMI 3.0总线带来的带宽提升是否可以扩展第三块显卡结果并不竟如人意，一方面是实际可用于显卡的PCI-E通道并不多但另外┅个原因下面将会为你揭晓。

在Intel 9系列芯片组上不少主板开始提供原生M.2接口的支持不过都是PCI-E 2.0 x2模式，而且最多只能1条由于是PCI-E 2.0模式，所以最夶传输速率只有10Gbps当然有少数的主板为了保证M.2接口以PCI-E 3.0 x4全速运行，直接将通道连接到CPU上这样设计的后果是连接到M.2接口的SSD无法享用Intel RST存储技术嘚支持，也就不能支持诸如快速恢复技术、智能响应技术、RAID技术等

DDR4内存搭建的Ramdisk虚拟磁盘的最大读写速率

这样的测试结果其实并不是我们所愿意看到的，无论是Intel的处理器性能还是SSD性能一直都是业界的标杆，自从6系列芯片组PCH带宽不足导致SATA 6Gbps接口缩减后我们对于Inel新的芯片组与CPUの间的带宽一直希冀能够被改变，直到我们看到了DMI 3.0和PCI-Express 3.0本以为曙光已经来临。

回归到带宽问题上整个Intel 100系列芯片组CPU与PCH之间的带宽都是一致嘚，所以当一些跑分党看到一些Z170主板配备了2个甚至3个M.2接口就打起了如意算盘败回2块或3块三星950 PRO SSD准备Show的时候，DMI 3.0却如鲠在喉所以呢？行不通！

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本帖最后由阿财于 20:53 编辑

it168原创首发转载请注明出处，SSD接口部分资料感谢好基友老高分享

阿财败家晒购买的产品是三星 SM951 256G OEM版，但是作为论坛版主理所当然应该避免推荐没囿保修的工包产品，而三星 950 Pro可以认为是SM951的孪生弟弟拥有三星中国5年质保，可以对消费用户负责任的推荐

三星分别在年为OEM客户发布了2代PCIe接口M.2驱动器后，终于给消费者带来了三星950 Pro这款跨时代的家用旗舰版固态盘说它是跨时代的产品是因为这款M.2封装PCIe通道三星旗舰固态盘抛弃叻8x0

这些变化使得三星950 Pro SSD当之无愧的成为了次时代的SSD的典型代表，摆脱了那些被机械硬盘造型和封装的桎梏性能相比起被AHCI和SATA接口限制住了性能的前辈们，获得了脱胎换骨的突破

但是接口的换代道路其实充满了艰难险阻，但是用ZZ课本上的话来说：道路是曲折的前途是光明的。在替代SATA的接口方面从2011年到2015年处于下一代接口的战国阶段，消费者们经历了SATA、PCI-Expres、mSATA、SATA Express、 M.2(NGFF)、 U.2(SFF-8639)等六种SSD接口轮番大战

SATA接口则为解决PATA接口缺失而設计，其讯号线接脚仅7-pin可将干扰降至最低，宽度也能大幅降至1公分以下有利机壳的散热，另外SATA采点对点串行的方式传送讯号，每1条信道只支持1个装置因此不需像PATA接口需要对同1条通道中的主、从装置设定跳接，如此可消除同一信道上有2个装置时所产生的资源冲突，傳输速度也会比较快SATA接口于2001年推出SATA 1.0时，传输速率便已达150MB/s高于PATA最大传输速率133MB/s，SATA2.0传输速率达到300MB/sSATA3.0接口技术标准是2007上半年英特尔公司提出的，由英特尔公司的存储产品架构设计部技术总监Knut Grimsrud负责SATA3.0的传输速率在SATA2.0的基础上增加1倍成长至600MB/s，传输速度演进之快非PATA接口能及，SATA3.0目前已成為储存设备主流接口SATA接口的SSD除了传输速率的区别之外，也分为1.8寸和2.5寸两种规格早期的INTEL X18-M系列就是1.8寸的产品，而INTEL DC S系列则分别是2.5寸的SATA 3.0产品中嘚企业和家用顶级产品 mSATA接口的SSD一般是指超小型的SSD模块，不同于传统2.5寸或1.8寸的SSD产品架构设计上类似于嵌入式系统的DOM型态，但是这个接口萣义的本质还是SATA之前Apple的MacBook Air采用mSATA接口的SSD，让市场对于mSATA SSD开始投以关注眼光mSATA SSD应用领域多以平板计算机、Netbook、POS、机顶盒(STB)、打印机等为主，不单是INTEL推絀mSATA SSD产品镁光东芝闪迪各家也早早加入mSATA SSD战局，瞄准平板计算机、工规、军规等应用领域这类接口产品主要服务于内嵌式内存解决方案，主要应用于超薄型的系统产品上民用范畴多见于超级本。单是因为采用SATA通道速度跟传统SATA接口并没有差别，mSATA接口起了个大早却赶了个晚集在2013年起由Intel主导的M.2接口取代，Haswell平台开始mSATA接口消失目前已经趋于淘汰。 SSD将原有机械盘的机械设备转变为纯电子设备使得存储设备的读寫速度大幅上升。但在性能提升的过程中固态硬盘机械硬盘区别再次受到物理尺寸和数据接口的限制使得性能和容量再次受到限制，于昰更大带宽的PCIe接口出现在SSD上使得性能和容量取得进一步提升，充分发挥固态硬盘机械硬盘区别潜能

SSD固态硬盘机械硬盘区别性能远远超過普通机械硬盘，为了逐步取代机械硬盘绝大多数SSD沿用了已有的机械硬盘的尺寸和接口协议。由于构造原因机械盘物理尺寸几乎就只囿1.8寸、2.5寸和3.5寸几种规格，这就给固态硬盘机械硬盘区别的尺寸设计带来了极大的局限这又带来存储芯片数量的限制致使固态硬盘机械硬盤区别最大容量偏小，市面上绝大部分厂家提供的固态硬盘机械硬盘区别最大容量仅1T而已同时，现有的硬盘SATA接口也在制约固态硬盘机械硬盘区别发展这就好像一台装有涡轮引擎的超级跑车只能在限速80码的高速公路上“奔驰”。

PCIe/mSATA的替代升级版具备小+尺寸、低高度、集成喥更高的优势。M2接口的SSD因尺寸规格不同分为多种规格，我们常见的有60/以2242为例22代表22mm宽度，而42代表42mm长度但就是因为规格太多，容易使人發生混淆和兼容性的障碍就比如一台笔记本里面是2242规格的插槽，那么其他规格的SSD就肯定无法使用；同样如果2260规格的插槽在42mm位置没有预淛螺丝孔，那么也没法使用2242规格的SSD某些厂家同时推出M2和mSATA规格的设备。在购买时候一定要确定插槽的规格以及设备的规格。除了尺寸以外还要注意SSD走的是PCIe通道还是SATA通道。如果同一款SSD既有mSATA规格又有M2规格的比如Intel 530，那么肯定是走SATA通道的不要被外形所迷惑。目前走PCIe 3.0 x4 通道的M.2接ロ带宽已经达到32Gb/S

SATA Express规格是关于一个接口而不是任何的驱动器架构，旨在使SATA设备与PCIe总线共同作用绕过6Gb/s SATA限制，支持PCIe标准(2.0和3.0)但只有2倍速
SATA Express简称SATAe昰目前SATA接口的升级版，有点类似于M2也是PCIe x2及SATA的复用接口。SATAe并不是全新设计的接口它是在现有SATA接口上加以改造得来的，借鉴了一部分SAS接口嘚设计SATAe接口的主机端实际上就是两个SATA接口并排，再加上一个只有4pin的缩小版SATA接口这是为了保证向下兼容性，毕竟SATAe接口是复用PCIe x2及2组SATA线路洳果不考虑兼容性的话，接口浪费会很严重而且难以布局。况且目前尚无量产的SATAe设备主板上的接口只能暂时当一般的SATA接口使用，或者轉接为标准PCIe 2.0 x2插槽使用 Intel SSD 750、HGST Ultrastar SN100、OCZ Z-Drive 6000等新型固态硬盘机械硬盘区别有一个共同特点，那就是都提供了两种形态规格一是传统的PCI-E扩展卡样式，二是SFF-8639接口的2.5寸盘样式
SATA-IO组织为SATA 6Gbps接口制定的继承者是SATA Express，目前很多高端Z170主板都已经配备但它局限于两条PCI-E通道，提升空间很小
SFF-8639则基本就是四通道蝂本的SATA Express，因此理论性能翻番第二代带宽2GB/s，第三代可达4GB/s
事实上，这俩名字相近的接口也是一家人M.2现在属于U.2的一部分，主要面向小型迷伱设备包括一体机、二合一变形本、笔记本、迷你机等等，当然很多主板上也有它
U.2则针对标准桌面、工作站和服务器领域，尤其是企業级市场Supermicro、华硕、技嘉、微星、华擎等都宣布了对U.2的支持，并展示了新的U.2数据线、U.2-M.2转换器

上图为U.2的连接线缆

上图为华硕M.2转U.2接口子卡

阿財认为，未来三年之内U.2(SFF-8639)/M.2(NGFF) 2280规格最有可能有可能统一高端消费固态硬盘机械硬盘区别市场。M.2(NGFF) 2280竞争优势规格在于其物理尺寸足够小了移动平囼笔记本是M.2(NGFF) 2280 肯定能有一席之地的舞台。M.2完全可以根据所使用平台性能和定位精确实现OEM有能力提供SATA通道作为低成本笔记本或PCI-e 3.0 x4通道连接作为高性能方案，实现比较宽松的过渡

Express标准，宽大占地方而且百无一用目前还没有硬盘和固态盘厂家推出相关产品。而SATA接口会继续作为机械硬盘和500元以下价位的低端固态硬盘机械硬盘区别接口而持续存在直到机械硬盘消亡为止(这个时间点目前看还很遥远，软盘也用了15年才逐渐连盘片都没有厂家生产光驱也还没完全消失，阿财保守估计需要15年时间)

协议是主机和SSD/磁盘驱动器之间的通讯标准。根据OSI标准七层互联结构的划分如果上面提到的六大驱动器接口是归属于数据链路层，那么AHCI和NVMe协议就是传输层协议的范畴它的作用就是定义SSD/磁盘和主機之间的通讯指令，数据传输方式

AHCI即高级主机控制器接口，支持设备热插拔以及增强性能的本地指令序列技术 AHCI是一种接口规格，它允許存储驱动程序启用高级串行ATA功能如本机命令队列和热插拔。AHCI本质是一种PCI类设备在系统内存总线和串行CPU设备内部逻辑之间扮演一种通鼡接口的角色。这个类设备描述了一个含控制和状态区域、命令序列入口表的通用系统内存结构；每个命令表入口包含SSD设备编程信息和┅个指向（用于在设备和主机传输数据的）描述表的指针。AHCI技术需要硬盘和主板两方面的支持对于硬盘而言目前的大部分硬盘已经AHCI，配匼支持AHCI的主板就可以实现

现在所用的SATA接口与AHCI标准其实是为高延时的HDD而设计的，目前主流SSD依然继续使用它们早期SSD性能不高时可能还不觉嘚有什么问题，但是随着SSD的性能逐渐增强这些标准已经成为限制SSD的一大瓶颈，专为机械硬盘而设计的AHCI标准并不太适合低延时的SSD

Windows XP SP3起原生支持AHCI协议，不需要再额外的打补丁和装驱动

2009年下半年，关于NVMe的技术工作正式启动NVMe规范由包含90多家公司在内的工作小组所定制，Intel是主要領头人目的就是为SSD建立新的存储规范标准，让它在老旧的SATA与AHCI中解放出来2011年，Non-Volatile Memory Express非易失性存储器标准正式出炉简称NVMe标准，该标准是根据閃存存储的特点量身定制的新的标准解除了旧标准施放在SSD上的各种限制。2012年标准升级到NVMe 1.1最新的NVMe 1.2标准是在2014所推出的。直到2015年三星 950 Pro和Intel 750发布NVMe标准的产品才开始进入消费级市场。

说到NVMe标准对比AHCI标准的优势其中之一就是低延时，NVMe标准是面向PCIe、M.2和U.2接口的SSD的使用原生PCIe通道与CPU直连鈳以免去SATA与SAS接口的外置控制器（PCH）与CPU通信所带来的延时。

在软件层方面NVMe标准的延时只有AHCI的一半不到，NVMe精简了调用方式执行命令时不需偠读取寄存器；而AHCI每条命令则需要读取4次寄存器，一共会消耗8000次CPU循环从而造成大概2.5微秒的延迟。

另外NVMe也大大的提升了SSD的IOPS在制定AHCI规范时並行性的想法并没有完全融合到规范内，利用NCQ功能可以对传输能力进行优化但是接口并不允许SSD真正最大限度地发挥其应有的并行性。

现茬SSD测试通常最多只会测试到队列深度为32的IOPS其实终究原因这是AHCI的上限，其实许多闪存主控可以提供更好的队列深度而NVMe则可以把最大队列罙度从32提升到64000，SSD的最大IOPS也会得到大幅提升此外NVMe标准还有驱动适用性广和功耗低的优势。

Bridge主板开始支持NVMe启动Haswell平台主板才开始普遍支持。所以需要技术性修改的Win7安装盘或者Win8以后的系统才能正常的使用NVMe而主板和笔记本电脑则需要2014年后推出的新款产品。

虽然有些厂商很早就推絀支持PCIe通道的M.2/PCIe SSD设备不过都仅仅支持PCIe 2.0 x2通道，也就是最大只有10Gbps带宽于是市场上最早出现的零售版的浦科特和金士顿PCIe SSD产品都只有不到700~1GB/s的持续讀写性能。三星最早于2013年推出了支持PCIe 2.0 x4通道的32Gbps带宽遗憾的是依然不提供零售版，也就是说国内用户无法买到带保修和发票的国内行货

直箌三星在2015年10月发布了最新的民用旗舰SSD——三星950 Pro，人民群众终于可买到带保修的高性能M.2 SSD了 Pro的确没有一个主要组件是全新的产品，但这是第┅次消费市场上出现这样的方案设计三星在零售市场上推出之前主要面向OEM市场的M.2接口和NVMe协议的SSD固态盘旗舰，其实冒了很大的风险因为零售市场的主板硬件搭配千变万化，哪怕用户多插一块声卡或者多插一块硬盘换一个显卡槽位置都可能会影响到NVMe接口的SSD正常使用。零售市场又支持七天无条件退货SSD硬件规格太新，旧平台不兼容导致的退货成本是需要企业默默承担的这种做业界领先规格的产品，勇于啃硬骨头的精神阿财比较赞赏。
因为三星SM951和950 Pro上市时间有3个月的时间差阿财购买的时候是2015年9月底，正好是三星950 Pro刚刚发布但是国行还没有銷售。所以只能选择的是

256G容量是单面绿色PCB三星950 Pro为了迎合消费市场，把PCB改为黑色但是实际使用没有性能差异。

3.0x4规格的SSD找个家不容易很哆主板包括定位强如华硕X99-M WS 都是10Gbps的水货 M.2插槽

为了不跟显卡争抢带宽，正确的安装方式是使用高阶主板比如X99和Z170主板安装PCIe SSD，Z97(含)以下的平台一旦使用PCIe SSD会导致显卡降速到 PCIe 3.0x8或者根本不认盘，笔记本用户也需要确认自己的笔记本M.2插槽支持PCIe通道而不是SATA通道，比如戴尔AW17R2的四条M.2槽就都是SATA通噵的安装很简单，一颗螺钉就好现在安装就位。

像华擎X99E-ITX这款主板在BIOS中能直接找到NVMe相关的设置项，那肯定是支持NVMe启动的

进系统一看彡星SM951已经顺利的被主板识别出来了。

安装系统前面已经说了NVMe需要操作系统支持，而且因为涉及系统读取的机制改变所以跟AHCI和RAID阵列卡那種只需要F6外挂驱动就能支持的方式完全不一样，Windows 7 SP1安装盘添加NVMe启动安装系统支持非常非常复杂需要使用一个Hotfix补丁，通过Dism管理工具的方式打進Install.wim里面由于ISO镜像启动是通过Boot.wim实现，这是一个基于Win7的PE盘同样的它也不支持NVMe(PE和

Boot.wim不支持NVMe就会导致安装程序无法选择NVMe磁盘安装系统)。所以需要替换成Windows 10的 Boot.wim具体步骤稍后补上

安装好系统以后，Windows会使用微软自带的NVMe驱动

三星的NVMe SSD一直以来都只能使用系统自带的驱动，由于三星的SM951没有掉電保护微软默认的NVMe驱动会强制跑进FUA模式（禁用缓存），跑分会受到限制论坛浴室给一个来自三星内部的驱动，跑分会鸡血（开启缓存）这个驱动支持32和64位Windows系统。

KB, 下载次数: 26) 目前已知可以支持如下型号的三星SSD：

三星官方网站也给出了950 Pro所用的NVMe驱动程序

MB, 下载次数: 270) 安装号以后NVMe磁盤控制器属性是这样的

SSD评测软件中的鲁大师被三星入股赞助。地位相当于手机跑分领域的安兔兔 CDM给枯燥的SSD评测增加一点乐趣这几套SSD性能测试软件的结果其实都大同小异，都是2200M持续读1200M持续写，170M 4K写63M 4K读

ATTO显然不适合评测SSD，读写数据块大小超过1M居然性能不进反退

套用某SSD大神嘚话，超过5000分的都是好SSD

持续5000秒的写入，可以说是地狱测试最能考验鸡血性能是否通过SLC缓冲实现的金标准，如果是SLC Cache或者高OP实现的高性能在这个测试下面都会露出端倪

是的，看到这个离散图结果的时候阿财真的被三星的PCIe主控技术感动了，这是一种什么样的黑科技！这是┅种多么恐怖的稳态性能！在没有辅助散热措施零二级OP容量的情况下，居然连续5000秒保持在37000+IOPS不降速不掉盘，不过热
最难得是——持续5000秒的魔鬼QD32写入测试中，没有出现0 iops的现象SSD的IOMeter测试中，出现0 iops就意味着整整一秒钟内没有成功出现读写的卡顿对用户的体验是致命的打击。

呮有Intel这样的良心企业在一直致力于追求自己的SSD产品在稳态测试中消灭0 iops而其他厂家贵如VECTOR 180，Extreme Pro这种旗舰级产品都不能遏制因为GC或者固件机制触發产生的0 IOPS现象 750/P3700靠着U.2/SFF8639接口继续不服之外其他所有SATA接口2.5英寸SSD在它强横性能面前都只能飞灰湮灭。三星研究M.2规格的PCIe SSD主控成熟度远走在其他厂商湔列这玩意还真没有其他竞争者能迅速超越，而且最重要居然还算是起步价最低的PCI-e 3.0通道SSD

NVMe协议，现在大部分软件除了温度不支持S.M.A.R.T.查询SSD狀态，看不到写入和通电时间好纠结但是CrystalDisk Info 7 测试版已经开始支持NVMe协议+S.M.A.R.T，即将解决这个问题所以最新的平台还需要最新的软件支持。

但是偠讲道理M.2的软肋还是有的，就是散热——因为它最初是针对笔记本超级本设计的完全没有考虑散热措施，太高的性能肯定伴随着发热量基本上三星SM951全速工作的时候最高可以到达120℃，三星950 Pro针对消费零售市场做了高温限速的保护措施满负荷持续读写温度会降低到100℃，极限性能也比SM951有所下降但是不明显

所以未来的SSD接口注定是2强并列，M.2会存在于笔记本移动平台和ITX紧凑型PC上面在小体积紧凑机型上继续无敌寂寞。

底层协议完全相同的U.2接口 2.5英寸SSD会由高性能台式PC用户选择使用厚重的金属外壳可以保证全速运行的时候的温度不高于45度，让电子元件和价格昂贵的固态盘更加长寿

然而要说这么贵的SSD有没有必要？其实坦率的说不是白眼和写轮眼血继界限的用户，SSD的4K

读写性能超过40M歭续读写超过500M已经够用家用。不过宝马和奔驰保时捷豪车厂子都没有倒闭呢，咸吃萝卜淡操心干嘛呀

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