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这是一个知识点:M.2 SSD硬盘的那些事儿


时间:2022-05-01  来源:  作者:  点击次数:


相信大家对NVMe、SATA、M.2这几个字母都很熟悉,今天我就来分享一下我个人对这些内容的认识,也就是关于现在的M.2 SSD硬盘的知识。

00-1010首先,M.2是一个接口,出现在笔记本或者台式机上的一个插槽中。M.2接口主要替代mSATA接口。MSATA看起来是这样的:

这是一个知识点——M.2 SSD硬盘的那些事儿_新浪众测

几年前出现在笔记本上。作为笔记本的主硬盘,有点小,占用空间小,可以让笔记本变得轻薄。它最初是由英特尔为超极本推广的。

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和全高无线网卡外形一样,只是用了不同的接口,所以不能混用。但是mSATA只支持SATA3.0协议6Gb/s的理论传输速度,不适合更多的场景,跟不上SSD的性能发展。目前因为体积小,用在固态移动硬盘的场景。

然后是Intel推动的M.2接口规范。与mSATA相比,M.2接口在传输带宽、容量、轻薄等方面更具优势。所以逐渐从小空间的笔记本使用,走向桌面也可以使用的现象。

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o pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt">其次,M.2 SSD 共有三种规格尺寸,分别是42mm*22mm,60mm*22mm,80mm*22mm。其实也就是我们平时看到的硬盘上2242,2260,2280这个数字对应的意义。不同的长度可以容纳不同数量的闪存颗粒,因此也就可以达到不同的容量上限。目前我们常见的都是2280尺寸的。不过很多周边产品,比如硬盘盒,都会支持三种尺寸。

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再次,m.2接口有两种类型:Socket2(B key——ngff协议),Socket3(M Key——nvme协议)。其中Socket2支持SATA、PCI-E*2接口,最大速率可达到700MB/s,写入也能达到550MB/s。而Socket3可支持PCI-E *4接口,理论带宽可达4GB/s。上图中左1左2都支持NVMe协议,而右一则只支持SATA协议。因此,选购或者更新M.2 SSD的时候需要特别注意接口类型、支持协议、支持主板。

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所以M.2就是一个接口类型,与SATA、IDE是同一层次的概念,IDE接口基本已经看不到了,SATA是主流,M.2也已经在慢慢普及,而且速度相当快。

 

二、M.2 SSD支持什么协议?

相信即便不懂,你也听说过M.2 SSD支持SATA总线、PCI-E总线。在这个层面,SATA和PCI-E都是总线(通道标准),与主板上的物理接口不是同一个概念。

如果提到SATA3.0,你可能会有音箱,这个总线的传输速率极限是6Gb/s,也就是最大传输速度能达到600M/s。所以目前选购2.5in SSD的时候,宣传页面速度都是550M/s,毕竟传输是个损耗的事情,不可能达到理论标准,不过走SATA3.0总线的SSD已经发展到极限了,也就是550M/s的传输速度已经是SATA3.0的极限了,搜索一下基本所有商家的2.5in SSD都能够达到550M/s的传输速度。

所以即便是M.2接口的SSD,如果走的是SATA通道,不管你怎么测速,速度不可能超过6Gbps,换个角度,如果测试出来的速度低于6Gbps,应该就是走的SATA通道。

与SATA通道对应的另一个概念是PCI-E,也是一个通道概念,全称是PCI-Expss,目前主流的应该是PCI-Expss Gen3 x 4通道。其中Gen3是PCI-Expss的代数,类似于USB协议的USB1.0,USB2.0,USB3.0。而后面的 x 4则是在主板上插槽的尺寸大小了。

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目前主流的M.2 SSD都是PCI-Expss Gen3.0 x 4通道,如果是笔记本更换SSD的话,同样要搞清楚笔记本主板M.2插槽支持的通道版本。比如我之前没了解,给小米笔记本15 pro 2019款增加了一个aigo P2000 1T M.2 SSD,怎么测都达不到标称速度。于是去小米客服去咨询确认,才知道这款笔记本只支持PCI-Expss Gen2.0,所以只能达到这个通道标准下的速度。

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不同的尺寸对应不同的金手指长度,比如显卡接在PCI-Expe x 16上,提供更高效的数据传输。比如我用的品牌台式机,提供了M.2插槽,但是并不能识别NVMe,但是主板上有PCI-Expss x 1插口,闲置的M.2 SSD也只能退而求其次了,买了一款佳翼的转接口,将aigo P2000 512的速度降到了800Mb/s。

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佳翼(JEYI) NVMe转接卡PCIE转M.2转接卡全速M.2 Gen3满速扩展卡 SK1

那么问题来了,NVMe又是个什么鬼。

 

三、“M.2的驱动”

 

随便搜一下固态硬盘,目前主流的M.2 SSD都会跟着NVMe,这是个什么东西呢?

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NVMe,即NVM Expss,是一个逻辑设备接口规范,与AHCI是同一个层次的概念。它是与AHCI类似的、基于设备逻辑接口的总线传输协议规范(相当于通讯协议中的应用层),用于访问通过PCI Expss(PCIe)总线附加的非易失性存储器介质(例如采用闪存的固态硬盘驱动器),虽然理论上不一定要求 PCIe 总线协议。

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NVMe其实就是一种协议标准,是AHCI的进阶版,针对PCI-E总线SSD定制的一种高速协议。目前支持NVMe协议的M.2 SSD一定采用PCI-Expss 3.0 x 4总线标准,但是采用PCI-Expss 3.0 x 4总线标准的M.2 SSD并不一定支持NVMe协议。

 

四、可不要选错型号

概念太多了,所以特别容易选错。根据前文三部分的不同层次的概念,基本可以选定适合自己设备的M.2 SSD产品了。本文不涉及具体型号的推荐,只介绍能够使用的M.2 SSD固态硬盘的区分方式。

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首先,在M.2 SSD的插槽方面,分为了B Key 插槽和M Key插槽。区分方式比较细微:二者在针脚个数上有一定的区别。从上图可以明确看出。

B Key插槽支持Socket2,可以支持以下协议:PCI-Expss x 2、SATA。

M Key插槽支持Socket3,可以支持以下协议:PCI-Expss x 4、SATA。

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目前常见的M.2 SSD基本都是M key的。

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如果M.2 SSD的插口和插槽不对应,那就安装不上啦。

所以在安装方面分为两种情况:面向B Key的M.2插槽和面向M Key的M.2插槽。

1、面向B Key的M.2插槽

可以确定的是,M key的M.2 SSD是不可能装进去B Key的M.2的插槽的。

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此时又分为两种情况:B Key M.2 SSD支持哪个总线:

(1)如果支持SATA总线,则可以正常使用,但是速度不会超过SATA3.0总线的上限速度600M/s(实际应该是550M/s)。

(2)如果支持PCI-Expss x 2总线,还要看这个插槽是不是支持PCI-Expss x 2总线,如果只有SSD支持PCI-Expss x 2而差错不支持,则向下兼容SATA3.0;如果插槽也支持PCI-Expss x 2总线,则可以以PCI-Expss 3.0 x 2的速度运行,实际速度不会超过1000M/s。

2、面向M Key的M.2插槽

M Key的M.2插槽可以安装B Key M.2 SSD和M Key M.2 SSD。但是也会因为支持的协议不同而导致速度不同。

(1)B Key M.2 SSD安装在M Key M.2插槽上,根据SSD走的总线情况,可以达到SATA3.0(约600M/s上限)和PCI-Expss x 2(约1000M/s上限)的不同速度上限。

(2)M Key M.2 SSD安装在M Key M.2插槽上,可以走PCI-Expss 3.0 x 2和PCI-Expss 3.0 x 4通道。在这种情况下,SSD是否支持NVMe协议就成了影响速度上限的主要指标。如果SSD不支持NVMe协议的话,速度上限在1500M/s;如果SSD支持NVMe协议(目前主流的都支持,所以这个不用在购买时考虑),那就是现在各个厂家出售的各种产品了,从2000M/s到3500M/s,可多可多可以选择的呢。

 

当然全文提到的PCI-Expss 3.0 x 4目前已经进化到PCI-Expss 4.0 x 4通道了,速度四舍五入都可以10000M/s了,目前也适用于极客,因为想达到好看的速度要各个环节的设备都要支持,而且目前的应用场景也不是那么多,有钱人上。

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五、总结

其实目前选购M.2 SSD的主要问题还是在插槽这部分,旧笔记本更新M.2 SSD的时候不太容易找到相关信息,找客服也不一定能够问得出来。M Key M.2插槽不支持PCI-Expss 3.0 x 4协议的话,目前主流的NVMe M.2 SSD都有点性能浪费的嫌疑。

这是一个知识点——M.2 SSD硬盘的那些事儿_新浪众测

支持NVMe 协议的M.2 SSD拿来DIY移动硬盘也有点浪费材料,因为USB 3.0 Gen2最高支持10Gbps,大约是1000M/s的传输速度,目前支持M.2 SSD的硬盘盒也基本上是10Gbps,雷电接口的又太贵了。不过想体验超过极速u盘(比如我之前测过的闪迪cz880,雷克沙P30等)的传输速度,自己DIY一个M.2 SSD移动固态硬盘也不是不可以。

总的来说,M.2 SSD的选购需要先弄清楚自己的设备支持的各种协议以及物理插口,再进行选购。

感谢耐心观看,希望以上内容能够对你的选购有所帮助。非从业者,内容难免有所出入,如有错误烦请评论指出,如有未表述清楚的地方也请评论区讨论。谢谢。


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