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近幾年固態(tài)硬盤發(fā)展迅速，隨著固態(tài)硬盤生產(chǎn)工藝以及用戶對(duì)讀寫速度的追求，越來越多的中高端SSD開始選擇PCI-E接口來進(jìn)行SSD與主板的對(duì)接。在本篇文章中筆者將詳細(xì)介紹SATA通道與PCI-E通道固態(tài)硬盤的優(yōu)缺點(diǎn)，讓大家在裝機(jī)選擇固態(tài)硬盤時(shí)做到心中有數(shù)，按需購(gòu)買。 那么為什么固態(tài)硬盤要舍棄SATA 3.0接口而要采用PCI-E接口呢？我們先來了解一下兩種接口硬盤的工作原理：在傳統(tǒng)SATA硬盤中，當(dāng)我們進(jìn)行數(shù)據(jù)操作時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)先從硬盤讀取到內(nèi)存，再將數(shù)據(jù)提取至CPU內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算后寫入內(nèi)存，存儲(chǔ)至硬盤中；而PCI-E就不一樣了，數(shù)據(jù)直接通過總線與CPU直連，接近最大的傳輸速度，最大的數(shù)據(jù)量，省去了內(nèi)存調(diào)用硬盤的過程。簡(jiǎn)單的說，我們可以把兩種通道理解成兩輛相同的汽車，PCI-E通道的汽車就像是在高速上行駛，而SATA通道的汽車就像是在崎嶇山路上行駛，你說哪個(gè)速度快？
從上圖中我們可以看到，目前主流的SATA 3.0通道的最大傳輸速度為6Gbps，實(shí)際速度最大為560MB/s，SATA通道已經(jīng)無法滿足固態(tài)硬盤日益增長(zhǎng)的讀寫速度，所以PCI-E固態(tài)硬盤應(yīng)運(yùn)而生。 但是有些讀者可能有疑問，為什么我的固態(tài)硬盤是M.2接口的，但是速度并不快呢？M.2最初叫做NGFF，全名是Next Generation Form Factor。這個(gè)接口很特殊，同時(shí)支持SATA和PCI-E兩個(gè)通道，很容易讓人誤解。其實(shí)并不是所有的M.2固態(tài)硬盤讀寫速度都很快，如果是采用SATA通道的M.2接口固態(tài)硬盤，讀寫速度不會(huì)超過550MB/s。還要注意的是，主板廠商的M.2接口有的選擇了CPU原生的PCI-E通道，有的是通過PCH南橋擴(kuò)展出來的，這可能對(duì)固態(tài)硬盤的速度產(chǎn)生影響。 說完接口，我們?cè)賮砹膬煞N固態(tài)硬盤的協(xié)議。就好像IDE總要走到頭，AHCI似乎也出現(xiàn)了瓶頸?，F(xiàn)在所用的SATA接口與AHCI標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)是為高延時(shí)的機(jī)械硬盤而設(shè)計(jì)的，目前主流固態(tài)硬盤依然繼續(xù)使用它們，早期固態(tài)硬盤性能不高時(shí)可能還不覺得有什么問題，但是隨著固態(tài)硬盤的性能逐漸增強(qiáng)，這些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為限制固態(tài)硬盤的一大瓶頸，專為機(jī)械硬盤而設(shè)計(jì)的AHCI標(biāo)準(zhǔn)并不太適合低延時(shí)的固態(tài)硬盤。
NVMe的一大優(yōu)勢(shì)就是低延遲。這主要是因?yàn)榱骶€型的存儲(chǔ)堆棧，NVMe無需讀取寄存器就可以發(fā)出命令。AHCI的每個(gè)命令都需要讀取4個(gè)不可緩存寄存器，從而導(dǎo)致大約2.5μs的額外延遲。低延時(shí)和良好的并行性的優(yōu)勢(shì)就是可以讓SSD的隨機(jī)性能得到大幅度提升，在任何隊(duì)列深度下都能發(fā)揮出極佳的速度。 NVMe對(duì)固態(tài)硬盤的IOPS性能提升也比較大。因?yàn)樵谥贫ˋHCI規(guī)范時(shí)，并行性的想法沒有完全加入到規(guī)范內(nèi)，利用NCQ功能可以對(duì)傳輸能力進(jìn)行優(yōu)化，但是接口并不允許SSD真正最大限度地發(fā)揮其應(yīng)有的并行性。此外，對(duì)于移動(dòng)設(shè)備用戶來言，使用NVMe存儲(chǔ)設(shè)備可以對(duì)電池續(xù)行起到很大幫助。NVMe加入了自動(dòng)功耗狀態(tài)切換和動(dòng)態(tài)能耗管理功能，設(shè)備從能耗狀態(tài)0閑置50ms后可以迅速切換到能耗狀態(tài)1，在500ms閑置后又會(huì)進(jìn)入能耗更低的狀態(tài)2。雖然切換能耗狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生短暫延遲，但閑置時(shí)這兩種狀態(tài)下的功耗可以控制在非常低的水平，因此在能耗管理上，相比起主流的SATA接口固態(tài)硬盤也擁有較大優(yōu)勢(shì)。 下面我們看一下兩種固態(tài)硬盤速度對(duì)比：
兩者的AS SSD跑分速度差距明顯，無論是連續(xù)讀寫、還是4K測(cè)試，PCI-E固態(tài)硬盤都遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先SATA固態(tài)硬盤，綜合得分PCI-E固態(tài)硬盤高出SATA固態(tài)硬盤三倍有余。 說了這么多，有些讀者可能有些迷糊，為了幫助大家理解，筆者將各種接口以及速度對(duì)比繪制成表格，這樣就可以一目了然。
雖然PCI-E固態(tài)硬盤有諸多好處，但也不是每個(gè)人都適合。PCI-E固態(tài)硬盤由于閃存顆粒和主控品質(zhì)問題，總體成本較高。相比傳統(tǒng)SATA固態(tài)硬盤價(jià)格貴很多，比如500GB SATA固態(tài)硬盤價(jià)格大概在六七百元，而同容量的PCI-E固態(tài)硬盤價(jià)格至少2000元以上。另外，由于PCI-E會(huì)占用總線通道，入門以及中端平臺(tái)CPU通道數(shù)較少，都不太適合添加PCI-E固態(tài)硬盤，只有Z170，或者是X79、X99這樣頂級(jí)平臺(tái)，才可以完全發(fā)揮PCI-E固態(tài)硬盤的性能。對(duì)于雙顯卡用戶，采用PCI-E固態(tài)硬盤會(huì)對(duì)顯卡性能造成一些影響，不過影響不大?？偟膩碚f，如果你是一個(gè)不差錢的土豪，那么就選PCI-E固態(tài)硬盤吧！但如果你的整體平臺(tái)屬于中低端，選一款普通的SATA固態(tài)硬盤也就足夠了。 |
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