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 嘉陵江 发表于: 2022-5-2 03:50:04|显示全部楼层|阅读模式

[2022年] 这是一个知识点:M.2 SSD硬盘的那些事儿

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源自:新浪众测
  相信你对NVMe这几个字母比较眼熟,对SATA也比较眼熟,还有M.2。今天就来分享一下个人对这些内容的认知,也就是对于目前M.2 SSD硬盘的相关知识。
一、M.2是什么?

  首先,M.2是一个接口,出现在笔记本、台式机上的插槽。M.2接口主要替代了mSATA接口。mSATA长这样:

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  在几年前的笔记本里出现,作为笔记本的主硬盘,有点是小,不占空间,可以让笔记本变得轻薄,最初是Intel为超极本而推广的。

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  形状和全高无线网卡一样,但是使用的接口不同,所以不能混插。但是mSATA仅只支持SATA3.0协议6Gb/s的理论传输速度使其无法适用于更多的场景,更跟不上SSD的性能发展。目前因为其小巧的特点,应用在了固态移动硬盘这个场景下。
  随之而来的则是Intel主推的M.2接口规范,相较于mSATA,M.2接口在传输带、容量、轻薄等方面都有更多的优势。所以也就逐渐从笔记本这种小空间内使用逐步走向在台式机也能使用的现象。

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  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 Gen3×4通道。其中Gen3是PCI-Expss的代数,类似于USB协议的USB1.0,USB2.0,USB 3.0。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 Gen3.0×4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。
  https://item.jd.com/100023635668.html
  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 3.0×4总线标准,但是采用PCI-Expss 3.0×4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。

  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 3.0×2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 3.0×2和PCI-Expss 3.0×4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 3.0×4目前已经进化到PCI-Expss 4.0×4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 3.0×4协议的话,目前主流的NVMe M.2 SSD都有点性能浪费的嫌疑。

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  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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