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PCI-E和SATA SSD哪个好?固态硬盘PCI-E和sata的区别

 关注过ssd固态硬盘的朋友应该都知道 ,现在的固态硬盘分为PCI-E与SATA两种类型,一般来说,PCI-E的速度要比SATA快很多,同时价格也更高。那么作为一名普通用户来说 ,我们到底是选择速度更快的PCI-E还是性价比更高的SATA固态硬盘呢 ?PCI-E和SATA的区别是什么?
PCI-E和SATA SSD哪个好
 一、PCI-E和SATA的区别
 
       为什么说PCI-E的速度比SATA快呢?我们先来了解一下两种接口硬盘的工作原理:在传统SATA硬盘中,当我们进行数据操作时,数据会先从硬盘读取到内存,再将数据提取至CPU内部进行计算,计算后写入内存,存储至硬盘中;而PCI-E就不一样了,数据直接通过总线与CPU直连 ,接近最大的传输速度,最大的数据量 ,省去了内存调用硬盘的过程。简单的说,我们可以把两种通道理解成两辆相同的汽车 ,PCI-E通道的汽车就像是在高速上行驶 ,而SATA通道的汽车就像是在崎岖山路上行驶,你说哪个速度快?

SATA和PCI-E接口的速度区别
 
       从上图中我们可以看到,目前主流的SATA 3.0通道的最大传输速度为6Gbps ,实际速度最大为560MB/s,SATA通道已经无法满足固态硬盘日益增长的读写速度 ,所以PCI-E固态硬盘应运而生。
 
       二、M.2接口的固态硬盘不一定走的是PCI-E通道

       这里有人可能就会产生疑问“为什么我的固态硬盘是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。这个接口很特殊,同时支持SATA和PCI-E两个通道,很容易让人误解。其实并不是所有的M.2固态硬盘读写速度都很快,如果是采用SATA通道的M.2接口固态硬盘 ,读写速度不会超过550MB/s。还要注意的是,主板厂商的M.2接口有的选择了CPU原生的PCI-E通道,有的是通过PCH南桥扩展出来的,这可能对固态硬盘的速度产生影响 。
 
       三、AHCI与NVMe协议介绍
                        
       接下来我们看看固态硬盘的协议。就好像IDE总要走到头,AHCI似乎也出现了瓶颈。现在所用的SATA接口与AHCI标准其实是为高延时的机械硬盘而设计的,目前主流固态硬盘依然继续使用它们,早期固态硬盘性能不高时可能还不觉得有什么问题 ,但是随着固态硬盘的性能逐渐增强,这些标准已经成为限制固态硬盘的一大瓶颈,专为机械硬盘而设计的AHCI标准并不太适合低延时的固态硬盘。

NVMe的一大优势就是低延迟。这主要是因为流线型的存储堆栈,NVMe无需读取寄存器就可以发出命令。AHCI的每个命令都需要读取4个不可缓存寄存器,从而导致大约2.5μs的额外延迟。低延时和良好的并行性的优势就是可以让SSD的随机性能得到大幅度提升,在任何队列深度下都能发挥出极佳的速度。
 
       NVMe对固态硬盘的IOPS性能提升也比较大 。因为在制定AHCI规范时,并行性的想法没有完全加入到规范内,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。此外,对于移动设备用户来言,使用NVMe存储设备可以对电池续行起到很大帮助。NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能,设备从能耗状态0闲置50ms后可以迅速切换到能耗状态1,在500ms闲置后又会进入能耗更低的状态2。虽然切换能耗状态会产生短暂延迟,但闲置时这两种状态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接口固态硬盘也拥有较大优势。
 
       四、SATA固态硬盘和PCI-E固态硬盘速度对比

左图为SATA固态硬盘,右图为PCI-E固态硬盘
 
       两者的AS SSD跑分速度差距明显,无论是连续读写、还是4K测试,PCI-E固态硬盘都远远领先SATA固态硬盘,综合得分PCI-E固态硬盘高出SATA固态硬盘三倍有余 。
 
       讲到这里估计有些用户可能会懵逼 ,一会协议 ,一会接口的,下面我们用图表来总结一些这些接口和协议之间的关系
五、SSD PCI-E与SATA ssd选购建议 
 
       看到这你可能会发现PCI-E有很多好处,但并不是每个人都适合购买。因为PCI-E SSD闪存颗粒和主控的原因,PCI-E的SSD价格都非常昂贵 。比如512GB SATA协议的SSD价格在800元左右 ,而同样容量的PCI-E协议的SSD售价却高达2000元 。并且于PCI-E会占用总线通道,入门以及中端平台CPU通道数较少,都不太适合添加PCI-E固态硬盘,只有Z270,或者X99这样的旗舰级平台,才能充分发挥PCI-E固态硬盘的性能。
 
       总结:SSD PCI-E与SATA哪个好?
 
       单说性能的话,PCI-E的固态硬盘肯定比SATA好了,但是价格是制约用户选择高性能配件的重要原因。简单的说就是有钱就上PCI-E,没钱用SATA也就可以,好歹是SSD,总比机械硬盘要快很多。最后需要注意的是 ,如果你确定要用PCI-E,那么请擦亮双眼,不要买到假PCI-E的SSD(请参考文中第二点)


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