SATA 與 NVMe SSD

如果您正在為您的計算機尋找固態硬盤，您將面臨多種選擇。其中一些相對簡單，例如容量和您願意花多少錢。對於不熟悉該技術的人來說，某些選項可能不太容易理解。SATA 與 NVMe 是其中一種選擇。這些名稱並沒有真正解釋它們的用途或它們中的任何一個的好處。

SATA

我們最近深入研究了SATA。SATA 在技術上有兩部分，邏輯總線和物理連接器。物理 SATA 連接器僅用於 SATA 存儲設備，儘管這些設備可以是 HDD 或 SSD。SATA 驅動器有 3.5 英寸或 2.5 英寸格式。HDD 通常使用 3.5 英寸格式來提供額外空間。SSD 需要的空間非常小。所以通常使用2.5英寸的格式。這些仍然可以安裝在 3.5 英寸驅動器托架中，但可能需要適配器。此外，一些適配器允許您在一個 3.5 英寸驅動器托架中安裝兩個 2.5 英寸驅動器，以提高存儲密度。

SATA 通信總線共有三代。每一個都比上一代的帶寬增加了一倍。除非您使用的是舊計算機，否則無論如何都不會支持 NVMe SSD。您將可以訪問 SATA III 總線。SATA III 總線提供高達 6Gbs 或 600MBs 的帶寬。這比它設計用於連接的 HDD 的傳輸速度快得多。SSD 是有限的，通常峰值傳輸速度約為 550MB。SSD 速度和最大帶寬差異是由於信號開銷造成的。

也可以獲得 M.2 格式的 SATA SSD。外形尺寸是 M.2 SATA SSD 和 2.5 英寸 SATA SSD 之間的唯一區別。它們仍然具有相同的 600MB 帶寬限制。使用相同的 SATA 總線進行通信。

NVMe

NVMe 是一種較新的接口規範。專為充分利用 SSD 的架構性能而設計。它於 2012 年標準化，以提供更快、更低延遲的方式將 SSD 連接到計算機。第一個 NVMe 驅動器於 2013 年發布，提供 3GB 的讀取速度，比 SATA 允許的速度快 6 倍。NVMe SSD 自 2014 年開始商用。

NVMe 在技術上不是像 SATA 那樣的通信總線。PCIe總線實際上是用來傳輸數據的。通常，四個 PCIe 通道用於 SSD，但有些使用八個。NVMe SSD 提供的確切速度取決於分配的 PCIe 通道數量和這些通道的 PCIe 生成。假設標準的 4 通道，PCIe Gen 3 提供 4GB 的帶寬。與 SATA 一樣，每一代提供的帶寬都是上一代的兩倍。第 4 代在四個通道上提供 8GB，而第 5 代提供 16GB。然而，隨著 PCIe Gen 5 獲得硬件支持，它才剛剛被採用。

NVMe SSD 可以使用三個標準連接器。U.2 在商業市場上是一個相對不受青睞的選擇，儘管它在數據中心中得到了更多的使用。U.2 SSD 最多可使用四個 PCIe 通道和 2.5 英寸驅動器外形。AIC 或附加卡是其他替代品，可以像顯卡一樣插入主板上的 PCIe 插槽。

其他用途

AIC SSD 最多可使用 16 個 PCIe 通道。然而，大多數只使用四個，有些使用八個。NVMe SSD 主要使用 M.2 連接器和外形規格。M.2 SSD 與 U.2 驅動器一樣僅限於 4 個通道。實際的 SSD 本身通常與主板平面平行放置，使 M.2 的外形非常節省空間。

一些 M.2 SSD 可以使用 SATA 總線而不是 NVMe 的事實是一個混淆的來源。然而，端口以及 SSD 具有明顯的切口“密鑰”，表明它們使用的是哪種協議。M.2 SATA 端口與 NVMe SSD 不兼容。一些可用的 AIC 實際上本身並不提供任何存儲。相反，他們將 16 個 PCIe 通道分成四個需要填充的板載 M.2 插槽。

如果 NVMe 更快，您為什麼要購買 SATA SSD？

實際上，如果您可以直接在 NVMe SSD 和 SATA SSD 之間進行選擇，那是很容易的事。相同容量的價格差異通常很小，而性能差距很大。問題是 PCIe 總線。大多數商業 CPU 總共提供 20 個可用的 PCIe 通道。一個 GPU 通常需要 16 個通道，只為一個 NVMe SSD 留下足夠的 PCIe 通道。

一些主板提供多個連接到 PCIe 總線的 M.2 插槽，但這並非總是如此。當它確實發生時，它通常連接到芯片組而不是直接連接到 CPU。這確實會增加延遲，並且意味著可用帶寬與所有其他 IO 設備共享，包括 USB 和 SATA。

假設您的系統中沒有專用 GPU，只使用集成顯卡。在這種情況下，您將擁有更多可用的 PCIe 通道。您可能需要找到提供 M.2 插槽或直接提供存儲的 AIC 才能利用它們。您還可以將專用 GPU 設置為使用 8 條通道而不是 16 條通道。這為 NVMe SSD 騰出了更多空間。但是，這會導致 GPU 性能下降。

其他選擇

另一種選擇是使用 SATA SSD。它們沒有那麼快，但仍然比 HDD 快，而且比以前更實惠。主板通常還提供大量用於連接的 SATA 端口。因此，您通常可以毫無問題地連接相當多的 SATA SSD。

在同時擁有 SATA 和 NVMe SSD 的設置中，通常最好確保將對速度特別敏感的任何內容存儲在更快的 NVMe SSD 上。例如，操作系統、高分辨率視頻文件和視頻遊戲都受益於更快的連接。對速度不太敏感的文件（例如文檔和照片）可以保存在 SATA 驅動器上，因為較慢的讀寫速度不會對性能產生太大影響。

結論

NVMe SSD 在所有方面都優於 SATA SSD。SATA SSD 有一個小但不是特別顯著的價格優勢。但是，通過購買 HDD 可以更進一步。現代計算機中 SATA SSD 的主要用例是添加 NVMe 無法提供的存儲空間。這是由於 PCIe 通道和物理連接器的數量有限。

SATA 固態硬盤在舊計算機中也能出色地工作。假設操作系統存在 SSD 驅動程序，它們可以勝過 HDD 並為舊系統注入新的活力。如果將操作系統安裝在 SSD 上，則可以顯著減少啟動時間。SATA 固態硬盤當然有一席之地，但主要是在無法選擇 NVMe 的情況下。