Sata跟Nvme比较,优差距在哪

发布时间:2021-11-19

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  nvme硬盘毫无疑问肯定是比sata盘快的,且目前SATA4.0迟迟未来,而PCIE线程已经走到了5.0时代;但严格来说,SATA不能直接和NVMe对比,因为这不是同一个层面的概念。NVMe是逻辑设备接口规范,是逻辑层面的;SATA是总线接口,包含了物理接口、电气规范、传输协议等一系列标准,专用的逻辑层接口规范是AHCI。但是,SATA设备通常都可以工作在IDE模式,这个时候用的逻辑层接口规范是ATAP


  走SATA协议的M.2 SSD会被连接到南桥的SATA port上,在其上走传统的AHCI协议栈(SCSI的一个子集),漫长而延迟很高。AHCI只有1个命令队列,队列深度32,如果发生大量小文件操作,就会发生拥堵。

  走NVMe的SSD,直接走PCIe通道,协议栈很浅。而NVMe可以有65535个队列,每个队列都可以深达65536个命令。NVMe也充分使用了MSI的2048个中断向量优势,延迟大大减小,尤其大量小文件时速度更是飞快。


  PCIe 4.0 x4的理论带宽为8GB/s,但由于128b/130b编码的影响,有效带宽只有7.88GB/s,此外,还有来自TLP包头和CRC纠错数据等额外开销,实际可用带宽会更低一些。而SATA3.0接口标准速率6Gbps,该接口上设备实际数据传输速度,仅为550MB/S。

  因此,和NVMe同一层的概念是AHCI、ATAPI(SAS/SCSI那堆东西这里就不说了),和SATA同一层面的,是完整的PCIe,M.2+PCIe,U.2/U.3+PCIe。这里说的“完整的PCIe”是指物理插槽、电气规范、数据传输都遵循PCIe标准的PCIe板卡(包括mini PCIe设备),M.2+PCIe则是物理接口、电气规范遵顼M.2标准,数据传输遵循PCIe标准的M.2设备;U.2/U.3+PCIe类似。

 

  事实上,M.2的固态就有三种:

  • M.2+PCIe+NVMe:这种很常见了,例如题主提到的西数SN550,家用的NVMe固态几乎全是这种。下面简写M.2 NVMe。
  • M.2+PCIe+AHCI:这种就少见了,我就知道一款,浦科特的M6e;
  • M.2+SATA+AHCI:这种不多,但也很有一些,例如三星的860evo,西数一堆的蓝盘红盘绿盘都有。下面简写M.2 SATA。

 

  所以,要回答SATA固态对比NVMe固态,要找准对应关系来对比。例如M.2 NVMe对M.2 SATA,或者2.5寸的SATA对2.5寸的U.2 NVMe。否则2.5寸SATA和M.2 NVMe比,SATA SSD优点还是很多的,例如体积大容量大,方便热插拔等等。还有SATA的机械硬盘就不提了,不在讨论范围内。

  因为都要占用主板上的一个M.2插槽,因此,从规范本身来说SATA都几乎没有优点。毕竟NVMe是针对闪存存储设备制定的规范,SATA是针对机械硬盘制定的标准。勉强算的话有两个优点:一是老规范,对旧主板、旧操作系统支持好,主板BIOS不需要支持NVMe也能从固态启动,Win7、Vista和很多老版本的Linux都可以直接装;二是因为速度慢所以功耗低。

  这个问题下很多人说SATA可以装更多个,这个其实并不严谨。虽然常见的M.2+NVMe固态,都是PCIe x4的,而主板芯片组提供的PCIe通道数量有限,因此常见的主板即便是高端系列,通常也不会有超过3个M.2插槽,而SATA接口往往可以有6~8个,毕竟SATA只会占用一根高速通道。但PCIe有个特点,就是设备和接口的通道数不需要匹配,可以按低的运行。举例来说,PCIe x16的显卡,可以插在PCIe x4的插槽上跑——这就是外置显卡通过雷电接口的PCIe x4通道使用的原因;反过来,PCIe x4的阵列卡,也可以插在PCIe x16的插槽上运行——只要你的CPU有核显不用插独显。当然,这两种情况,设备都是工作在x4速度,带宽只有PCIe x4的带宽。

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