1全面解析M.2 SSD
【PConline 杂谈】随着SSD性能不断暴涨，SATA3.0接口仅6Gb/s理论传输速度无疑阻碍了SSD性能的发挥。新的SATA接口迟迟未到的情况下，新一代M.2接口就已经从幕后走向台前。M.2接口（原NGFF，Next Generation Form Factor）是Intel主推的一种替代mSATA的新接口规范。最初，Intel主要是为了超极本的存储需求才急切推出这种新的接口标准。
没想到M.2接口推出之后，在SSD市场掀起了一场“接口革命”，革的当然就是SATA的命了。相比SATA接口，M.2接口在传输带宽、容量、轻薄特性等方面有更多的优势。现在，M.2接口不再只局限于超极本上，在DIY装机领域同样来势汹汹。早在Intel 9系主板上就配有M.2接口，到现在100系列主板，几乎成为了标配。今天就让我们走入M.2接口，未来能否取代SATA成为主流？
M.2 SSD的规格：
M.2接口
与之前mSATA SSD类似，M.2 SSD也不带金属外壳。主要有2242、2260、2280三种规格，为了划分不同长度的产品而定的。长度不同，意味着容量就不同。因为长度越长，可布置的闪存颗粒就越多，容量也就越大。以M.2 2242为例，22是宽度22mm，42是长度42mm，2260与2280同为此理，所以选购前也要看看你的设备到底支持哪一种长度的M.2 SSD。至于M.2 SSD的厚度，单面布置芯片厚度2.75mm，双面厚度3.85mm，比mSATA还要薄。
M.2 SSD接口类型：
M.2接口
M.2接口也细分为两种：Socket2和Socket3。前者支持SATA、PCI-Ex2接口，理论读写速度分别达到700MB/s、500MB/s；而后者专为高性能存储设计，支持PCI-EX4，理论接口速度高达32Gb/s，超五倍于SATA接口。由此，M.2 SSD就延伸出了PCI-e SSD这个概念，它可以是PCI-E传统接口以显卡形状出现（如Intel 750系列就是以PCI-E接口形式出现）；也可以以M.2接口出现（如三星最新发布的旗舰SSD 950PRO 就是以M.2接口出现）。
M.2 SSD性能差异大：
M.2 SSD
由于M.2 SSD有两种不同通道，性能上有很大的差距。比如浦科特M6e 支持的是高速PCI-E x2存储接口，而同样为M.2接口的浦科特M6GV采用的是SATA存储接口。走的路不一样，性能也就截然不同了。就像一辆车，在高速公路和在崎岖山路上速度会截然不同。
M.2 SSD
M.2 SSD
可以看出，浦科特M6e与浦科特M6GV虽然同为M.2接口，但所采用的传输介面不同，性能有巨大的差异。毫无疑问走PCI-E通道的M.2 SSD在性能上更强，PCI-E 2.0 x4的M6e已经读写已经可以达到700MB/s、580MB/s，已经突破了SATA接口理论传输瓶颈。
950PRO
三星950PRO 256G 测试成绩
而采用的最新PCI-E 3.0x4的M.2 SSD性能更上一层楼，三星950PRO 256G M.2 SSD读写性能就达到恐怖的2300MB/s与951MB/s，远远把SATA SSD抛开。
不同通道，M.2价格差异大
M.2 SSD
一分钱一分货，祖宗留下的道理是不会变。性能差异直接就体现在价格上，还是拿浦科特M6e与M6GV做个例子。在京东商城上，M6e 256G报价高达1439元，而M6GV 256G报价仅880元。M.2 SSD的兼容性问题
那是不是有M.2接口的主板都能使用M.2 SSD呢？非也非也，不同主板上的M.2接口所支持的通道可能也是不同的，在这里就有必要说一说M.2 SSD在主板上的兼容性问题。
有的主板仅支持PCI-E通道，不支持SATA 通道，像华硕Z97-A主板。如果将走SATA通道的M.2 SSD接在华硕Z97-A上将无法被识别。有的则兼容SATA与PCI-E通道，如技嘉的Z97X-UD3H。所以在购买M.2 SSD前，要弄清楚主机主板上的M.2接口是支持哪种通道的或同时兼容的。
如何确认M.2接口SSD是否为PCI-E通道还是SATA通道的呢？
1、官网产品规格介绍中会有说明。2、在电商平台中，商品参数或者商品介绍里都会有说明。
怎样才能知道自己的主板是何种 M.2 接口规格的？
在产品的官网网站上，生产厂商是一定会在产品描述中注明主板上的 M.2 接口支持哪种规格的。
1、查询官网上的兼容性列表
2、查询官网上的详细规格说明
市场上有哪些代表性M.2 SSD产品：
走SATA通道的浦科特M6G
浦科特M6GV是一款走SATA通道的M.2 SSD，有128GB及256GB两种容量，其采用经过浦科特研发团队优化过的SMI主控，闪存来自东芝新制程15nm Toggle MLC闪存。虽然性能上与SATA SSD比起来没有太大优势，但贵在无外壳设计，纤薄，且价格跟SATA SSD差不多，是带M.2接口的超薄类笔记本升级不错选择。
走PCI-E 3.0x4 通道的三星950PRO
三星推950PRO 引大众市场步入企业存储方案时代
SATA接口的困局，再加上Intel 的强力推动，让各大SSD品牌纷纷转战PCI-E SSD市场，三星也不例外，之前OEM市场现身的SM951 PCI-E/M.2 SSD性能就让人眼馋。终于，三星也正式推出首款支持NVMe协议的消费级M.2 SSD，走PCI-E 3.0x4 通道，理论接口速度高达32Gb/s，超五倍于SATA接口。目前这款新品有256G及512G两种容量，性能非常强悍，为高端SSD用户量身定制。
总结：
SATA接口已成限制着SSD性能的绊脚石。M.2 SSD向我们展示未来SSD发展另外一个方向，不敢说马上会取代SATA SSD，但M.2 SSD众多优点注定它的命运不会像mSATA那般。况且100系列主板已全面支持PCI-E3.0 x4 M.2接口，为PCI-E SSD普及铺平了道路，未来SSD性能必将如脱缰的野马，打破“硬盘性能是系统唯一短板”多年来的宿命。
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延伸阅读(1)：****100系列主板原生支持走PCI-E 3.0x4通道的M.2接口
Intel宣布100系芯片组原生支持PCI-E 3.0版本，让DMI总线版本顺理成章地提升到3.0。相比PCI-E 2.0，PCI-E 3.0的带宽翻了一番，单位带宽达到了8Gbps。更高的带宽，让存储数据传输速度直接收益。
技嘉 Z170X-GAMING G1
100系主板的一个影响力巨大而又鲜被注意的改变就是PCI-E通道数的提升了。CPU支持的通道数，从Z97时代的16条PCIe 2.0通道提升到PCIe 3.0的20条。更多通道让主板厂商原生实现更多的PCI-E插槽，也为新存储接口提供便利。
SSD
我们知道PCI-E通道的重要性体现在PCI-E插槽数以及插槽带宽上。而多出来的PCI-E通道，用于原生支持M.2和SATA-Express，让磁盘在主板数据传输直接从高速带宽的PCI-E 3.0中受益。同时让厂商不需要借助第三方芯片，无疑也会推进消费级PCI-ESSD更快在民用市场普及，以及老旧的SATA III接口的淘汰。同样受益于PCI-E总线通道数量和带宽的双重提升，M.2已经成为了100系主板的标配。M.2具备具备32Gbps传输速率，走PCI-E 3.0x4通道的M.2接口。接口带宽同样远远高出SATA III的6Gbps与SATA-Express的16Gbps。让M.2接口的SSD实现数据传输无瓶颈。
延伸阅读(2)：支持NVMe 规范的M.2 SSD
NVMe是什么？
三星950PRO 256G
当年，为了优化机械硬盘超高的读取延迟，AHCI 串行ATA高级主控接口应运而生。在Intel 指导下，由多家公司联合研发的接口标准，允许存储驱动程序启用高级串行ATA功能，如AHCI独有的NCQ技术，可专门缩减寻道时间的优化方式。比老旧的IDE模式，AHCI能够提升机械硬盘综合性能约10-30%。然而SSD工作原理与机械硬盘完全不同，原本专为机械硬盘设计AHCI并不适合SSD设备。
2007年，Intel 就召集相关厂商包括三星、美光、戴尔、Marvell 等，成立了NVMe小组，准备着手在即将到来SSD时代建立新的存储规范标准。而目标就是要将未来存储产品的性能，从SATA和AHCI之中解放出来。2011年时，NVMe规范正式出炉，基于闪存的特点而研发，其目的是尽可能缩小存储系统和内存、CPU带宽之间的差距。
NVMe其实与AHCI一样都是逻辑设备接口标准。NVMe全称Non-Volatile Memory Express，非易失性存储器标准，是使用PCI-E通道的SSD一种规范，NVMe的设计之初就有充分利用到PCI-E SSD的低延时以及并行性，还有当代处理器、平台与应用的并行性。SSD可被主机的硬件与软件充分利用。
NVMe的魔力在哪里？
（1）更低的延时：
NVMe面向的是PCI-E SSD，原生PCI-E主控与CPU直接相连，而不是传统方式，通过南桥控制器中转，再连接CPU（当然，如果设备是接入到南桥提供的PCIe接口上，那么这部分的延迟也不会降低多少）。NVMe精简了调用方式，执行命令时不需要读取寄存器；而AHCI每条命令则需要读取4次寄存器，一共会消耗8000次CPU循环，从而造成2.5μs的延迟。
（2）更高的传输性能
NVMe另一个重点是提高SSD的IOPS（每秒读写次数）性能。理论上，IOPS=队列深度/ IO延迟，故IOPS的性能，与队列深度有较大的关系（但IOPS并不与队列深度成正比，因为实际应用中，随着队列深度的增大，IO延迟也会提高）。市面上性能不错的SATA接口SSD，在队列深度上都可以达到32，这已是AHCI所能做到的极限。但目前高端的企业级PCI-E SSD，其队列深度可能要达到128，甚至是256才能够发挥出最高的IOPS性能。在NVMe标准下，最大的队列深度可达64000。此外，NVMe的队列数量也从AHCI的1，提高了64000。
（3）更低的功耗控制
NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能，在能耗管理上，相比起主流的SATA接口SSD拥有较大优势，这一点对增加笔记本电脑等移动设备的续航尤其有帮助。另外，因为原生PCIe可以与CPU直连，数据传输时没有了中间转接过程所产生的功耗，也会在一定程度上降低能耗。
三星950PRO M.2 SSD就是一款走PCI-E 3.0 x4通道支持NVMe规范的M.2 SSD，正是有了这些先进技术的支持，三星950PRO M.2的性能强悍无比，最高的读写速度可达到2500MB/s、1500MB/s，近五倍于SATA SSD。
