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  • M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    HDD硬盤依然是很多實體店裝機的首選,但更快速的SSD已經是用過都說好。在這場革命中,為了實現更快的速度,硬盤的接口也在不斷進化,今天硬盤基地INTOHARD我們就來談談硬盤的主流接口都有哪些。

    一套完整的PC需要很多個部件組成,如果在某次災難中你只能保留一個部件,大家會選擇留下哪個部分?這時候不管你的CPU多么高級,顯卡多么有信仰,正常的人類應該都會選擇留下硬盤吧,因為硬盤里不僅住著很多美日歐漂亮姐姐,最關鍵的是里面保存了你的使用記錄,說的文藝點就是只有硬盤才能留住你的記憶,人要是沒了記憶,跟咸魚有什么區別(活魚還有7秒的記憶)。

    M.2、U.2誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲


    作為PC中最重要的部件之一,杯具的是硬盤還往往是最拖累系統的一部分,特別是在純機械硬盤平臺上。整套平臺性能要想極大地提升,硬盤速度就不得不革命。

    時至今日,HDD硬盤依然是很多實體店裝機的首選,但更快速的SSD已經是用過都說好,它好你也好。在這場革命中,為了實現更快的速度,硬盤的接口也在不斷進化,今天的超能課堂我們就來談談硬盤的主流接口都有哪些。

    M.2、U.2誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    不同規格的硬盤上會使用不一樣的接口

    大家都能說出不少,不過小編還是自己先曝答案吧——如上圖所示,視硬盤大小不同,硬盤接口也是多種多樣的,現在能見到的至少有SATA、mSATA、M.2、SATA Express、PCI-E及U.2等,其實這些還只是一部分,因為我們沒提到的還有很多,比如BGA封裝的,針對外置設備的eSATA接口,企業級市場用的SAS 3.0接口,習慣獨來獨往的蘋果甚至還定制了很多自家專屬的硬盤接口。

    考慮到它們跟日常使用的關系不大或者你知道了也沒個卵用(因為是專屬的),所以我們重點介紹的是普通人見得著的接口,如下圖所示:

    M.2、U.2誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    硬盤常見接口及特色

    上述表格中一共列舉了SATA 6Gbps、mSATA、SATA Express(以下簡稱為SATA E)、M.2、U.2及PCI-E接口,實際上每個接口下面通常還會有很多子類型,比如SATA硬盤還有1.8寸規格的,mSATA還有mSATA mini,PCI-E插槽除了常見的HHHL半高半長之外,還有全高全長、全高半長等等,不勝枚舉,我們就選擇最典型的吧。

    下面我們再詳細介紹下每個接口的規格和特點。

    SATA 6Gbps接口

    SATA是硬盤接口的標準規范,實際上SATA 6Gbps接口這個說法并不規范,準確的稱呼是SATA III,接口速度是6Gbps而已,只是現在大家習慣這個說法了。SATA 6Gbps接口是目前最最常見的HDD/SSD硬盤接口,大部分人現在買的硬盤都在用這種接口,接口及線纜如下所示:

    M.2、U.2誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    從左到右分別是主板的SATA接口、硬盤接口及線纜

    M.2、U.2誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    SATA 6Gbps接口

    作為目前應用最多的硬盤接口,SATA 6Gbps接口最大的優勢就是太成熟了,6Gbps的帶寬雖然比起新接口的10Gbps甚至32Gbps帶寬差多了,但普通2.5寸SSD也沒這么高的需求,500MB/s多的讀寫速度也夠用了,而在HDD硬盤上6Gbps帶寬遠遠談不上瓶頸,誰讓HDD硬盤發展太慢了,速度一直沒有質變。

    當然,SATA 6Gbps也是有缺點的,它已經服役多年了,對新技術的支持是不夠的,比如NVMe標準就不支持,而且體積相對比較大,不適應SSD日益小體積的發展趨勢,6Gbps的帶寬對新一代SSD來說也不夠用了。

    mSATA接口

    既然SATA 6Gbps接口不利于SSD小型化,半高SATA設備又有點不受寵,所以針對便攜設備開發的mSATA(mini SATA)接口就登場了,你可以把它看作標準SATA接口的mini版,物理接口跟mini PCI-E接口一樣,所以二者容易混淆,但mSATA走的是SATA通道而非PCI-E通道,所以需要SATA主控。

    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    mSATA在SSD小型化之初還是很火的

    JEDCE定義了兩種尺寸的mSATA硬盤規格,分為MO-300A和MO-300B,前者又分為mSATA mini和mSATA,其中mini硬盤長寬是30x26.8mm,mSATA尺寸是51x30mm,單面厚度約為4.85mm,而MO-300B一般是30x30mm,比較少見。

    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    標準的mSATA硬盤布局

    mSATA接口是SSD小型化的一個重要過程,不過mSATA依然沒有擺脫SATA接口的一些缺陷,比如依然是SATA通道,速度也還是6Gbps,SATA接口的潛力也就是這樣了,要想進一步發展還得尋找新的手段。

    M.2/NGFF接口

    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    M.2接口硬盤已經成為新一代高性能SSD的首選

    取代mSATA的接口是M.2接口,最初叫做NGFF,全名是Next Generation Form Factor,它可以做的比mSATA硬盤還要小巧,基本長寬只有22x42,單面厚度2.75mm,雙面閃存布局也不過3.85mm厚,但M.2又有豐富的可擴展性,最長可以做到110mm,可以提高SSD容量。

    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    此外,M.2接口可以同時支持SATA及PCI-E通道,后者更容易提高速度,早期的M.2接口使用的是PCI-E 2.0 x2通道,理論帶寬10Gbps,不過在9系及100系芯片組之后,M.2接口現在全面轉向PCI-E 3.0 x4通道,理論帶寬達到了32Gbps,遠高于之前水準,大大提升了SSD性能潛力。

    有趣的是,廠商的M.2接口有的選擇了CPU原生的PCI-E通道,有的是通過PCH南橋擴展出來的,我們之前也針對這兩種方案做過測試,實測性能基本沒有差異。

    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    M.2實際上是個龐大的規范

    最后要說的是,Intel主導制定的M.2接口實際上是個龐大的總集,我們常見的M.2硬盤只是其中的一部分,根據類型和用途不同,它還有A/B/C/D/E/F/G/H/J/K/L/M之分,其中A、E兩種類型常用于WiFI/BT無線模塊、NFC模塊、WiGig模塊等,B、M可以用于SSD,而我們常見的2242/2260/2280/22110規格的M.2屬于M分支的。

    PCI-E接口
    早在SATA接口的SSD發展之初,PCI-E接口的SSD就出現了,因為后者的優勢實在太大了,其他SSD不論采用什么接口,都是從SATA向原生PCI-E走進,而PCI-E接口的SSD直接是一步到位,省去了中間過程。不過PCI-E硬盤最初多用于企業級市場,因為它需要不同的主控,性能高的同時成本也高了,消費級市場也沒多少需求,只是這兩年來PCI-E硬盤才在高端消費級市場上崛起。

    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    Intel 750硬盤是目前高性能PCI-E硬盤的代表

    跟顯卡類似,PCI-E硬盤的規格也會根據長度、高度分為全高/半高、全長/半長等不同級別,最常見的PCI-E硬盤多是HHHL半高半長的,長度為167mm。
    PCI-E接口的硬盤速度也逐漸從當初的PCI-E 2.0 x2走向了PCI-E 3.0 x4通道,速度也達到了32Gbps,可以滿足未來一段時間的使用了,而且早期PCI-E硬盤不能做啟動盤的問題也早解決了,現在PCI-E硬盤已經是最為高大上的選擇了,旗艦級SSD大多會選擇PCI-E接口。

    SATA Express接口

    M.2接口解決了mSATA接口的后繼問題,不過SATA 6Gbps接口到底應該走向何方?在6Gbps速度之后,SATA接口要想繼續提高速度已經很難了,SAS接口倒是可以把接口提高到12Gbps,但那是針對企業級市場的,對原接口做了很大變動,而且后者對成本并不敏感,但是消費級市場就不一樣,要考慮到現實,對此SATA-IO給出的解決方案是SATA Express(SATA E)接口。

    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    SATA E接口也是很多100系列主板的標配功能了

    為了提高接口帶寬,SATA E接口也放棄了SATA通道,走向了PCI-E通道,他們選擇的是PCI-E x2通道,具體有PCI-E 2.0 x2或者PCI-E 3.0 x2兩種選擇,因此就有了10Gbps以及16Gbps兩種,最初是10Gbps居多,現在的主板逐漸開始提供16Gbps的SATA E接口了,因為100系芯片組的南橋通道數量大幅提升了。

    無論廠商選擇PCI-E 2.0還是PCI-E 3.0方案,接口速度相對原來的6Gbps都有了明顯的提升,帶寬更不是瓶頸了。

    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    SATA E接口是2個SATA接口組合成的

    SATA E的物理接口實際上是通過SATA 6Gbps接口改造的,這有點類似SAS接口,它使用了2個SATA 6Gbps接口和一個只有4pin針腳的mini版SATA接口組成,其中小接口只能接入PCI-E線,這樣做的最大好處就是保持向下兼容,因為目前SATA E硬盤的數量實在是太少太少了,或者說就沒見到有幾款正式商用的,搞成向下兼容的接口,SATA E至少還可以當成2個SATA 6Gbps接口使用,沒設備用也不會浪費。


    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    SATA E接口的數據線

    SATA E標準推出有2年時間了,不過就目前的情況來看SATA E普及之路還非常遙遠,唯一明智的就是向下兼容了SATA 6Gbps接口。

    U.2/SFF-8639接口

    SATA E接口取代SATA 6Gbps有點不靠譜,不過我們還有另一個選擇,那就是U.2接口,它之前叫做SFF-8639,今年的臺北電腦展上SF-8639接口改名為U.2接口,跟目前的M.2接口對應起來了,看這意思是希望在臺機領域復制M.2接口在移動市場的成功。
    U.2接口跟SATA E接口的思路差不多,都是盡可能利用現有的物理接口,但接口帶寬更快,從PCI-E x2變成了PCI-E 3.0 x4,此外還增加了許多新協議支持,比如NVMe,這些都是SATA E接口不具備的(U.2其實才是SATA E的完全體)。

    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲


    U.2接口規范
    U.2的設備端接口融合了SATA及SAS接口的特點,中間用針腳填滿了SATA接口留下的空缺,并預留了L型防呆設計,所以可以兼容SATA、SAS及SATA E規范,主板那一端則是mini SAS(SFF-8643)接口,設備端的U.2線則是一端接在SATA電源上,一端接在U.2硬盤的數據口上。

    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    主板上的U.2接口

    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲

    U.2接口的Intel 750硬盤及U.2線(來源于Anandtech網站)

    U.2接口有很多優點,接口帶寬達到了32Gbps,支持NVMe協議,甚至供電能力也提高了,這都有助于提高SSD性能,但U.2不好的地方在于它依然是新興事物,很多主板目前并沒有U.2接口,而且U.2接口的消費級硬盤少的可憐,目前正式開賣的也只有Intel的750系列。
    M.2、U.2誰更好?主流硬盤接口大掃盲

    M.2、U.2、mSATA誰更好?SSD固態硬盤硬盤接口大掃盲


    如果想在普通主板上用U.2硬盤,那么最好的選擇是U.2轉M.2轉接卡,華碩、微星、華擎都出過這樣的小配件,支持U.2轉為M.2接口,只要M.2接口也是32Gbps帶寬的,這種轉接是不會有性能損失的。

    總結:
    這么多接口,到底誰能主宰浮沉?小編在每個接口的介紹中都加入了自己的點評,SATA 6Gbps規格上已經落伍,但廉頗歲老,吃飯還是可以的,普通用戶對性能的要求談不上苛刻,SATA 6Gbps很長一段時間內都將是最主要的選擇。

    mSATA不用說了,已經被淘汰了,M.2接口現在風頭最勁,不僅在移動平臺占據主要位置,隨著32Gbps的M.2接口在100系主板上的普及,它在桌面平臺也越來越流行。

    PCI-E顯卡雖然要占據一個顯卡插槽位,但它的優勢非常明顯,對主板沒有特殊要求,在高端市場上依然會占有一席之地。

    SATA E接口未老先衰,到今天為止只剩下尷尬了,小編對這個接口一點也不看好,恐怕它等不到自己的春天了。

    U.2接口各種高大上,不論性能還是新技術支持都走在了前列,它被眾人看好會成為SATA 6Gbps接口之后的新王者,不過小編可沒這么樂觀,私以為U.2接口還缺少關鍵吸引力,現在主板的支持力度還是太小了。

    如果U.2與M.2接口只能有一個勝出,小編認為M.2接口優勢更大,因為現在的M.2接口速度和技術都不輸U.2接口,廠商的支持力度更高,而且U.2硬盤直接安裝在主板上,不需要2.5寸硬盤位,也少了理線的麻煩。其潛在的缺點在于硬盤容量可能比不上U.2硬盤,畢竟體積小很多,但以目前的SSD價格來看,這根本不是問題。
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