这是少数派和国民的好东西 aigo 信息存储设备联合推出的科普系列文章。感谢国内早期存储设备制造商和领导者 aigo 本文提供的一系列支持,包括但不限于技术知识指导、市场上难以找到的旧物以及作者用于拆解和介绍的最新产品。
我们希望通过最简单、最流行的描述,引导您了解信息存储设备的基本原理,了解那些复杂的参数,如何选择和购买合适的存储设备,如何更好地使用,更安全、更稳定地保存我们的数据,以及我们未来可以使用什么技术。 虽然另一个系列和 aigo 联合发起,但所有内容不涉及任何品牌指导或商业营销要求。
在上一章中,我将带您详细了解固态硬盘的原理和结构,从微晶管到宏观闪存颗粒。所以本章将介绍我们在购买和使用固态硬盘时需要了解的一些参数,以及如何测试固态硬盘的实际性能和速度,以及相关的性能参数代表什么。
解读固态硬盘的参数在介绍每个参数之前,我想推荐一个更容易查看硬盘信息的软件(机械硬盘和固态硬盘都可以,更容易使用) ——CrystalDiskInfo,每个人都应该能够猜到名字是和的 CrystalDiskMark 同一家出软件,完美继承了其软件的特点:界面简单,功能简单易用,有二次元皮肤。
CrystalDiskInfo 的界面
可以看出,无论是固态硬盘还是之前介绍的机械硬盘,它都可以读取更详细的信息,基本上可以覆盖下面介绍的参数。
固体硬盘的尺寸与机械硬盘基本上快速统一不同 SATA 只有少数企业级使用一些特殊的接口,固态硬盘在态硬盘可以说是群魔乱舞,不同接口对应的协议和最终速度也不同。然而,当固态硬盘像机械硬盘一样成熟时,这种现象就会逐渐消失,比如现在 M.2 接口逐渐成为固态硬盘接口的主流,预计将来会像 Type-C 统一固态硬盘领域。然而,当固态硬盘像机械硬盘一样成熟时,这种现象就会逐渐消失,比如现在 M.2 接口逐渐成为固态硬盘接口的主流,预计将来会像 Type-C 统一固态硬盘领域。
目前,固态硬盘的尺寸接口一样多样。为了使用以前的硬盘位硬盘架,早期的固态硬盘通常被设计成跟随 2.5 寸机械硬盘一样大,用的也一样大 SATA 接口。
aigo 的 2.5 英寸 SATA 对比固态硬盘和机械硬盘的尺寸
使用 SATA 接口的固态硬盘大多设计成机械硬盘的一般尺寸和接口。如果你手边碰巧有一个,如果你手边有一个 SATA 固态硬盘,我拆下固态硬盘。固态硬盘的大部分外壳都没有螺丝,直接用卡扣固定。拆下后,你会发现真正的存储和电路部分只有一小块,其余的都是空的:
拆开的 SATA 固态硬盘,实际存储部分只有一小块
甚至有些商家会在空地贴一些海绵或配重块,让整个固态硬盘感觉更好。外壳纯粹是为了与笔记本或台式机兼容 2.5 寸硬盘位。外壳纯粹是为了与笔记本或台式机兼容 2.5 寸硬盘位。
因为 SATA 接口和走 SATA/AHCI 协议的接口速度限制在 700MB/S 因此,将选择使用新的固态硬盘 M.2 或直接插入接口 PCIe 槽。
主板上的 M.2 接口
我们在购买 NVMe 当固态硬盘或安装在计算机主板上时,通常会看到类似 22XX 4 这个数字表示固态硬盘的尺寸。
22=22mm,也就是说,固态硬盘的宽度是固态硬盘的宽度 2.2 厘米的意思,后两个数字是固态硬盘的长度,通常有 20,42,60,80 以毫米为单位等常见长度。买的时候一定要先看看自己的设备。 M.2 界面预留了多少空间,以免放得太长。
M.2 长度数字通常标记在接口上
至于 2220 估计大,大多数人从未见过长固态硬盘些时候比较常用。如果你现在在笔记本或者其他地方找到这个接口,大部分时间都是给的 WiFi 模块用的。
在某些设备上也会使用 mSATA 虽然它的缺口和固态硬盘 NVMe 固态硬盘相同,但宽度相对较宽,因此接口不通用。
金士顿 Kingston 的 mSATA 图片来源:固态硬盘:Amazon
固态硬盘接口协议在介绍机械硬盘结构原理的一章中,我们了解了界面、协议和总线之间的联系和区别。在本章中,当我们介绍固态硬盘接口时,我们可以复习一点相关知识,同时扩展并介绍它们三个。
先简单复习一下:
总线:数据(传输电信号等)的通道交换在计算机设备的各个部件之间,每秒传输的数据量称为带宽。协议:交换数据的规则,如如何识别对方的身份、如何建立断开连接、编码解码(即如何传输和接收电信号)等。接口:通过特殊的形状物理连接两个设备。机械硬盘一般用于机械硬盘 SATA 总线或,然后使用 SATA/AHCI 协议与设备的其他部件沟通,但固态硬盘上的事情有些复杂。本节开头也提到了目前,固态硬盘的接口协议有很多种,这也使得许多用户购买不适合自己的固态硬盘或速度达不到设备上限的固态硬盘,浪费了额外的时间和性能。
比如看起来是 M.2 接口的 B Key 固态只能走 SATA 协议
让我们先谈谈总线。目前,民用储存设备中常见的总线有SATA 总线、PCIe 总线和企业级 SAS 总线(如果使用一些服务器主板,可能会有)。我们以前就知道了 SATA 总线一般用于机械硬盘,速度上限相对较低 SAS 企业级总线使用较多,除了低速固态硬盘, SATA 总线,现代 NVMe 固态硬盘一般都是走路 PCIe 总线了。
以上三条总线的速度 PCIe 总线,下面是 SATA 和 SAS 图片来源:维基百科
目前民用协议只有少数,SATA/AHCI 协议,MVMe 协议,SCSI 协议(企业级服务器也用的比较多),是的,我们经常看到 NVMe 固态硬盘 NVMe 指硬盘使用的协议。高效协议可以使总线高效运行,运行总线带宽,这也是 NVMe 原因是固态硬盘能这么快。高效协议可以使总线高效运行,运行总线带宽,这也是 NVMe 原因是固态硬盘能这么快。
与简单的总线协议不同,固态硬盘接口要复杂得多。最基本的是我们常见的 SATA 接口,以及笔记本电脑和其他便携式设备 mSATA 接口,固态硬盘专用 M.2(NGFF) 接口,SATA Express(SATAe) 接口,PCIe 界面,甚至不常见的步行 SAS 总线的 SAS 接口与 U.2,AIC 接口等等,这些接口各自走在前面。 3 总线和协议大概是这样的:
与机械硬盘和固态硬盘不同接口对应的总线协议
怎么样?你觉得复杂吗?你觉得复杂吗?没关系,接下来,我将带你从不同接口的固态硬盘开始,简单地记住它们的关系。
在逐一介绍之前,我先谈谈整体情况。机械硬盘的物理速度上限较低,因此无需考虑协议和总线速度的差异。对于固态硬盘,特别是现代高端固态硬盘,不同接口协议的总线已经开始限制固态硬盘的速度。
这里要重新强调之前提到的木桶效应,固态硬盘的最终速度取决于接口协议总线最慢的部分。但通常厂家在推出相应的固态硬盘之前,会保证速率和协议符合要求,因此,当我们使用它时,我们通常只需要确保它的总线速度足够快。
SATA/mSATA/SATAe 接口固态硬盘SATA 接口是大多数人刚刚使用的固态硬盘,甚至是机箱中唯一的固态硬盘接口类型。当固态硬盘开始普及民用时,它是一种更有价值的数字产品,通常 GB 甚至比机械硬盘贵几十倍。
2013 - 2020 固态硬盘每 TB 价格走势
这导致当时没有人使用固态硬盘。另外,当时固态硬盘的速度没有现在快,也没有突破 SATA 总线上限,主板厂家不会专门设计固态硬盘接口。当时的固态硬盘只能继续使用 SATA 接口,使用 SATA3.0 协议。
同时,在那个时代,计算机底盘通常只设计给机械硬盘的硬盘位置,所以正如我们上面提到的,即使固态硬盘的存储颗粒只有一个小颗粒,也应该使用一个 2.5 或者 3.5 用这么大的壳包住它。
壳的主要部分很小
固态硬盘最早在笔记本上全面普及。之前把机械硬盘放在笔记本上的做法是把它放在笔记本上 SATA 接口焊接在主板上,然后在主板上留下一个 2.5 英寸机械硬盘的大小。但是固态硬盘本身只有一个小的,不需要机械硬盘那么高的电源,也不需要使用 SATA 这个电源部分占接口的一半,没有必要留下 2.5 寸机械硬盘位置如此之大,当时超极本超薄本等轻薄设备的概念兴起,主板厂商设计了 mSATA 接口。
笔记本上的 mSATA 接口,图片来源:Reddit 用户
以及我们现在看到的 M.2 接口已经很相似了,但还是走了 SATA 你可以把协议和总线理解为 SATA 接口的迷你版,毕竟 mSATA 就是 mini SATA 的缩写,此时,制造商终于可以使固态达到合适的尺寸。
但到目前为止,这个接口基本上没有使用笔记本电脑,所有更新都使用了 M.2 接口,如果新笔记本上有这个接口,通常是无线网卡而不是固态硬盘。许多移动固态硬盘仍在使用 mSATA 接口转 USB,毕竟大多数人对移动硬盘的速度要求不高,可以超越 SATA 速率的 USB3.2/USB4 还没有普及,厂家不需要使用对硬件要求更高的协议和接口。
英特尔无线网卡在笔记本上很常见,通常带蓝牙。这个型号是 AX200
此外,英特尔还推出了一个叫做 SATA Express 他可以直接插两个接口 SATA 来走 SATA 协议也可以使用整个接口 PCIe*1/2,但是这个东西的界面还是太大,速度上限也不高。对应的主板只出了几个,连支撑的设备都没出来就死了。
随着固态硬盘的速度越来越高,这两个接口远远不能满足日益加速的固态硬盘,因此制造商必须设计一个固态硬盘,可以直接和最快的速度 PCIe 总线交流接口。
M.2(NGFF) /PCIe 接口固态硬盘专门用于固态硬盘,速度最快 PCIe 总线交流的界面是我们今天常见的 M.2 接口了。M.2 这是我们经常听到的名字,但它实际上被称为 NGFF(Next Generation Form Factor),翻译成中文是次世代接口,后来改名 M.2.也许我认为这个接口不可能一直是次世代。「2」意思是第二代,「M」我们下面提到的 M.KEY,表示接口的形状,中间用点隔开表示两个参数不同。
M.2 作为现在和未来的主流接口,接口自然是向后兼容的,可以使用 SATA 协议也可以使用 NVMe 由于协议多,界面复杂,M.2 接口通过接口上的间隙来确定协议的类型,因为不同的间隙被称为钥匙,所以 KEY,M.2 接口有从 ABCDEFGHJKLM 这么多种 KEY,KEY 不能插入相应的接口(真的是钥匙)……)。但是不要担心太复杂,因为我们每天只能看到两种:M KEY 和 B KEY。但是不要担心太复杂,因为
我们每天只能看到两种:M KEY 和 B KEY。不同 M.2 KEY 图片来源:维基百科
假如我们观察自己 NVMe 固态硬盘,会发现缺口在右边,这就是 M Key,如果插槽右侧有相应的突出,可以 以插
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