了解SSD固态硬盘,什么是SATA M.2接口,NVMe协议,QLC粒子

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1.接口:SATA和M.2接口
目前,SSD主流接口具有SATA和M.2接口。
1.1 SATA接口
硬盘总线从IDE到SATA I到目前的SATA III,理论上从1.5GB/s限制到目前的6GB/s(=600MB/s),速度不断提高。 SATA接口完全可以运行,机械硬盘≈100MB/s。
1.2 M.2接口
随着SSD性能不断提高,SATA已经成为SSD速度的瓶颈,我们开始探索更高带宽的数据传输解决方案。
M.2(下一代外形)支持AHCI和NVMe协议。起初,英特尔将其定位于具有相对较小空间的设备,如笔记本电脑和嵌入式设备。市场总是不可预测的,M.2接口在笔记本电脑和台式机中都很流行。
目前,只要它不是入门级,便宜的主板都配备了M.2接口。
2.传输协议:AHCI和NVMe协议
2.1 AHCI协议
AHCI(高级主机控制器接口),AHCI支持NCQ,最大深度为32,主机最多可以向硬盘发送32个命令。 AHCI大大提高了硬盘的性能。在机械硬盘时代,采用AHCI协议的SATA接口可以满足性能要求。
2.2 NVMe协议
NVMe(非易失性存储器快速)协议旨在充分利用PCI-e通道的低延迟和并行性,极大地提高了SSD的读写性能。
目前,只有M.2接口可以使用NVMe协议,基于SATA接口的SSD不支持NVMe协议。
M.2接口支持NVMe和AHCI协议。
SATA,M.2接口和AHCI,NVMe协议可以获得三种常见的组合,并且可以通过达到3个条件(M.2接口+ PCI-e信道+ NVMe协议)实现最高性能,否则M.2接口SSD和SATA接口SSD之间没有区别,如图所示:(理论速度限制和实际使用中大多数情况下的传输速度)
3.闪粉
闪存颗粒有许多不同的变体,其中NAND闪存颗粒通常用于SSD固态驱动器,移动电话存储器,SD卡等。
根据电子单位密度的不同,NAND闪存可以分为SLC(单级单元),MLC(多级单元),TLC(三级单元)和QLC(四级单元)。
在一个存储单元中,SLC可以存储一个比特,MLC可以存储2个比特,TLC可以存储3个比特,QLC可以存储4个比特。
单个单元存储的位越多,读写性能越差,寿命越短,但成本越低。
目前,市场上90%的固态硬盘都使用TLC颗粒。
由于QLC的成本较低,TLC也将退出历史舞台。
例如,英特尔660P SSD,512GB产品使用QLC颗粒,M.2接口,支持NVMe协议,连续读取速度为1500MB/s,连续写入速度为1000MB/s,虽然不是很出色,但超越SATA固态硬盘。
英特尔660P SSD,512GB
至于QLC或TLC,可能没有必要纠缠。由于成本高,SLC早已退出主流市场。 MLC颗粒从2016年开始缓慢下降。随着技术的进步和QLC的低成本,可以预见未来将是QLC的世界。
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