固态硬盘接口协议SATA和NVMe

一、NVMe和SATA的区别

NVMe和SATA是两种不同的固态硬盘（SSD）的接口和通信协议，它们在性能、尺寸、兼容性等方面有着显著的差异。

简单来说，NVMe是一种专为SSD设计的新技术，它利用PCIe总线直接与CPU通信，从而实现更高的速度、更低的延迟和更多的并行性。

SATA是一种早期为机械硬盘（HDD）设计的技术，它使用AHCI驱动程序通过SATA总线与CPU通信，受到总线带宽和命令队列深度的限制，无法充分发挥SSD的潜力。

1、性能

性能是NVMe和SATA最明显的区别，也是用户最关心的方面。NVMe和SATA在读写速度、IOPS（每秒输入/输出操作次数）、延迟等指标上都有着巨大的差距。根据金士顿科技的介绍，NVMe和SATA之间的性能对比如下表所示：

从表中可以看出，NVMe在各项性能指标上都远远超过了SATA，这意味着NVMe可以更快地读写数据，更好地处理多任务，更低地消耗CPU资源。

NVMe的高性能使得它适合运行大型游戏、视频剪辑、3D建模等对速度要求较高的应用程序。

SATA虽然无法与NVMe相比，但相对于HDD来说仍然有着10到15倍的性能提升，适合运行一般的办公、娱乐等应用程序。

2、尺寸

尺寸是NVMe和SATA另一个重要的区别，它影响了固态硬盘的安装方式和适用范围。

由于SATA是为HDD设计的技术，因此SATA固态硬盘通常采用2.5英寸或3.5英寸的外形尺寸，需要通过数据线和电源线连接主板和电源。这种尺寸和连接方式使得SATA固态硬盘占用较多的空间，不利于散热，也不适合轻薄型笔记本电脑等设备。

NVMe由于利用PCIe总线直接与CPU通信，因此不需要数据线和电源线，可以采用更小巧的外形尺寸，直接插入主板上的插槽。NVMe固态硬盘支持多种新型的尺寸规格，如下所示：

• M.2 - 这种物理硬盘更小巧，可以安装到各种不同的设备上。M.2的宽度一般为22毫米，长度则有30、42、60、80、110等不同的规格，单位均为毫米。目前，M.2 2280是最常见的NVMe固态硬盘尺寸规格。
• U.2 - 这种存储设备价格更贵、性能更高、耐用性更久，通常应用于数据中心/企业存储环境。U.2的尺寸一般为2.5英寸，厚度为15毫米，需要通过特殊的电缆连接主板上的PCIe插槽。
• PCIe插卡 - 这种高性能的NVMe固态硬盘适用于未配备M.2兼容插槽的系统。PCIe插卡的尺寸一般为半高半长（HHHL）或全高全长（FHFL），可以直接插入主板上的PCIe插槽。

从尺寸方面来看，NVMe固态硬盘具有更高的灵活性和适应性，可以满足不同设备和场景的需求。SATA固态硬盘则受限于传统的HDD尺寸和连接方式，不利于节省空间和提高便携性。

3、兼容性

兼容性是NVMe和SATA需要注意的一个区别，它影响了固态硬盘的选择和使用。

由于SATA是一种较早的技术，因此SATA固态硬盘具有较好的兼容性，可以在大多数主板和操作系统上正常工作，不需要额外的驱动程序或设置。

NVMe是一种较新的技术，因此NVMe固态硬盘的兼容性相对较差，需要主板支持PCIe总线和NVMe协议，操作系统支持NVMe驱动程序。

目前，大多数现代主板和操作系统都已经支持NVMe技术，但是在一些较旧或较特殊的设备上可能会遇到兼容性问题。因此，在选择和使用NVMe固态硬盘时，需要先确认设备是否支持NVMe技术，以避免出现无法识别或无法启动等问题。

4、总结

综上所述，NVMe和SATA是两种不同类型的固态硬盘接口和通信协议，它们在性能、尺寸、兼容性等方面有着显著的区别。

NVMe是一种专为SSD设计的新技术，它利用PCIe总线直接与CPU通信，从而实现更高的速度、更低的延迟和更多的并行性。

SATA是一种早期为HDD设计的技术，它使用AHCI驱动程序通过SATA总线与CPU通信，受到总线带宽和命令队列深度的限制，无法充分发挥SSD的潜力。

NVMe固态硬盘具有更高的灵活性和适应性，可以满足不同设备和场景的需求。SATA固态硬盘则具有较好的兼容性，可以在大多数主板和操作系统上正常工作。

二、主流固态硬盘接口类型

目前能见到的不同接口主要就是SATA、mSATA、M.2、SATA Express、PCI-E及U.2等。

1、SATA 3.0接口

是最为常见的固态硬盘接口

这是SATA Revision 3.0（简称SATA3.0或SATA 6Gbps）它代表所使用的是SATA Revision 3.0标准，速度更快，相对SATA Revision 2.0。

SATA是硬盘接口的标准规范，事实上，SATA 6Gbps接口是一个不太规范的说法，正确说法是SATA III（SATA3.0），接口速度是6Gbps。当然，大家都习惯这么说。这是市面上最常见的机械硬盘/固态硬盘接口，大多数人买的硬盘都是在用这种接口。

SATA 6Gbps（SATA3.0）最大优势就是非常成熟，能够发挥出主流SSD最大性能。

需要注意的是，一些老电脑的，可能仅有SATA2.0，这类接口由于最大支持的速度有限，无法完全发挥出SSD的性能，因此一些老爷机或者比较老的电脑用户，一般不建议升级SSD，除非更换支持SATA3.0的主板。

2、mSATA接口

该接口是SATA协会开发的新的mini-SATA(mSATA)接口的产品规范。
新的可以让SATA技术整合在小尺寸的装置上。

mSATA也提供了和SATA接口标准一样的速度和可靠性，提供小尺寸CE产品(如Notebooks/ Netbook)的系统开发商和制造商更高效能和符合经济效益的储存方案。

该接口主要是用在注重小型化的笔记本上面，比如说商务本，超极本等等，台式机，主流笔记本依依旧是SATA3.0。

事实上，mSATA接口亦可以说是SSD小型化的必经过程。当然mSATA也存在SATA的一些缺陷，比如说现在仍然是SATA通道，速度还是6Gbps。

3、M.2接口

M.2原名是NGFF接口，这是为超极本（Ultrabook）量身定做的新一代接口标准，主要用来取代mSATA接口。

不管是从非常小巧的规格尺寸上讲，还是说从传输性能上讲，这种接口要比mSATA接口好很多。正是因为SATA的接口瓶颈越来越突出，现在很多主板厂商都开始在产品线上预留出M.2接口。

M.2接口能够同时支持PCI-E通道以及SATA，其中前者在提高速度方面更轻松一些。最开始该接口所采用的是PCI-E 2.0 x2通道，理论带宽10Gbps，可以说它也突破了SATA接口理论传输瓶颈。

如今的M.2接口全面转向PCI-E 3.0 x4通道，理论带宽达到了32Gbps，相比以往水准提升了很多，这也让SSD性能潜力大幅提升。

另外，该接口固态硬盘还支持NVMe标准（硬盘接入标准），和现在的AHCI比较起来，通过新的NVMe标准接入的SSD，在性能提升方面非常明显。

4、PCI-E接口

在SATA接口的SSD发展开始时，就已经出现了PCI-E接口的SSD，后者优势可以说非常明显。至于其他SSD，无论使用的是何种接口，都是从SATA 向原生PCI-E走进，而PCI-E接口的SSD直接是一步到位，没有了中间过程。

不过，PCI-E硬盘最开始主要是在企业级市场使用，因为它需要不同主控，所以，在性能提升的基础上，成本也高了不少。至于消费级市场，对该产品并没有太大需求，只是在这两年，PCI-E硬盘才开始在高端消费市场流行起来。

5、SATA Express接口

在SATA 6Gbps速度之后，SATA接口再想提升速度就比较困难了。SAS接口虽然说能达到12Gbps的速度，不过这也只是针对企业级市场，并且对原接口做了很大变动，而且后者对成本并不敏感。但是，面对消费级市场时就不能这样了，必须考虑到现实问题，SATA-IO最终拿出了SATA Express接口的解决方案。

其实，它的物理接口是由SATA 6Gbps接口改造而来，已经在市场上推出了好几年。不过，从目前市场占有率来看，该产品还有很长一段普及之路。该产品做得唯一比较明智的地方就是向下兼容了SATA 6Gbps接口。

6、U.2接口

U.2接口到底是什么东西？相信大家都没有听说过！它的别称是SFF-8639，是由固态硬盘形态工作组织（SSD Form Factor Work Group）推出的接口规范。
U.2不但能支持SATA-Express规范，还能兼容SAS、SATA等规范。因此大家可以把它当做是四通道版本 的SATA-Express接口，它的理论带宽已经达到了32Gbps，与M.2接口毫无差别。不过目前在市场上已经正式售卖的也只有的750系列。

7、总结：

尽管现在市面上固态硬盘接口确实特别杂乱，不过归根结底也就是一以SATA、mSATA、M.2以及PCI-E为主。

从性价比以及技术上的成熟度来说，SATA3.0接口占据了绝大部分的市场。绝大多数台式电脑与主流笔记本都直接采用SATA接口，兼容传统的机械硬盘与新的固态硬盘，该接口也将在未来很长一段时间是主流。

而对于一些高端玩家来说，可以考虑选用M.2接口固态硬盘，不过需要主板支持才可以。

三、主板是m2sata能用nvme吗？

能用，但速度效果不好，主板没有这个技术支持，就只能使用主板bios里的AHCI设置，走sata接口通道。

• 本文参考文章链接
  NVMe和SATA的区别
• 主流固态硬盘接口类型
  主流固态硬盘接口类型