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四种常见SSD硬盘尺寸因素及最佳工作场合

如今,SSD硬盘驱动器提供了不同的好处,从易于改变到增加吞吐量。目前四种流行的硬盘外形主导着市场。SSD硬盘通常根据其外形来描述,其外形

作者: | 2018-07-31 20:39:59 | 来源:51cto

如今,SSD硬盘驱动器提供了不同的好处,从易于改变到增加吞吐量。目前四种流行的硬盘外形主导着市场。

SSD硬盘通常根据其外形来描述,其外形尺寸指的是硬盘的大小和形状。但SSD硬盘外形因素可能不仅意味着是硬盘的物理尺寸,还表明硬盘如何连接到计算机,以及如何在主板和驱动器之间传递数据。

SSD硬盘有多种外形尺寸可供选择,某些类型可以支持多种宽度和长度。当今市场上四种最常见的SSD硬盘外形包括2.5英寸SATA硬盘、mSATA硬盘、M.2硬盘,以及PCIe硬盘。

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(1)2.5英寸SATA硬盘外形

2.5英寸SATA硬盘外形尺寸基于串行高级技术附件标准,该标准是为在计算机和硬盘驱动器之间连接和传输数据而开发的。SATA标准采用串行信令技术,不像原有的并行ATA(PATA)标准,它依赖于并行信令。

SATA硬盘可以提供比PATA硬盘快得多的传输速率,达到600MBps,而PATA硬盘只有133 MBps。与PATA硬盘不同的是,SATA硬盘可以支持外部硬盘和热插拔硬盘。此外,SATA可以使用更薄的电缆,更易于管理,并且能够改善计算机内部的气流,可以安装更多硬盘。

许多SSD硬盘厂商早期都采用了2.5英寸SATA标准,因为它使得从HDD硬盘和SSD硬盘的转换变得更加容易。组织不仅可以逐步采用新的硬盘驱动器,而且2.5英寸的尺寸也使SSD硬盘能够轻松安装在笔记本电脑和台式机硬盘托架中。毫不奇怪,这种形状因素是所有主要参与者中最常见,并且成本最低的。

2.5英寸SATA驱动器使用SATA电缆连接到计算机主板。它还利用高级主机控制器接口(AHCI)总线协议在计算机和硬盘驱动器之间传输数据。该协议支持高级SATA功能,例如热交换和本机命令排队,可优化驱动器处理同步数据请求的方式。

但是,由于SATA标准是专为HDD硬盘开发的,因此SATA硬盘驱动器无法充分利用SSD硬盘固有的吞吐量功能。SATA接口连接器的速度最高可达6Gbps,远低于SSD硬盘的全部潜力。

(2)MSATA硬盘

一些供应商提供一种名为mSATA硬盘的尺寸更小的SATA SSD硬盘,简称为mini-SATA。该驱动器符合mSATA接口规范,专为功耗受限的设备而设计,如笔记本电脑、平板电脑。该规范基于将SATA信号映射到直接插入主板上的mSATA插槽的卡中。

mSATA硬盘的大小约为2.5英寸SATA驱动器的八分之一,但可以支持相同的SATA吞吐量,最高可达6Gbps。除了是一种较小的SSD硬盘之外,mSATA硬盘消耗更少的功率,支持启动和关闭功能,并且更耐冲击和振动。其较小的外形也使mSATA驱动器非常适合商用产品,如信息亭、数字标牌、多功能打印机和销售点设备等。

与2.5英寸SATA硬盘一样,mSATA硬盘依赖于ATA命令集在计算机和驱动器之间传输数据。事实上,两个硬盘驱动器之间唯一真正的区别是它们的尺寸以及它们如何连接到主板。

(3)M.2硬盘

在mSATA硬盘出现几年后的2013年,M.2硬盘首次亮相,提供了比mSATA硬盘更优越的存储功能,是一种可以存储更多数据的小型SSD硬盘。其可以容纳SATA和PCIe接口连接器以及USB 3.0,并且可以与AHCI协议或非易失性存储器快速(NVMe)协议一起使用。

与传统总线技术(如SATA)相比,PCIe硬盘具有更低的延迟和更高的传输速率。使用PCIe,每条总线都有一个专用连接,这意味着它不必竞争带宽。该接口的物理占用空间也较小。

NVMe协议使主机软件能够与NVMe子系统进行通信,该协议针对使用PCIe连接器的SSD硬盘进行了优化。NVMe协议解决了原有存储协议的许多局限性,同时在性能和吞吐量方面实现了显著提升。

与mSATA硬盘不同,M.2硬盘支持多种宽度和长度组合,其尺寸如22mm×60mm或22 mm×80mm。使用NVMe协议的基于PCIe的M.2硬盘最多可支持四个PCIe通道,从而可以超过SATA或mSATA驱动器的6Gbps限制。

人们可以从M.2模块边缘连接器中的键和槽口区分M.2产品的类型。

M.2硬盘旨在利用PCIe的高速功能,通常被认为是mSATA的替代品。尽管仍有大量的mSATA SSD硬盘在应用,但由于M.2硬盘能够减少延迟,提高IOPS和降低功耗,因此小型市场的大部分兴趣已转移到M.2硬盘。

(4)PCIe外形硬盘

基于PCIe外形尺寸的SSD硬盘利用PCIe接口连接器和NVMe协议来最大化SSD硬盘性能。 PCIe硬盘通过PCIe扩展插槽直接连接到主板,PCIe扩展插槽可以从一个数据传输通道扩展到32个数据传输通道。硬盘使用的通道越多,性能越好。

PCIe SSD硬盘是四种主要硬盘中价格最昂贵的,但它们提供最快的速度,优于基于服务器的SATA硬盘,以及串行连接的SCSI和光纤通道(FC)硬盘。直到最近,PCIe硬盘主要针对企业部署,但随着它们进入消费者市场,这种情况一直在变化。

PCIe硬盘采用点对点架构,可提高数据传输速率,同时降低网络延迟。每个PCIe硬盘驱动器通过其自己的串行链路直接连接到主板。这样,多个硬盘不需要共享同一总线。

PCIe SSD硬盘的示例

PCIe硬盘比M.2硬盘的外形要大一些,可以在每张卡上安装更多芯片,同时仍然提供充足的冷却空间。虽然其尺寸使硬盘更适合在台式电脑和服务器安装,但并不是更小的设备,这也意味着它们可以支持更高的容量。一些固态硬盘已超过8TB的容量。M.2硬盘最近才突破1TB的容量障碍。

PCIe硬盘面临的挑战之一是NVMe协议仅限于直接连接硬盘驱动器。因此,主要依赖分布式存储的企业可能从NVMe硬盘驱动器中获益很少。然而,最近出现了NVMe over Fabrics(NVMe-oF)协议,可以充分利用NVMe跨网络结构的优势,例如以太网、InfiniBand和FC。NVMe-oF协议使用基于消息的通信在计算机和网络连接的硬盘之间传输数据,使组织能够在其数据中心中实现SSD硬盘的全部优势。

SSD硬盘外形未来将是什么样?

固态存储产品是一个充满活力的市场,每天都有新的创新。其外形尺寸将继续发展,而且支持它们的接口连接器和总线协议也将继续发展。此外还有其他SSD硬盘外形尺寸。

例如,一些供应商提供U.2硬盘,主要用于企业市场,其与M.2硬盘相比具有许多优势。即便如此,大部分SSD硬盘仍继续使用2.5英寸SATA、mSATA、M.2和PCIe的外形尺寸,而新产品的推出只是时间问题。