M.2和NVMe有什么区别？二者概念千万别弄混淆了

在过去十年中，固态硬盘（SSD）已成为许多计算环境的首选硬件，因为与硬盘（HDD）相比，它们具有更好的读/写速度和更少移动部件。然而，由于可供选择的选项很多，正确找到适合你需求的选择可能具有挑战性。

在本文当中，小编将介绍最广泛使用的SSD类型之一，即M.2 SSD，以及用于将SSD连接到主板的最流行（也是最快）的协议，非易失性存储器高速协议（NVMe）。

虽然M.2和NVMe这两个术语经常互换使用，但它们实际上指的是可以一起使用或单独使用的不同技术，很多小伙伴会将它们弄混淆，因而务必要注意。简而言之，可以概括为：

• NVMe是专为高性能、非易失性存储介质设计的存储和传输协议。
• M.2是一种可实现高性能存储SSD的接口标准。

当前，使用NVMe接口连接的M.2 SSD可提供最快的数据传输速度。

什么是固态硬盘（SSD）？

SSD是一种基于半导体的存储设备，依靠闪存在计算机中存储数据。与使用磁铁存储数据的磁性存储（例如硬盘驱动器HDD和软盘驱动器）不同，SSD使用NAND技术，这是一种非易失性存储，不需要电力来维护其数据。

在SSD硬盘当中，每个内存芯片都由包含内存单元（也称为页面或扇区）的块构成，每个单元都有内存位。由于盘片和读写头的移动，硬盘驱动器具有固有的延迟和访问时间，而SSD没有移动部件，因此速度要快得多。

什么是NVMe？

NVMe（非易失性存储器标准）是一种数据传输协议，可降低每秒输入/输出（I/O或IOPS）的系统开销，用于SSD和闪存。根据2023年国际数据公司（IDC）的一份报告显示，NVMe协议旨在加快通过PCI Express 连接的系统的数据传输速度，PCI Express是一种串行扩展总线，是将计算机连接到一个或多个外围设备的标准。与其前身串行高级技术附件（SATA）不同，NVMe协议专为高性能、非易失性存储介质而构建，使其成为消费者和企业工作负载的绝佳选择。

使用NVMe协议的SSD可用于企业级，其基础设施占用空间更小，功耗也低于流行的小型计算机系统接口（SCSI）。NVMe SSD的响应时间比HDD更短，这是因为其驱动程序得到了改进，允许并行和轮询，并有助于减少延迟以避免CPU瓶颈。

2011年，NVMe存储技术作为SATA和串行连接SCSI（SAS）协议的替代品推出，后者多年来一直是行业标准。除了在存储和技术方面比其前代产品有所改进外，NVMe还促进了当时正在开发的重要技术的发展，包括物联网（IoT）、人工智能（AI）和机器学习（ML）。

外围组件互连Express (PCIe) 总线

NVMe SSD最重要的区别之一是其访问闪存的方式，通过使用外围组件互连Express（PCIe）总线，它消除了“中间人”控制器，大大降低了延迟。此外，NVMe也可以在任何类型的“布线”互连上运行，比如光纤通道和以太网，以太网中包括iWarp、RoCEv2、iSER和NVMe-TCP。

PCIe Gen4是最新的PCI Express规范，其数据传输速率是Gen3的两倍。Gen3 PCIe的传输速率为每PCIe通道每秒8千兆次（GT/s），而Gen4的速率为每PCIe通道16GT/s，即2GB/s。

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并行命令队列

与使用SCSI协议的驱动器（只能部署单个命令队列）不同，NVMe SSD可以同时运行数万个并行命令队列。使用NVMe SSD，连接方法与协议无关。例如，NVMe PCIe连接器可以通过运行NVMe协议的PCIe链路访问单个驱动器。

什么是M.2 SSD？

M.2 SSD，或下一代外形（NGFF）硬盘，它是一种通过M.2接口连接到计算机主板的SSD。与其它类型的SSD相比，M.2 SSD非常节能，占用空间更小。此外，它们不需要任何类型的电缆来连接，而且它们比现在广泛使用的2.5英寸SSD更小、速度更快。

尽管M.2 SSD体积相对较小，但它仍能存储与同类硬盘一样多的数据（高达8TB），而且运行速度通常更快。它们易于安装，并且与任何具有M.2插槽的主板兼容。即使你的主板没有M.2端口，仍可使用适合PCIe插槽的适配器卡连接M.2硬盘。

M.2 SSD的优势之一是它们支持多种协议，包括SATA和PCI Express（PCIe），尤其是NVMe（Non-Volatile Memory Express）协议，后者提供了更高的性能和更快的数据传输速度。

M.2 SATA SSD

由于SATA驱动器与旧技术兼容，其尺寸越来越受欢迎。虽然NVMe SSD仍然具有更大的带宽，但许多旧计算机不支持NVMe或PCIe技术，因此M.2 SATA接口是最佳选择。

SATA SSD的最大数据传输速度为每秒6千兆字节（Gbps），比其它较新的接口慢。严格意义上就性能而言，SATA M.2是市场上最低级别的SSD类型。但该技术仍然比HDD快得多，带宽是HDD的三倍甚至四倍。此外，SATA M.2 SSD比NVME SSD更实惠，对于没有空间容纳2.5英寸驱动器的主板，SATA M.2是一个很好的选择。

M.2 NVMe SSD

NVMe技术的特点是高带宽和快速的数据传输速度。性能最佳的NVMe驱动器每秒传输速度超过3,000兆字节（MB/s），一些较新的型号可以达到7,500MB/s。到目前为止，NVMe M.2 SSD提供市场上最快的数据传输速度。NVMe技术的另一个吸引人的特性就在其名称中：非易失性存储器。此规范意味着NVMe设备无需电源即可保留其数据。

与其它技术不同，NVMe M.2 SSD使用PCIe插槽直接连接到计算机的CPU。此功能使驱动器的闪存能够通过PCIe运行，而不是以相当慢的速度运行的SATA驱动程序。通过PCIe总线，NVMe M.2 SSD驱动器可以实现高达20Gbps的传输速度，是SATA M.2的三倍多。

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哪种SSD适合你？

不熟悉这些技术的用户可能会问，NVMe和M.2哪个更好？事实上，两者根本无法比较。它们是不同的技术，你无需在两者之间做出选择，因为你可以同时拥有两者。选择存储驱动器时，NVMe M.2 SSD是速度最快且易于安装的驱动器之一。

然而，在购买硬盘时，除了速度和性能之外，还有很多因素需要考虑。为了简化流程，这里使用四个关键因素比较了最流行的技术：价格、技术规格、存储容量和速度。

• 价格：直到现在，SATA M.2 SSD的价格都比NVMe M.2便宜，因此对于精打细算的用户来说，它们是一个有吸引力的选择。然而，随着NVMe M.2的价格逐年下降，价格优势逐渐凸显。截至撰写本文时，亚马逊上存储容量为1TB或2TB的三星NVMe和SATA M.2 SSD价格在64美元到130美元之间。
• 技术规格：这是两种技术之间的差异真正开始凸显的地方。一些较旧的设备根本不支持NVMe技术，因此SATA M.2是最佳选择。此外，在购买NVMe驱动器之前，用户需要检查其系统的兼容性，并确保它具有足够的PCIe连接来支持多个设备。
• 存储容量： NVMe和SATA M.2 SSD通常提供1TB或2TB两种容量，想要更大容量的用户可以升级到4TB和8TB型号，但价格会高得多。截止到目前，亚马逊上NVMe和SATA两种型号的4TB M.2 SSD售价在200至300美元之间，而8TB SSD硬盘的售价接近400美元。
• 速度： NVMe M.2 SSD的高性能、高吞吐量和高速数据传输能力是市场的关键差异化因素。NVMe技术利用PCIe接口，使其能够直接连接到CPU和SSD。这有助于降低延迟并提高系统响应能力。但是，根据你的需求，可能不需要NVMe M.2 SSD提供的闪电般的速度，在这种情况下，SATA M.2 SSD是一种稍微便宜的选择。虽然SATA驱动器的速度不如NVMe SSD，但它仍然比任何HDD快得多。如果你是游戏玩家或将PC用于办公应用程序，SATA M.2 SSD完全够用。

NVMe和M.2用例

到目前为止，已经确定NVMe和M.2并不是竞争技术，相反，它们实际上可以相互补充。对于企业级业务需求，使用NVMe的好处是不可忽视的。M.2 SSD当然有很多企业用例，但它们在希望升级笔记本电脑或PC的消费者中也广受欢迎。以下是这两种技术的一些最常见用例：

• 高性能计算： NVMe具有处理并行处理所需的速度和存储容量，这是高频金融交易、AI和ML等苛刻应用的关键要求之一。
• 要求苛刻的应用程序：具有实时客户互动和快速访问大量数据的功能的应用程序通常依赖NVMe技术来运行其工作负载，用例包括电子商务、个人理财和许多云原生应用程序。
• 数据中心：NVMe M.2 SSD可帮助数据中心扩展其存储能力，同时仍提供闪电般的速度。根据最近的一份报告显示，近四分之三的企业已经使用NVMe SSD存储或计划在未来购买它。
• 视频和图形编辑：许多视频编辑使用NVMe M.2 SSD来扩展存储空间，同时仍能获得应用程序所需的高处理速度。此外，便携式NVMe M.2外形纤薄小巧，非常适合外出编辑使用的轻便电脑，如笔记本电脑、笔记本和超极本。
• 游戏：许多严肃的游戏玩家都依赖于NVMe M.2 SSD提供的快速加载时间。NVMe SSD是一种经济实惠且易于安装的升级产品，可提供流畅的游戏体验，并增强各种其他应用程序的日常PC使用率。

小结

不难发现，NVMe协议与M.2接口相结合，可帮助消费者和企业实现市场上最快的数据传输速度。对于游戏爱好者、视频编辑者和其他希望升级PC存储和传输功能的用户来说，NVMe M.2 SSD是一个有吸引力的选择。

需要注意的是，NVMe是一种协议，专为高性能SSD设计，利用PCIe接口提供更高的速度和更低的延迟。 M.2是一种接口规范，定义了设备的物理形态和电气连接，可以支持不同协议（包括SATA和PCIe/NVMe）。 在实际使用中，你可能会看到M.2 NVMe SSD，它指的是通过M.2接口连接的、使用NVMe协议的高速SSD，千万不要弄混淆！