NVMe与SATA：什么’的区别，哪个更快？

NVMe（非易失性内存Express）是专门为固态驱动器（SSD）构建的接口协议。 NVMe与PCI Express（PCIe）一起在SSD之间传输数据。 NVMe可在计算机SSD中实现快速存储，并且是对与SATA和SAS等较旧的硬盘驱动器（HDD）相关接口的改进。 SATA和SAS与计算机中的SSD一起使用的唯一原因是，直到最近，才将较慢的HDD用作计算机中的大容量存储。闪存已用于智能手机，平板电脑，USB驱动器和SD卡等移动设备中。 （SSD是闪存。）

正式而言，NVMe是一种经过优化的“可扩展主机控制器接口，旨在满足利用基于PCI Express（PCIe）的固态驱动器的企业，数据中心和客户端系统的需求”。

SSD具有明显的优势，可以通过PCIe串行总线标准更快地访问。 NVMe是从头开始构建的，它是一种有效访问专门用非易失性（闪存）存储器构建的存储设备的新方法–固态硬盘。 NVMe启用了更快的接口，以利用SSD能够提供的速度。随着SSD开始取代计算机中较慢的硬盘驱动器（HDD）作为主存储，需要一个新的接口来利用更快的速度功能。但是，在向SSD过渡的过程中，某些PC配备了SSD，可以通过以前与较慢的HDD一起使用的接口（例如串行连接SCSI（SAS）和串行ATA（SATA））来访问该SSD。将NVMe与SSD一起使用更有意义。

SSD已经是智能手机和平板电脑的主要存储来源。 SSD目前比HDD昂贵，并且通常与HDD一起用作内存缓存以加速计算机系统。 SSD没有活动部件，并且在许多方面比HDD更坚固s。

NVMe标准的规范可从以下网站获得： nvmexpress.org。备用SSD接口（以替换PC上的HDD）为串行ATA（SATA），mSATA或PCIe。 （对于PCIe，如果将SSD插入可以插入主板上PCIe插槽的电路板上，则可以使用内部PCIe接口。）现代服务器可能通过串行连接SCSI（SAS），SATA，PCIe或光纤通道。

基于NVMe的SSD使用PCIe来降低SSD的延迟。 NVMe协议使用的尺寸必须以某种方式连接到计算机内的PCIe。迄今为止，NVMe的连接可以通过PCIe扩展卡，2.5英寸U.2连接器或M.2小型设备进行。 SSD制造商似乎正在向PCIe迁移，其中大多数使用的是M.2连接器，又称“下一代尺寸”。

NVMe如何工作？

对于NVMe，听起来复杂的“提交和完成队列”是一种利用SSD技术的机制。队列的主机软件可管理和控制SSD数据流，创建和删除单独的队列，中止命令等等。具有四个核心的计算机可能具有四个队列对，以确保将数据结构保存在相应的核心的缓存中（请参见图1）。 NVMe支持多个深层的独立队列。

市场上的NVMe SSD

英特尔声称其PCIe固态硬盘数据中心家族具有“突破性”的性能，“其数据传输速度比6 Gbps SAS / SATA SSD快6倍。”英特尔®固态硬盘数据中心P3700系列“可以替代通过主机总线适配器聚合的七个SATA SSD的性能。”[一世] NVMe最初是在企业或服务器市场中使用的，但现在正在渗透到消费市场。

对于消费者而言，具有NVMe接口的英特尔SSD 600p系列固态硬盘重量仅为40克。该系列的容量从128 GB开始，一直到1 TB。 600p在4通道上使用M.2规格和PCIe 3.0。激活时的功耗为100 mW，空闲时为40 mW。在Newegg上，撰写本文时，1 TB版本的Intel SSD 600p的价格为350美元。美光是NVMe SSD和闪存的另一主要制造商。

SATA的吞吐量上限为每秒6.0吉比特（Gbps），而SAS的吞吐量上限为12 Gbps。 NVMe是使用PCIe技术在CPU和SSD之间传输数据的接口协议。 PCIe已成为行之有效，得到良好支持的标准，并且在过去十年中稳定增长。 PCIe 3.0于2010年发布，每个通道（双向）的传输速度约为1 GB /秒。如果使用4条通道，PCIe 3.0的双向双向吞吐量（双工）将达到8 Gbps，总共16 Gbps。 PCIe也是可扩展的。 PCIe 3.0在16条通道上可产生16 Gbps双工。 PCIe 4.0于2017年发布，预计将使PCIe 3.0的吞吐量增加一倍。借助NVMe和PCIe，SSD吞吐量将与PCIe一起继续提高速度。除了PCI Express，NVMe还支持光纤通道和RDMA。[ii]

[一世] //www.intel.com/content/www/us/en/solid-state-drives/intel-ssd-dc-family-for-pcie.html

[ii] “NVM Express Overview,”PDF, accessed Mar 18 2018, //app.e2ma.net/app2/audience/signup/1843375/1788830