PCIe SSD是什么硬盘？常见PCIe SSD版本类型介绍

PCIe SSD是使用外围组件互连Express标准（PCIe）连接到计算机主板的固态驱动器，与使用传统串行AT连接（SATA）接口连接的驱动器相比，速度更快。这些连接标准使计算机能够充分利用SSD比机械硬盘更快性能。

什么是PCIe？

PCIe是一种广泛使用的标准，允许外围设备和组件（包括固态硬盘）与计算机的中央处理单元（CPU）进行通信。最新版本PCIe 6.0提供迄今为止最佳的性能。尽管它尚未广泛使用，但它有望通过减少延迟、使速度和带宽加倍以及减少启动和处理时间来满足对更快、更高效的数据存储和传输的日益增长的需求。

高性能主板内置有PCIe插槽，可用于添加外围设备，包括SSD。PCIe插槽有不同的物理配置，具体取决于它们提供的数据传输“通道”数量：

• PCIex1是最小的PCIe插槽，它使用单通道进行数据传输，通常用于USB扩展卡、基本网络适配器和其它卡。
• PCIex4使用四个通道，通常用于高速网络适配器和SSD扩展卡，它们可以安装到PCIe x16插槽中。
• PCIex8使用八通道，通常用于显卡或SSD扩展卡，它们还可以安装到PCIe x16插槽中。
• PCIex16是最大的插槽，有16个通道，用于高带宽外设。

PCIe插槽由两个方面组成：机械卡和电气（通道）。实际上，这意味着插槽可能是x16机械插槽，但只有x8电气插槽。尽管它物理上可以容纳16个PCIe卡，但只能支持8个通道，从而导致性能下降。

PCI与PCIe

PCI 是一个早于PCIe的更古老的标准。PCI 插槽通常比PCIe插槽长，但运行速度慢得多。在PCI标准中，所有设备共享相同的并行总线，而PCIe内部架构更类似于局域网，每个链路都连接到计算机中的中央交换机。

即使是最慢的PCIe版本也明显快于最大PCI带宽（532MBps）。除了速度之外，PCIe还提供先进的错误检测和报告以及热插拔设备的能力，以便无需重新启动系统即可插入和检测它们。

PCIe与SATA固态硬盘

购买SSD 时，选择通常归结为PCIe与SATA。PCIe的主要优势是它比SATA驱动器提供了巨大的性能提升，尤其是随着非易失性内存快速（NVMe）PCIe固态驱动器的出现，速度甚至更快。NVMe是一种主机控制器接口规范，它使用PCIe总线将SSD连接到计算机，从而提高速度并减少延迟。

SATA驱动器的成本低于PCIe SSD，并且针对某些用例提供了一些其它优势：

• 兼容性：由于SATA较旧，因此更为常见。SATA SSD可能比PCIe SSD与旧系统兼容。
• 效率： SATA也不那么复杂，这意味着能耗可能更低。这可能会对笔记本电脑的电池寿命以及电力和冷却成本相当高的大型数据中心产生影响。
• AHCI：只要系统使用高级主机控制器接口（AHCI），SATA SSD就可以热插拔到系统中或从系统中热插拔，该接口通常可以在系统BIOS中启用。PCIe SSD默认支持热插拔。

PCIe SSD外形规格

PCIe SSD有多种形状和尺寸，常见的包括：

• 附加卡或扩展卡；PCIe SSD是最常见的形式，可插入主板PCIe扩展插槽，提供高存储容量并支持多个闪存模块。
• M.2；这种紧凑、多功能的格式近年来越来越受欢迎。这些卡的大小约为一根口香糖，并通过M.2插槽直接连接到主板，从而减少了电缆的使用和硬件环境中的混乱。M.2卡常见于笔记本电脑和小型台式机型号中。M.2 SSD卡可支持各代PCIe。
• U.2；这款2.5英寸卡以前称为SFF-8639，兼容PCIe和SATA接口。U.2提供比M.2驱动器更大的存储容量，用于企业存储系统和高端台式机以及其他需要高性能的应用程序。
• 全高/半长（FHHL）；这种格式降低了高度和长度，以适应较大卡无法容纳的区域，例如刀片服务器、紧凑型工作站和嵌入式系统。

PCIe版本

PCIe 6.0于2022年1月发布，但尚未广泛使用，它为数据传输速率设定了新的基准——每通道64 GT/s，容量是PCIe 5.0的两倍。速度的飞跃意味着PCIe 6.0将有助于自动驾驶汽车、边缘计算以及无数应用程序、系统和流程中不可或缺的高级机器学习算法的技术开发。

PCIe 6.0通过使用脉冲幅度调制（PAM4）编码最大限度地提高数据吞吐量，从而提高数据密度和效率。其它好处包括：

• 改进的可扩展性；PCIe 6.0支持多达256个通道，即使在海量数据密集型环境中也大大增加了扩展机会。
• 提高电源效率；此版本的PCIe包含新的节能功能，包括L1子状态，可在空闲期间增加节能功能，便携式设备尤其受益于这一改进。
• 向后兼容性；PCIe 6.0向后兼容前几代产品，改善了与现有系统的集成。
• 前向纠错；这些算法可以检测并实际纠正传输错误。
• 高速互连；PCIe 6.0提供的更高带宽改善了SSD、GPU、NIC和许多其它设备之间的互连性。

尽管速度不如6.0，但PCIe 5.0在数据传输速度方面比前几代产品明显更加稳健。每通道带宽为32 GT/s，与仍在广泛使用的PCIe 4.0和PCIe 3.0 相比，它的吞吐量实际上增加了一倍。

PCIe 5.0提供了显着的技术进步，支持实时8K视频处理、复杂的人工智能（AI）算法和沉浸式虚拟现实（VR）等应用。它经常用于数据中心、科学研究设施和其他需要高性能计算的领域内的环境。其它的一些好处包括。

• 向后兼容性；PCIe 5.0向后兼容以前的PCIe版本。
• 电源效率；PCIe 5.0使用L1子状态，可以在空闲期间节省电量，这对于便携式设备尤其有价值。
• 广泛应用；目前，PCIe 5.0已在许多行业得到应用，各大科技公司在过去几年也纷纷加入。

另外，PCIe 7.0预计将于2025年首次亮相。

总结：PCIe 固态硬盘

与更传统的机械硬盘驱动器相比，固态驱动器具有更高的性能，并且使用PCIe标准的固态驱动器比依赖SATA标准的同类驱动器更快，受益于NVMe技术的最新PCIe SSD速度甚至更快。虽然性能的提高需要更高的成本，并且可能需要在兼容性和能效方面进行一些权衡，但希望以最快的速度构建或更新系统用户应该利用PCIe技术。