電腦升級SSD必備知識- 搞懂規格再出手,提昇效能不必愁

從早些年的低容量高單價,SSD 在這幾年的價格逐漸下滑,儲存規格亦逐年提昇,已經到大多數人都能接受的地步,說是到了採購的甜蜜點亦不為過,不管是尋求極致的效能表現,或是文書遊戲的基本需求,都能夠找到適合級別的產品,

然而 SSD 演化至今,介面的種類逐漸變得複雜,不像傳統 HDD 一樣,只需要單一的 SATA 介面就能搞定。如果在購物網站上輸入「SSD」查詢,除了熟悉的2.5吋規格外,甚至還會出現介面卡形式以及長得像口香糖般的長條狀SSD,如果不是經常關注儲存產品發展的使用者,很可能會因此混淆,到底該選擇哪一種 SSD 規格比較適合?以及自己的系統能否完全發揮 SSD 的高速優勢,透過這篇專題一次告訴你。

認識SSD的四大介面

在目前消費端的 SSD 儲存市場上,總共存在有4種介面規格的產品,分別是 SATA、mSATA、PCIe 與M.2,但就市場的佔有率來說,還是以 SATA 及M.2為主流,但就傳輸速度來說,其實並非M.2介面就一定優於 SATA 介面,還得依據其所支援的標準而定。

SATA與mSATA

SATA 應該是大多數人最為熟悉的介面,由以前的 IDE/PATA 介面發展而來,且一直都是電腦系統中專門用於連接硬碟、光碟機等設備的傳輸介面,現行普遍採用的 SATA 6Gb/s 規格(或稱 SATA III),自2009年頒布以來已將近10年,因此採用此介面的 SSD 的數量也是最多的,其後雖然也有支援更高傳輸速度的 SATA Express及 U.2介面的推出,但支援的產品實在太少。而 mSATA 可算是 SATA 的衍生介面,其主要差異在於採用嵌入式設計,縮減了安裝的尺寸,因此通常在筆電上比較常見。mSATA 在傳輸速率上並無特別升級之處,同樣為6Gb/s,對於傳統機械式硬碟來說,SATA 的6Gb/s 頻寬足矣,然而對於講求高速的 SSD 來說,6Gb/s 反而成為了一種限制,乃致於 SATA 規格的 SSD 極速,天生就無法突破600MB/s 的門檻,也因此 mSATA SSD 的地位不上不下,除了舊型筆電之外,有逐漸淘汰的趨勢。

從PCIe到M.2

既然 SATA 的頻寬無法滿足SSD,就得另尋解決之道,可分別以 PCIe 和M.2作代表,PCIe 介面的發展沿襲自 AGP,原本是因應顯示卡而獨立出來的圖形加速介面,目前主流是 PCIe 3.0,頻寬則依通道數而有所不同,如x1、x4、x8、x16等等,以3.0版的規格來說,即使是最低的x1,其頻寬也將近有1000MB/s,比 SATA 自然是快上不少,所以廠商將 SSD 改由 PCIe 介面進行傳輸以求提高效率,也是可以理解的,但 PCIe SSD 同樣會面臨到體積的問題,一般筆電不可能有多餘空間容納下一張介面卡,所以 Intel 力推新一代的M.2介面,不但足以整合上述所有介面的優點,卻也同時讓它成為 SSD 有史以來最複雜的混合型介面。

隨著 SSD 硬體介面的差異,在主機板上安裝的位置亦有所不同,隨各家而異。(此處以技嘉 H370 AORUS GAMING 3 WIFI 主機板為例)

四種 SSD 介面的比較

變化多端的M.2規格

M.2前身為 NGFF(Next Generation Form Factor),是由 Intel 所主推的一種全新介面規範,用以取代 mSATA,並首先導入到筆電平台,目的同樣是為了推動小型化系統的發展,不過 Intel 在制訂M.2介面的規範時,並未限制其所使用的訊號協定,僅定義了尺寸規格與工作電壓等項目,也因此M.2得以相容於多種介面訊號控制器,包括 SATA、PCIe、USB、音訊等等,對於廠商在設計產品時,可提供更高的自由度。 

三種插槽形式及其變化

然而這樣的高自由度與混合性,也讓M.2介面變得複雜許多,首先在插槽方面,M.2就區分為 Socket 1、Socket 2、Socket 3等3種形式,所對應的鍵位也有所不同,Socket 1主要針對無線網卡,對應的鍵位為 A Key,為避免混淆這裡就先略過不提。M.2 SSD 主要適用於 Socket 2、Socket 3這兩種插槽,Socket 2插槽可以支援走 SATA 及 PCIe x2通道的M.2 SSD,所對應的鍵位為 B Key,而 Socket 3插槽則支援走 PCIe x4通道的M.2 SSD,對應的鍵位為 M Key,兩種插槽因為防呆缺口的位置不一樣,所以無法混用,不過市面上有些 M.2 SSD 產品為了能同時兼容於兩種插槽,便把金手指的部分設計成 B+M Key 的形式,但是…能夠插得進去,不代表就能夠正常使用,因為某些主機板上的M.2插槽僅能支援 PCIe 通道,如果你插入 SATA 的M.2 SSD,那麼就會無法偵測到,除非廠商在設計時,就已經加入 SATA 及 PCIe 的控制器,使它能夠兼容於兩者,這部分各家不一,只能從主機板規格表上自行查詢。另外,如果是走 SATA 通道的M.2 SSD,那麼一樣會受到6Gb/s 頻寬的限制,在傳輸效能上等同於2.5吋的 SATA SSD。 

SSD尺寸也有差異

關於 M.2 SSD 你還會看到幾個數字,如2242、2260、2280等等,其實是代表 M.2 SSD 的尺寸大小,如2280就是寬22mm、長80mm,此外依照記憶體顆粒排列的不同,還會有單面及雙面的差別,不過多數設備廠商都會預留足夠的安裝空間,如果擔心也可再確認一下。

電腦升級SSD必備知識- 搞懂規格再出手,提昇效能不必愁

M.2 SSD 的金手指鍵位

M.2介面重點規格

解放SSD傳輸能力的NVMe標準

走 PCIe 通道的 SSD 產品,雖然價格比 SATA 的 SSD 要貴上一些,但也會隨著時間逐步調降,然而包括 PCIe 介面與M.2介面在內的 SSD,最近又有許多宣稱支援 NVMe 標準的新產品接連推出,平平都是走 PCIe 通道,有無 NVMe 到底差別在哪?

針對SSD最佳化的控制標準

要講 NVMe 就得先從 AHCI 說起,AHCI(Advanced Host Controller Interface,進階主機控制器介面),是一種儲存裝置的傳輸控制標準,從 SATA 3Gb/s(SATA II)時代便開始普遍應用,而當初在訂定 AHCI 標準時,並未預料到有 SSD 的誕生,於是初期許多 SATA 和 PCIe 的消費型 SSD,也就直接採行此一標準,但由於 AHCI 標準並非針對 SSD 的特性所打造,所以 Intel 又另外製訂了新一代的 NVMe(Non-Volatile Memory Express)標準,並鎖定 PCIe 匯流排介面的 SSD 來進行最佳化,這也是你不會在SATA的SSD上看到支援 NVMe 標準的原因,畢竟 SATA 有著頻寬的先天限制。採用 NVMe 標準的 SSD,擁有較低的延遲以及更高的 IOPS 表現,甚至在功耗的需求上也比較低。目前 NVMe 標準正持續發展中,例如最新的 NVMe 1.3版就是去年推出的,目前市面上也有許多支援的產品,相信最快在明年,NVMe SSD 就會成為市場上的主流產品。

系統要求較高

雖然 NVMe SSD 的效能高,但相對的,安裝的電腦平台也需具備一定水準,在軟體方面,Windows 8.1及Windows 10均有內建 NVMe 驅動程式,若是 Windows 7的話,則需要看各家是否有釋出驅動程式,如果要把 NVMe SSD 作為開機碟的話,標準就更嚴格了,依 Intel 官方說明文件,系統 BIOS 需要支援 UEFI 2.3.1版本以上,並將作業系統安裝到 GPT 分割區,才能夠正常開機,此外,較高階的 NVMe SSD 通常可支援到PCIe 3.0 x4通道,意味 CPU 的等級也不能太差,才有足夠的通道數供 PCIe 使用,新組裝的電腦比較無須擔憂這些問題,但如果是舊電腦的話,可能就需要確認一下平台的支援性了。

如果電腦中並沒有M.2規格插槽的話,也可透過轉接卡的方式來進行安裝。

同樣是 PCIe SSD,支援 NVMe 標準的 SSD 的傳輸效能,硬是比 AHCI 標準高出一大截。

NVMe 與 AHCI 的特性比較

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