NVMe來了 筆記本用上更高速的SSD

曹操

我們都知道SSD擁有比HDD更快的讀寫速度，但SATA總線標準卻拖累了SSD性能的發(fā)揮。好消息是，如今越來越多的筆記本都配備了支持PCI-E總線標準的M.2插槽，這就讓更高速的SSD有了用武之地。

高速SSD標準普及進程加速

提起SSD相信大家不會陌生，這種不怕震動、不怕磕碰、由純電子元件構(gòu)成的存儲設備可輕松幫筆記本實現(xiàn)提速、減肥（降低重量）的效果。隨著小米筆記本Air13和聯(lián)想小新Air 13 Pro等筆記本的出現(xiàn)，原本專為高端游戲本準備的PCI-E 3.0×4 NVMe SSD（M.2接口）終于被5000元內(nèi)的主流價位機型所用（圖1），算是正式打破了高端產(chǎn)品對NVMe SSD的壟斷壁壘。

另一方面，英特爾第七代酷睿處理器平臺Kaby Lake也已經(jīng)蓄勢待發(fā)，而該平臺內(nèi)部總線加入了對PCI-E 3.0×4的原生支持?？梢灶A見，支持NVMe SSD將成為更多主流價位筆記本的標準功能，享受超過1500MB/s的極致讀取速度。

重新認識幾個專屬名詞

看到這里可能很多讀者已經(jīng)犯起了迷糊：啥叫PCI-E 3.0×4（標準名稱為PCI Express Gen 3×4）？NVMe又是什么？M.2接口不是SATA總線嗎？所以接下來，我們首先要做的就是認識一下這些專屬名詞。

M.2是接口類型

M.2是一種接口/插槽類型，它最早還用過NGFF的名字。與其同級別的，則是串口（SATA或mSATA）和并口（IDE）這些用于連接硬盤/硬盤線的插槽?；蛘撸覀兛梢詫.2理解為比3.5英寸（臺式機）和2.5英寸（筆記本）更小的硬盤標準。

需要注意的是，M.2接口和插槽又被細分為B Key（又稱Socket2）和M Key（又稱Socket3）兩個模組，二者由于金手指缺口針腳數(shù)量不同而無法相互兼容（圖2）。

PCI-E是總線標準

就M.2 SSD領域，PCI-E可不是臺式機主板上用來安裝顯卡、聲卡的物理插槽，而是代表著一種總線標準。與它對應的則是我們熟悉的SATA3.0總線，這兩種總線標準將直接決定M.2 SSD的讀寫速度。

比如SATA3.0理論最高速度只有6Gbps，此類SSD實際傳輸速度能達到600MB/s就算頂天了。而PCI-E 3.0×4總線的帶寬高達32Gbps，此類SSD實際傳輸速度可以輕松突破1000MB/s大關(guān)，頂級產(chǎn)品甚至可以達到2000MB/s以上（圖3）。

NVMe為協(xié)議標準

還記得AHCI嗎？想當年SATA串口硬盤剛出來時，我們總提醒大家想100%發(fā)揮新硬盤的潛力，一定要進入BIOS中將硬盤工作模式從IDE兼容模式修改為AHCI模式。而這個AHCI，就是SATA串口硬盤對應的協(xié)議標準（邏輯設備接口標準），我們也能將其視為一種SATA的優(yōu)化驅(qū)動。

而NVMe（非易失存儲器，Non-Volatile Memory Express）則是AHCI的進階版，它也是一種協(xié)議標準，屬于針對PCI-E總線SSD定制的一種高速協(xié)議（我們同樣可將其視為驅(qū)動程序）。該協(xié)議基于閃存的特點而研發(fā)，其目的是盡可能縮小存儲系統(tǒng)和內(nèi)存帶寬之間的差距。

需要注意的是，就目前而言支持NVMe協(xié)議的M.2 SSD一定采用了PCI-E 3.0×4總線標準，但采用PCI-E 3.0×4總線的M.2 SSD卻并不一定支持NVMe協(xié)議！以三星SM951（OEM專供產(chǎn)品，淘寶可以購買）為例，這款PCI-E 3.0×4總線的SSD就存在兩個批次，條碼帶“H”的版本僅支持AHCI協(xié)議，只有帶“V”的型號才支持NVMe（圖4）。所以下文涉及的NVMe SSD，默認就是特指支持NVMe協(xié)議且采用PCI-E 3.0×4總線的M.2 SSD（圖5）。

NVMe協(xié)議的優(yōu)缺點

NVMe之所以能為SSD帶來更強悍的讀寫性能，主要源于其獨有的三大特色。同時，現(xiàn)階段NVMe SSD也存在一個不容忽視的缺點。

更低的延時

NVMe SSD可以通過PCI-E與CPU直接連接，繞過了傳統(tǒng)存儲設備需由南橋控制器中轉(zhuǎn)的步驟，再加上它精簡了調(diào)用方式，執(zhí)行命令時不需要讀取寄存器，所以擁有更低的延時。

更高的傳輸性能

IOPS（每秒讀寫次數(shù)）是用來衡量SSD性能的關(guān)鍵指標，而IOPS性能則與隊列深度有著莫大關(guān)系。NVMe SSD將最大隊列深度從32提升到64000，每一隊列有64K命令，所以它的讀寫性能更快就在情理之中了。

更低的功耗控制

NVMe SSD支持自動功耗狀態(tài)切換和動態(tài)能耗管理功能，再加上它通過原生PCI-E與CPU直連，在數(shù)據(jù)傳輸時沒有中間轉(zhuǎn)換過程所產(chǎn)生的功耗，所以它更省電，更適合注重續(xù)航時間的筆記本或新興的平板二合一設備。

不容忽視的缺點

由于支持NVMe協(xié)議的M.2 SSD屬于（相對）新興的事物，所以自然存在一個歷史遺留問題：兼容性。在這里我們先來談一下它在驅(qū)動方面的兼容問題。

目前只有Windows 10集成了NVMe驅(qū)動，而早前的Windows XP、Windows Vista、Windows 7、Windows 8/8.1都沒有內(nèi)置NVMe驅(qū)動，這就導致筆記本在安裝上述系統(tǒng)時可能出現(xiàn)找不到NVMe SSD硬盤的問題。解決思路有兩種，其一是通過Win10 PE引導安裝的方式，其二則是提前下載好NVMe驅(qū)動，在Windows系統(tǒng)安裝的過程中（磁盤選擇頁面時）選擇手動加載驅(qū)動（圖6）。

問題來了，雖然Windows 10自帶NVMe驅(qū)動，但這種通用驅(qū)動不僅無法100%發(fā)揮NVMe SSD的性能，反而經(jīng)常出現(xiàn)寫入速度異常、S.M.A.R.T.讀取不了，或是其他影響性能等問題。因此，無論我們安裝的是哪個版本的Windows，一定要下載NVMe SSD品牌提供的指定驅(qū)動（圖7）。比如英特爾NVMe SSD就去英特爾官網(wǎng)下載，三星NVMe SSD就找三星。

此外，對那些沒能提供，或是找不到官方驅(qū)動的NVMe SSD，我們則需要進入Windows的設備管理器里面，勾選SSD對應屬性界面中“關(guān)閉設備上的Windows寫入高速緩存緩沖區(qū)刷新”的選項（圖8），從而獲得相對正常的讀寫速度。等官方提供驅(qū)動下載后，一定要記得第一時間更新！

剪不斷理還亂的兼容問題

NVMe SSD雖然暫時存在驅(qū)動缺陷，但它卻不影響安裝和使用，只是性能受損而已。真正困擾普通消費者的則是，NVMe SSD在硬件層面的兼容問題。而這種硬件兼容，則源于前文提到的M.2接口類型以及總線標準。

先來看看筆記本自身，它支持哪種SSD，取決于其主板上M.2插槽采用的是B Key還是M Key標準。如果是B Key（圖9），那它肯定不支持采用M Key接口的SSD，因為根本插不進去。此外，廠商會根據(jù)產(chǎn)品定位和成本，決定讓B Key插槽是否支持PCI-E 3.0×2總線，如果支持就可安裝PCI-E 3.0×2的SSD。

如果主板的M.2插槽采用了M Key（圖10），那它就有著“全兼容”的潛力，因為任何接口的M.2 SSD都能插入其中。以聯(lián)想拯救者15（Skylake版）為代表的筆記本，其配備的M Key標準M.2插槽就能實現(xiàn)對任何M.2 SSD的全兼容。但是，也有些廠商取消了M Key向下兼容SATA總線SSD的能力，只能識別PCI-E總線的SSD。

再來看看M.2 SSD硬盤身上的接口?，F(xiàn)在主流M.2 SSD身上的金手指大都采用了B&M Key設計（圖11），可以插入任何一個模組的插槽中。而高端SSD（也就是本文討論的支持NVMe協(xié)議的）則以M Key為主（圖12），它們就只能插入主板上的M Key標準M.2插槽中了。其中，采用B&M Key接口的M.2 SSD是否支持PCI-E 3.0×2總線，取決于SSD自身的主控芯片。

此外，由于英特爾早期的Haswell/Broadwell（第四代/第五代酷睿平臺）都沒能對最新的NVMe SSD優(yōu)化，所以早期筆記本即使配備了M.2標準的M Key插槽，安裝NVMe SSD也沒有太大的意義。所以，我們可以將NVMe SSD理解為針對Skylake（六代酷睿）或Kaby Lake（七代酷睿）定制的高端產(chǎn)品，它最適合和新機搭配，老機型升級就免了吧。

如果你還是覺得比較混亂，則可參考下表。

NVMe普及正當時

當你看到本期雜志時，第一批基于Kaby Lake平臺設計的新款筆記本就應該小批量上市了，這些新品以及Skylake平臺中的中高端游戲本，如果配備的是M Key標準的M.2插槽，那它們就100%支持NVMe SSD。

問題來了，那我們有必要一步到位給這些筆記本請回NVMe SSD作為搭檔嗎？

如果放在幾個月之前，筆者的答案可能是不值得。因為NVMe SSD雖然理論跑分性能無敵，但在實際體驗上的提升卻很難直觀地感受到。此外，在正規(guī)零售渠道我們只能買到三星950 PRO等產(chǎn)品，只是它們的價格極為昂貴（256GB版1399元），性價比非常一般。當然，我們可以通過淘寶購買從OEM流出的三星PM951、東芝XG3、建興CX2等版本，256GB版普遍在800元左右，雖然價格實惠了但卻沒有靠譜的質(zhì)保，對普通用戶而言還是缺乏安全感。

好消息是，英特爾剛剛推出了新一代的600P系列NVMe SSD（圖13），256GB版本京東售價只要899元（淘寶更是不足700元），擁有持續(xù)讀1570MB/s、寫540MB/s，隨機讀71000 IOPS、寫112000 IOPS的參數(shù)，可享受5年官方質(zhì)保。可以說，英特爾600P系列的NVMe SSD的價格與SATA總線的M.2 SSD持平或略高一點點，那我們?yōu)楹紊峥烨舐兀?