固态硬盘SATA M.2 PCI-E哪种接口的固态速度最快？

不同接口之间剪不断的关系题目中提到的M.2，SATA，PCIe的关系其实并不是并列关系，具体关系如下图：
M.2接口有两种规格，一个是Socket2，一个是Socket3。其中，Socket 2支持SATA和PCIe X2接口SSD。而Socket 3则可以支持PCIe x4接口。虽然SATA SSD和PCIe SSD都有M.2接口，但是接口模样还是有所区别，如下图左，是M.2 SATA接口SSD的模样，下图右则是M.2图PCIe 接口SSD的模样。
我们可以知道，M.2接口有两种协议，SATA和PCIE。现在市面上的PCIe SSD其实都是NVMe over PCIe的，而我们所说的SATA SSD，则是AHCI over SATA SSD.
注意：我们上面提到了四个关键词，AHCI，SATA，NVMe, PCIe，我画了一张图，方便大家有一个全局的认识。
SATA/ACHI Vs PCIe/NVMe经过第一部分的阐述，要对比SATA SSD和PCIe SSD的性能，最终归根到底是对比SATA SSD和NVMe SSD之间的差异。

从上面顺序读写速度对比结果来看，SATA SSD最大读取只有500多MB/s，而NVMe SSD的读取速度可以超过2.5GB/s，这样的话，NVMe SSD的顺序读是SATA SSD的的5倍之多。PCIe/NVMe SSD Vs PCIe/ACHI SSDPCIE除了和NVMe协议搭配之外，PCIe最早是和ACHI协议搭配的，效果如何呢，我们再来看一组数据。NVMe SSD 相对 AHCI/PCIe SSD 在读写性能上有 2~3 倍的提升。经过两组数据的对比，可以证明 NVMe/PCIe 是目前最强的组合。结语我们先厘清了SATA，M.2，NVMe，PCIe, AHCI这一大堆名词之间的错综复杂的关系，然后通过实验对比，说明NVMe和PCIe搭配，也就是我们目前市场通常所说的PCIe SSD才是性能之王。不过，一分价钱一分货，速度快，必定价格就高。这也是PCIe SSD至今无法在大众视野中得到普及。

因为笔者从事IT行业的原因，经常会接触到于不同接口的固态硬盘，对于这方面还是有深入的了解。从问题而言，显然对于固态硬盘的接口表述不是很清楚，在这里笔者和朋友们来详细谈一下这个问题：一、固态硬盘的接口要区分物理接口和系统层面的传输协议1、sata接口，硬件层面看是硬盘的物理接口，从系统层面看，sata接口本质是传统硬盘和主板的数据传输协议。sata接口专门为机械硬盘设计的，由于sata接口理论传输带宽6Gbps，所以sata接口固态硬盘速度最高一般只能达到500m/s左右，对于固态硬盘而言存在瓶颈。2、m.2接口，硬件层面看是有别于传统sata接口的硬盘物理接口。而在系统层面，存在sata协议和NVME协议，采用sata协议的m.2固态走的是sata总线，理论传输带宽也是6Gbps，而NVME协议的m.2接口走的是Pci-e总线，最高支持最高32Gbps.而m.2接口的sata协议固态硬盘虽然形态和普通sata硬盘不同，但本质并没有太大差别，速度和性能相差都不大。这一点朋友们一定要注意。3、Pci-e接口，硬件层面看是Pci-e接口的硬盘物理接口，而在系统层面则是采用了NVME协议的硬盘接口，Pci-e接口固态走的是Pci-e总线，和采用NVME协议的m.2接口本质都是相同的。由于NVME协议是专门为固态硬盘设计，采用NVME协议的固态有高速和低延迟的优点。适合对于磁盘读写速度要求较高的用户。二、关于固态硬盘接口和速度的重要知识点：1、固态硬盘接口既要了解物理接口，又要了解固态和主板接口的传输协议，这一点非常重要，固态硬盘的物理接口和传输协议要和主板的接口相兼容，才能保证可以正常、高效的使用。2、而对于固态硬盘和主板接口的传输协议可以通过了解具体是走sata总线还是Pci-e总线，来简单判断。3、sata接口传输协议的最高传输带宽6Gbps,一般采用此接口的固态的顺序读写速度最高只能达到500m/s左右，对于固态硬盘显然有一定的瓶颈。而NVME协议的固态硬盘最高支持32Gbps，而主板接口一般有Pci-e*2和Pci-e*4类型，最高支持16Gbps和32Gbps的传输速度。采用此接口的大容量的高速固态硬盘顺序读写速度一般最高可以突破3000m/s,而且4k读写更为强悍，延迟也十分低。4、固态硬盘的速度主要取决于固态硬盘自身的性能以及接口的传输协议，而不直接取决于物理的接口。固态硬盘的性能一般主要受闪存颗粒、主控、缓存和产品做工等方面的影响，一般性能相差不多的固态，具体的速度主要取决于接口的传输协议。对于NVME接口协议m.2固态硬盘安装要特别注意主板m.2接口是16Gbps还是32Gbps，否则会影响速度。5、固态硬盘的速度还取决于主板BIOS的设置、驱动、以及系统等因素。在这里，笔者只是给大家一个思路，希望能够帮助到朋友们。

先说结论：论性能的话PCI-E≥M.2≥SATA其实除了这三个常见的接口之外，在现在的主板至少还能找到mSATA、SATA Express还有U.2接口，不过mSATA基本只存在比较老的主板上，因为现在M.2完全可以代替它，SATA E接口本来是打算用来代替SATA 6Gbps，然而尴尬的它根本就设备在用，从诞生到消失就没有用过……U.2接口目前消费级产品只有Intel在推，多数用在服务器和企业级应用上，现在最新的主板上也没多少个有U.2接口的了。硬盘常见接口SATA 6Gbps接口SATA 6Gbps接口是目前最最常见的硬盘接口，现在消费级市场上所有的硬盘和大部分SSD都是这种接口，接口及线缆如下所示：从左到右分别是主板的SATA接口、硬盘接口及线缆这是用850pro 256GB跑出来的，基本上是SATA接口的极限了SATA口是目前最为成熟的接口，然而对于SSD来说也是一个过时的接口，因为它的速度上限基本上就是560MB/s左右，现在的SSD基本随便都能跑到这个速度，而且SATA接口只支持AHCI协议，它是为大延时的HDD而准备的，SSD其实应该使用更为先进的NVMe协议。M.2接口M.2是目前高性能SSD最常见的接口M.2接口可支持SATA通道与PCI-E通道，现在大多数主板上面都有会M.2接口，笔记本则大多数都配备M.2接口的SSD，因为体积小、便于安装现在开始逐渐流行起来。常见的M.2接口大概有三种，走SATA通道的，走PCI-E 3.0 x2通道的，走PCI-E 3.0 x4通道的，速度分别是6Gbps、16Gbps和32Gbps，当然在一些旧主板上还会有走PCI-E 2.0 x2的M.2接口，带宽只有10Gbps，这是少数。这是M.2接口的960pro，走的PCI-E 3.0 x4通道，性能比SATA高不知道哪里去了PCI-E接口
直接插PCI-E接口的SSD基本上都是高端货，当然也有不少是M.2 SSD加转接卡转变过来的，消费级的PCI-E SSD基本上都是PCI-E 3.0 x4的，带宽和那些M.2 SSD是一样的，不过由于PCI-E SSD大多数配有散热器，SSD的性能更为稳定，而且Intel的PCI-E SSD基本都带有服务器血统，性能与稳定性都很好。服务器用的PCI-E SSD是有走PCI-E 3.0 x8甚至x16的，性能相当强，价格也十分贵。

目前固态硬盘常用的接口主要有3种：SATA 3.0 - 外形尺寸是2.5寸硬盘的标准尺寸，与2.5寸机械硬盘可以互换。
mSATA - 接口尺寸与笔记本内置无线网卡相同，不过mSATA SSD的外形尺寸比无线网卡更大。
M.2 - 初期称为NGFF接口，是近两年新出的接口，为专门为超小尺寸而设计的，使用PCI-E通道，体积更小，速度更快。
SATA 3.0接口，目前最常见的SSD接口

SATA接口从最初的SATA1.0进化如今的SATA3.0，普通2.5英寸SSD以及HDD机械硬盘都使用这种接口，理论传输带宽6Gbps（换算理论速度750兆/秒），现在绝大部分电脑中有这样的硬盘接口，所以都可以更换原来的机械硬盘，电脑速度一下子就快很多，比加内存好使多了。电脑主板上只要有SATA接口，就能换这种固态硬盘。M.2接口

如图中看到的，现在新的电脑主板上都有M.2的接口。在大家心目中，M.2就是新一代高速固态的代表，为什么M.2能够引领SSD新的速度革命？原因在于M.2接口可以走PCI-E通道，想想显卡就用的是PCI-E通道，那个速度得有多快！目前M.2接口细分为两种：Socket 2（B key）和Socket 3（M Key）。B Key使用SATA通道，M Key使用PCI-4通道。虽说长得一模一样，但性能却是差之千里。Socket 2走SATA通道、PCI-E 2.0 通道，最大理论读写速度分别达到700兆/秒、500兆/秒。这个跟普通2.5英寸SSD性能差不多，但是，体积缩小了很多很多。


Socket 3专为高性能存储设计，PCI-E 3.0 x 4通道，带宽可达到32Gbps，理论速度是4000兆/秒，当然这个是理论速度。M.2固态硬盘如何区分SATA和PCI-E接口。

上图为128GB与256GB M.2固态硬盘外观对比，你能看出哪个是PCI-E SSD哪个是SATA SSD吗？相信很多朋友都看不出。下面来科普一下。M.2是Intel带领制定的新一代SSD接口标准，具有体积更小，接口更快的特点。不过，M.2固态硬盘还分通道，目前M.2固态硬盘分PCI-E与SATA两种通道。
●为什么同为M.2接口固态硬盘还会有PCI-E和SATA之分？这是因为两者所走的通道不同，M.2有两种接口定义：Socket 2和Socket 3。Socket 2支持SATA、PCI-EX2通道的SSD，Socket 3专为高性能存储设计，支持PCI-EX4。比如上图中的影驰铠甲战将M.2 256GB 走的是PCI-E通道，而影驰铁甲战将M.2 128GB走的是SATA通道，由于走的路不一样，性质也就截然不同了。●有M.2接口的主板都能使用M.2 SSD？答案是否定的，不同主板的M.2接口所支持的通道是不同的，有的仅支持PCI-E通道，例如华硕Z97-A，其规格说明里关于M.2的描述有标明。而有的则兼容 SATA和PCI-E两种通道，例如技嘉Z97X-UD3H。那么问题就来了，如果把影驰铁甲战将M.2 128GB安装在华硕Z97-A上就会无法被识别。而如果兼容两种通道的主板就不会有这样的问题，所以在买M.2固态硬盘的时候，还需要了解下接口兼容性。要弄清楚自己的主板上的M.2接口是支持哪种通道的。●什么决定M.2 SSD所走的通道？主控决定了接入M.2接口的SSD是走PCI-E通道还是SATA通道。例如影驰铠甲战将M.2 256GB的主控是Marvell88SS9183-BNP2主控，这是一款PCI-E控制器；而影驰铁甲战将M.2用的是传统的SATA控制器。若接入 同时兼容两种通道的M.2接口，比如技嘉Z97X-UD3H，都可以被识别出来，只是一个走的的是PCI-E通道另一个走SATA通道，拥有的带宽不一样。●PCI-E和SATA的 M.2固态硬盘性能差别有多大呢？走的通道不一样，速度自然有差别，就好比同一辆车，在高速公路和在崎岖山路上的速度有巨大差别一样。下图是SATA SSD影驰铁甲战将M.2 128GB的性能情况。

SATA3.0通道的理论带宽是6Gb/s.理论极限传输速度600MB/s,所以跟市面所有的SATA接口SSD一样，铁甲战将M.2的最高读取速度不会超过600MB/s。而主板M.2接口走PCI-E通道的理论带宽为10Gb/s。影驰铠甲战将M.2 256GB的连续读取达到678.80MB/s的超高传输速度，超过了SATA3.0的极限传输速度。（值得一提的是现有走PCI-E通道的固态硬盘，速度都在1500兆/秒，更厉害的是，如果固态支持Nvme协议，速度就能杀到2000-3000兆/秒。如下图是三星最新的SM961固态硬盘的性能情况。）

以上就是关于SATA、M.2、以及PCI-E接口SSD的区分了，电脑主板上只要有SATA接口的就只能用SATA 3.0的固态硬盘了，而走SATA通道的M.2 SSD体积轻便能够灵活接入各种超极本当中，而PCI-E SSD则是追求的极致性能和品质。结论：M2 SSD如果是走SATA通道的话，其实跟SATA通道本身的是差不多的，也就是跟普通2.5英寸SSD性能差不多。如果是PCI-E通道的，速度会快一些。最终是PCI-E通道的M.2固态优于SATA的。

回答这个问题之前首先要明白的是，SATA 与 PCI-E 由于架构和协议上的区别，传输的最大速度差距很大，SATA 要比 PCI-E 的最大传输速度小。固态硬盘目前主流的有三种接口类型，分别是 SATA、M.2 和 PCI-E。SATA 接口的固态硬盘自然最大速率不及 PCI-E 接口的固态。至于 M.2 接口的固态硬盘，由于走的内部接口不同又分为两种，当然也就是 SATA 和 PCI-E 这两种。要弄清楚的是 M.2 接口只是一个外部形态，内部走 SATA 还是 PCI-E 总线与是不是 M.2 接口没关系。所以走 SATA 的 M.2 只是形态改变了，速度与 SATA 接口的固态硬盘没有差别；走 PCI-E 的 M.2 也是一个道理，速度与 PCI-E 接口的 SSD 没有差别。那么究竟怎么选？如果你对速度有很高要求，自然要选 PCI-E 接口，或者走 PCI-E 通道的 M.2 接口的固态硬盘（也就是 NVMe 协议的 M.2 接口固态硬盘）。这两者没有速度上的差距，有形态上的区别。比如你是 ITX 主板，可能就没有多余的 PCI-E 接口，所以就买 M.2 接口的。比如你的笔记本没有预留硬盘位，那只能买 M.2 的。如果你对速度要求不高，那么自然选择 SATA 接口，或走 SATA 通道的 M.2 接口的 SSD。这两者的速度没有差异，同样是形态上的区别。另外，M.2 接口的 SSD 无论走什么通道，由于体积较小，发热都会比 SATA 和 PCI-E 接口的 SSD 要高。如果你的电脑散热不够给力，SSD 长期过热会影响寿命和速度。