NvMe协议和SATA协议的硬盘为什么读写速度差距那么大？

最近有小伙伴就很疑惑了：为啥同样都是固态硬盘，NvMe协议和SATA协议的固态硬盘为啥读写速度差距那么大？

好问题！

答案就是：一个跑在国道上，限速60-80迈；一个跑在高速上，限速80+迈。（这只是个比喻，倍数肯定是不对的，但是这样容易理解）

好了，今天的文章就到这里了。

哈哈哈哈……

今天咱们就来唠唠这件事情！

01.

传输通道：PCIe高速直连 vs SATA绕路中转

NVMe协议硬盘（主要是M.2 NVMe固态）通过PCIe总线直接与CPU通信。这就好比在CPU和硬盘之间修了一条“点对点”的专属高速路，数据直达，指挥调度效率极高，最大程度缩短了物理传输路径上的延迟。

SATA协议硬盘使用的是SATA总线。数据先从硬盘到SATA控制器，再经过芯片组（南桥） 绕路与CPU通信，整个过程就像一个“中转接力”，交通拥堵和指挥延迟自然就高。

嗯，所以SATA慢，NvMe快。目前市面上的消费级硬盘协议一共就两种：SATA和NvMe。但是不知道抽的什么风，最近小伙伴又看到了有PCIe协议的硬盘，其实NvMe协议也是PCIe协议。只不过为了更好地区分，所以现在看到的都是PCIex.xx*x的样式。

• SATA 3.0：理论带宽 6Gbps。受编码等因素影响，实际读写速度的天花板就在 550-560 MB/s 左右。

• PCIe 3.0x4：理论带宽约 32Gbps，实际速度可达 3500 MB/s左右。

• PCIe 4.0x4：理论带宽约 64Gbps，实际速度可达 7000 MB/s左右。

• PCIe 5.0x4：带宽更上一层楼，理论速度可达 14000 MB/s左右。

02.

NVMe专为SSD设计 vs AHCI为机械硬盘而生

两种协议本质上是为不同的介质而定制的。NVMe协议可以说是专为SSD这类高速闪存介质服务的，而SATA协议使用的AHCI诞生于2004年，主要是为机械硬盘“优化”的。

从这里看，不难得知：NvMe协议的硬盘性能会更好。因为：NVMe 协议 (专用规则)支持多队列，最多65535个（意味着每队列可达65,536条命令）；而AHCI 协议 (旧规则)仅支持单队列，深度仅为32条。

看到这段，小伙伴又要说：看不懂！

没关系，咱们把NVMe理解为多车道模式，能同时处理海量读写请求，而AHCI就是单车道模式，面对高并发小文件读写时极易堵塞，这样就行了。

03.

为啥会有SATA接口的固态硬盘出现？

简单来说就是：有市场就会有产品，而且这个市场是庞大的！有很多很多的老机器没办法直接安装m.2接口的NvMe协议硬盘，所以就有了SATA接口SATA协议的固态硬盘。

在很多很多场景下，SATA接口的固态硬盘比SATA接口的机械硬盘性能要好太多太多。许多小伙伴的电脑卡到不行的情况下，又不想入手新电脑，此时更换一个SATA接口的固态硬盘就能再用好几年了。