NVMe M.2固态硬盘为什么那么贵？8个原因解析

【NVMe M.2固态硬盘为什么那么贵？8个原因解析】所有NVMe 固态硬盘都比 SATA SSD 更昂贵，无论后者是 2.5 英寸（63.5 毫米）外形规格还是使用 M.2 连接器。如果您查看具有足够存储容量的最新 NVMe 固态硬盘，它们的价格不菲。因此，您可能想知道为什么 NVMe 固态硬盘如此昂贵。
NVMe 固态硬盘价格昂贵，因为它们比 SATA SSD 速度更快、带宽更大。NVMe技术专为SSD开发，利用PCIe协议消除SATA接口的瓶颈，因此固态硬盘的性能更加出色。
此外，NVMe 固态硬盘尚未成为行业标准，也尚未像 SATA 一样普及，因此它们目前无法受益于规模经济，而规模经济可以降低单位制造成本，从而降低零售价格。继续阅读以了解为什么 NVMe 固态硬盘如此昂贵。

文章插图
1. 带宽或通道SATA SSD 的带宽有限并且仅使用 1 个通道。相比之下，NVMe固态硬盘最多使用4个通道，具体取决于主板以及接口和协议标准版本的不同。
仅带宽因素就使 NVMe 固态硬盘能够提供大约 SATA SSD 4 倍的数据传输速度。这一关键差异也适用于使用 M.2 连接器的 SATA SSD 。巨大的潜力是NVMe固态硬盘如此昂贵的最重要原因。
除了数据传输速度之外，NVMe 技术的巨大带宽和其他特性对固态硬盘的性能还有很多影响。然而，您在实际场景中体验到的差异有多大取决于许多变量。
例如，简单计算的要求可能不足以让您注意到 NVMe 固态硬盘的海量带宽的任何重大影响。此外，您需要兼容最新 NVMe 固态硬盘的硬件才能发挥其潜力。
PCIe 3.0 NVMe SSD 可以与 PCIe 2.0 主板配合使用，但固态硬盘的带宽和速度将受到限制。但反之则不然。PCIe 2.0 NVMe SSD 在 PCIe 3.0 主板上将达到预期的最佳性能。
2. 数据传输速度SATA III 固态硬盘的数据传输速度高达 600 MB/s 。相比之下，大多数 NVMe 固态硬盘可提供约 3,000 MB/s 或 3 GB/s 的数据传输速度。第 4 代 NVMe 固态硬盘的时钟速度可能高达 7 至 8 GB/s，但实际速度受PCIe 通道的限制。
M.2 外形尺寸的 NVMe 固态硬盘可以访问 PCIe 总线的 x2 或 x4 通道。因此，连接到 M.2 端口的 NVMe 固态硬盘不会提供超过 4 GB/s 的速度。现实世界的速度可能会慢一些，与 SATA M.2 SSD 的速度相比仍应有几个星系的距离。
相比之下，NVMe PCIe AIC SSD 由于直接安装到插槽中，因此可以提供更高的数据传输速度。您可以使用具有 x8 和 x16 通道 PCIe 总线的最新主板之一。因此，带宽和数据传输速度都可能得到提升。
NVMe 固态硬盘更大的带宽和更高的速度也适用于 SSD 的读写速度，而不仅仅是传输数据。考虑顺序读取或写入速度的示例。自第 3 代以来的所有 NVMe 固态硬盘均可提供超过 1 GB/s 的顺序读取和写入速度。
当然，显着更快的性能需要高昂的价格，因此 NVMe 固态硬盘的成本比所有 SATA SSD 都要高。当您运行复杂的应用程序或使用涉及固态硬盘的高要求流程时，高数据传输速度无疑是显着的。
3.专为SSD设计SATA（串行高级技术附件）出现在固态硬盘之前。SATA 和 AHCI（即高级主机控制器接口）是为硬盘固态硬盘开发的。接口和技术都不是为了探索固态硬盘的真正潜力而构思或旨在探索的。
虽然硬盘固态硬盘 (HDD) 和 SSD 都可以使用 AHCI 和 SATA 接口，但该技术存在许多瓶颈。SATA 总线无法达到 PCIe 接口所实现的高速。同样，PCIe 插槽不涉及 SATA 通信驱动程序来使用 SSD 。
使用 M.2 连接器和 PCIe 插槽的 NVMe 固态硬盘可以直接与 CPU 交互。更高的数据传输速度和整体性能部分归功于这种直接交互。当然，首先，PCIe 通道是建立大带宽的关键组件。
NVMe 技术是专门为固态硬盘概念化和开发的，因此这些 SSD 的成本更高，无法解释导致这一创新的所有投资和研究。
有人可能会指出，NVMe 并不是一项新的创新，因为它自 2011 年以来就已出现。然而，企业和投资者的反对意见可能是利用这一成就。

文章插图
4. PCIe总线协议SATA 固态固态硬盘采用 M.2 外形规格。不过，SSD仍将使用SATA连接协议和技术，因此它不会具有使用PCIe总线的优势。更传统的 2.5 英寸（63.5 毫米）SATA 固态硬盘不使用 M.2 插槽。
NVMe 固态硬盘使用 PCIe 总线标准，使SSD 能够提高以下性能属性：

延迟和响应时间。
队列和线程（命令）。
顺序和随机吞吐量。

首先，AHCI 和 SATA 都不是为并行执行或同时执行大量命令而设计的。固态硬盘不存在导致 HDD 延迟的“寻道时间”问题。
这个寻道时间是不可避免的，因为硬盘固态硬盘的执行器必须移动到旋转盘片上的某个点才能读取或写入。SSD 没有这样的组件，因此连接器和接口在执行指令时不必考虑该步骤。
NVMe 固态硬盘不必处理寻道时间或其他延迟问题。因此，响应时间是一致且可靠的。NVMe 固态硬盘处理命令的巨大能力是使 SSD 保持一致、快速和可靠的另一个基本属性。
AHCI 和 SATA 都只有 1 个存储请求队列。该队列最多可以有 32 个命令。因此，SSD 只能执行这么多指令。NVMe 固态硬盘最多可以有 65,535 个队列，每个队列中包含尽可能多的命令。
除了高顺序吞吐量之外，NVMe 固态硬盘每秒还可以使用更多队列和线程进行随机输入和输出操作。因此，NVMe 固态硬盘可以比 AHCI 或 SATA SSD 更快的速度处理更多命令。
除了技术进步之外，简单地从方程式中删除 SATA 电缆使 NVMe 固态硬盘能够拥有更短的进出 CPU 的路径，这之所以可能，只是因为这些 SSD 使用 PCIe 总线。
较短的路径也是数据传输速度更快的一个原因，这也是大多数用户在比较 SATA 和 NVMe 固态硬盘时所考虑的经验。这再次说明了 NVMe 固态硬盘如此昂贵的原因。
5. 减少CPU开销除了巨大的带宽和更快的数据传输速度之外，一致的响应时间以及更低的延迟以及更高的随机和顺序吞吐量也是 SATA 和 NVMe 固态硬盘之间差异的重要因素。另一个明显的影响是 CPU 开销。
NVMe 固态硬盘将与存储相关的 CPU 开销减少了 33%，因为它们需要的资源更少。例如，NVMe 固态硬盘不需要 SCSI/SATA 转换，如果您有 AHCI 或 SATA SSD，则需要额外的步骤。NVMe 固态硬盘还需要更少的周期和时间。
以下是 NVMe 固态硬盘和 AHCI/SATA SSD 所需的不同 CPU 周期：
流程/步骤NVMe 驱动周期计数AHCI/SATA SSD 周期计数虚拟文件系统2,0003,000操作系统调度和CTX切换3,0004,500块驱动程序2,5003,000SCSI/SATA 转换0（不适用）4,000设备驱动2,50013,000由于整个过程中的周期和步骤明显减少，NVMe 固态硬盘需要大约 3 微秒才能完成每秒 100 万次输入和输出操作 (IOPS)，而 AHCI/SATA SSD 则需要大约 30 微秒。
由于 NVMe 固态硬盘可减少 CPU 开销并需要更少的时钟周期和资源，因此它们不会像 SATA SSD 那样占用那么多内核。这种区别对于消费者来说可能并不是非常重要，但建立企业级系统的公司将权衡经济利益。
数据中心和服务器可以通过使用 NVMe 固态硬盘获得更好的性能、更快的速度和更高的可靠性，从而减少对多余核心的需求。由于提高效率所需的规格较低，因此前期资本投资可能会显着减少。
另一个优点是功耗。NVMe 固态硬盘比 SATA SSD 消耗更多电量。但是，如果考虑大量数据传输和所需的时钟周期，NVMe 固态硬盘完成操作所需的时间将比 SATA SSD 少得多，从而减少功耗。
制造商在决定 NVMe 固态硬盘的零售价格时肯定会考虑到这些好处。
6. 比SATA SSD更小最常见的 NVMe 固态硬盘是 M.2 外形尺寸，它小于 2.5 英寸（63.5 毫米）SATA SSD 。SATA M.2 SSD 的外形尺寸小于 2.5 英寸（63.5 毫米），但仍使用该接口，而不是 PCIe 插槽。
NVMe 固态硬盘是打造更时尚型号的台式机和笔记本电脑品牌的默认选择，因为 SATA SSD 根本无法占用尽可能少的空间。但某些 NVMe 固态硬盘更大或更长，例如 PCIe 附加卡 (AIC) SSD 。
由于大多数消费者可能会考虑 M.2 NVMe 固态硬盘，因此较小的尺寸绝对是它比 SATA SSD 更昂贵的原因之一。尤其是大多数现代 PC 和可转换笔记本电脑都变得前所未有的纤薄，部分原因在于 NVMe SSD 。
7. 即将出台的行业标准SATA 固态硬盘比 HDD 更贵。从2015年到2021年，SSD已经超过HDD成为台式电脑和笔记本电脑中的传统存储设备。然而，并不是现在流行的所有 SSD 都是 NVMe，因为 SATA 仍然占主导地位。
随着越来越多的原始设备制造商 (OEM) 更喜欢 NVMe 固态硬盘而不是 SATA SSD，后者的成本将大幅下降。但在那之前 NVMe 固态硬盘可能会很昂贵。这一事实是由于规模经济。
毫无疑问，如今 NVMe 固态硬盘比 2011 年更加流行，但它们并不像 SATA SSD 那样普遍。因此，需求和供应量尚未使 NVMe 固态硬盘的 OEM 受益，以至于制造成本降至可承受的水平。
在可预见的未来，全球固态硬盘市场将迅速扩张。NVMe技术将受益于规模经济，各种型号的成本可能会大幅下降。
NVMe 固态硬盘成为行业标准、取代 SATA SSD 及其所有变体只是时间问题。M.2 NVMe SSD 和其他使用 PCIe AIC 路线的固态硬盘可能更像是一种标准，从而降低消费者和制造商的成本。
8、应用范围更广NVMe 固态硬盘目前有不同的外形规格，使您能够使用具有不同配置的 SSD，例如：

M.2（PCIe）。
PCIe AIC 。
U.2 。

NVMe 固态硬盘具有不同的兼容连接器和协议，例如：

PCIe 。
SAS/SCSI 。
小时。

您可以根据您的偏好和系统要求，以外形规格和安装要求使用 NVMe 固态硬盘。所有 NVMe 固态硬盘均向后和向前兼容。此外，U.2 NVMe 固态硬盘可热插拔。
您无需准备企业级系统（例如服务器或工作站）即可安装 NVMe U.2 固态硬盘。您可以组装或使用传统 SATA HDD 或 SSD 等固态硬盘。但所有这些规范都有助于事实并解释为什么 NVMe 固态硬盘如此昂贵。