經過數十年的發展，用戶們所能接觸到的硬盤產品品類越來越豐富。

從早年的機械硬盤到SSD，在我們的認知中，硬盤的速度似乎在一直增長，而我們能夠獲得的最高速度上限也不斷地水漲船高。

速度的未來沒有上限，但是每一代的標準確實有它的極限，對速度的要求推動著廠商們不斷探索著硬盤的極限。

那么制約硬盤速度的因素到底有哪些呢？考慮到當下機械硬盤的式微，本文就以固態硬盤為例進行探討。

SSD，全稱為Soild?State?Drive，也就是大家常說的固態硬盤，是當下普通用戶所能接觸的最為普遍的存儲設備之一。

它被廣泛地應用于PC產業，幾乎每一臺筆記本電腦、整機在出廠時都已經搭配好了固定的存儲配置。

它主要包括以下幾個部分：控制器、內存、閃存顆粒等。這幾個部分各司其職，是作為SSD本質速度的保證。

從各自的功能來看，控制器主要提供外部主機接口、內部閃存管理接口，并通過內嵌的芯片來運行SSD固件，管理SSD的存儲地址空間、閃存物理空間，同時兼顧垃圾回收、磨損均衡等作用。

閃存是存儲信息的實體，閃存顆粒分布在SSD的電路板上，為SSD提供存儲空間。

但除此之外，對應的協議和標準也是決定SSD性能發揮的重要部分。

本文也將從控制器、閃存、協議以及接口四個方面淺談制約SSD速度的因素。

從定義上來講，我們通常所說的PCIe實際上是周邊設備高速互聯的英文縮寫，英文全名為Peripheral Component Interconnect Express。

PCIe標準主要用于連接顯卡、網卡、固態硬盤以及各種其他非CPU組件的統一接口標準，而PCIe標準同時也是目前我們能夠在PC上獲得的速度最快的鏈接標準。

PCIe接口的速度決定了所有這些外部組件與CPU的數據交換速度。

從PCIe標準出現到現在最新的標準已經來到了4.0時期。

理論上來說，PCIe 4.0 x 16接口最大帶寬(速率)是32GB/s，不過固態硬盤用不到這個接口，SSD所能接入的PCIe 4.0×4接口的帶寬也能達到8GB/s。

盡管此前被不少媒體唱衰，PCIe 4.0還是頂住了壓力。市場與廠商們的反映證明了PCIe 4.0并不會被拋棄，哪怕是行業巨頭英特爾對此響應平淡，一副極不情愿的樣子。

此前有消息稱英特爾似乎有“跳過PCIe 4.0直接進入PCIe 5.0”之意，從目前的情況來看，PCIe 4.0仍是大家通往PCIe 5.0的必經之路。

最近一個時期，采用PCIe 4.0的設備突然多了起來，包括已經各種斷貨的剛剛發布的NVIDIA?RTX?30系列顯卡。

NVMe全稱Non-Volatile Memory express，即非易失性存儲器標準，這是一種建立在M.2接口上的專門為閃存類存儲設計的一種協議。

實際上NVMe標準誕生已經八年之久，而消費級NVMe產品廣泛上市才是近兩三年的事情。

2011年，NVMe標準正式出爐。

2017年5月，NVMe升級到1.3版本，而目前市場上符合NVMe 1.3標準的SSD可以說基本上是擁有最強性能的高端SSD。

支持1.3版本標準的固態硬盤在寫入壽命和讀寫速度上都有了全方位的提升，功耗也得到了更好的控制，更加符合高端玩家對硬盤壽命和速度的追求。

作為使用PCIe通道SSD的一種規范，支持NVMe協議的SSD具有低延時、速度快、功耗低以及兼容并行性好等優勢。

NVMe協議的優勢在于原生PCIe通道與CPU直連可以免去外置控制器與CPU通信所帶來的延時，同時大大提升了SSD的IPOS性能。

常用SSD的用戶一定深有體會——有一個好的控制器是多么的重要。

主控，顧名思義是控制整個固態數的硬件，固件是儲存在主控中的軟件，主控負責運行這個固化的軟件，發出固件算法操作請求實際讀取、寫入和刪除數據、執行垃圾回收和耗損均衡算法等任務，以保證SSD的速度和整潔度。

根據SSD的運行原理，SSD由控制器將存儲單元連接到電腦，主控可以通過若干個通道并行操作多塊閃存顆粒，提高底層的帶寬。

這就意味著，能夠同時并行處理更多隊列的主控將使SSD擁有更快的速度。以三星剛剛發布的980 PRO為例，它所搭載的是三星自家全新的Elpis主控。

官方表示這款主控可同時處理128個I/O隊列，比起前代970 EVO Plus的Phoenix主控足足提高了四倍。

一個隊列可以包含64000個命令集，這意味著總共128個隊列可以處理超過800萬個命令。

為了在不損害功率效率的情況下滿足現代用戶對高性能的需求，基于極其精細的8nm工藝打造，三星用料很足。不少采用同樣品質顆粒的SSD往往就是輸在沒有足夠強大的控制器上。

固態硬盤使用的NAND閃存顆粒主要有SLC、MLC、TLC、QLC以及3D?NAND(多層數存儲)。

作為新興閃存類型的3D?NAND擁有更強的存儲性能，它能在單位面積堆疊更多的存儲單元，在降低每bit成本上很有優勢。

從目前的市場反應來看，不少消費者談“TLC”色變。實際上，受到種種因素的限制，未來將會有更多的產品采用TLC甚至QLC顆粒。

要知道三星直到去年還在使用MLC顆粒做SSD，是時業界TLC顆粒的產品早已鋪開。

相較于SLC以及MLC，TLC飽受詬病的方面大都集中于它的讀寫壽命大大縮短。

根據三星關于NVMe SSD用戶的統計數據，有99%的用戶寫入少于156 TBW，有99.7%的用戶寫入少于600 TB，都低于目前保證的1TB三星3bit MLC SSD耐用性標準。

全新的V-NAND技術和糾錯碼(ECC)技術的進步也使該類NAND的耐用性更好。

三星第六代V-NAND的數據傳輸速度比上一代更快。獨有的“通道孔蝕刻”技術使新型V-NAND實現了由100多個層組成的導電晶片堆棧，比前代9x層單堆棧結構增加了大約40%的單元。

同樣的，越來越多TLC顆粒固態硬盤的上市也意味著MLC顆粒逐漸告別消費級固態硬盤市場，這也恰恰是消費級高性能固態硬盤產品的發展趨勢。

控制器、閃存、協議以及接口，這四個要素是制約著一塊SSD性能發揮的最重要的四點了，消費者們在選購SSD產品時也一定要著重關注有關這幾個方面的參數，同時也要明確，在存儲設備這個門類，的確是大牌更值得信賴。

因為他們都有自家的主控芯片、原廠顆粒等優勢，在產品的品質方面更有保證。

消費者們需要多多考慮一下產品的主控、閃存顆粒，以及支持的協議與接口方面。

當然，更新對應的配套設施也同樣重要，只有協議、接口相匹配，才能夠實現讀寫速度的最大發揮。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的PCIe 4.0与NVMe碰撞 SSD再度挑战速度极限的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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