NVMe来了 笔记本用上更高速的SSD

曹操

我们都知道SSD拥有比HDD更快的读写速度，但SATA总线标准却拖累了SSD性能的发挥。好消息是，如今越来越多的笔记本都配备了支持PCI-E总线标准的M.2插槽，这就让更高速的SSD有了用武之地。

高速SSD标准普及进程加速

提起SSD相信大家不会陌生，这种不怕震动、不怕磕碰、由纯电子元件构成的存储设备可轻松帮笔记本实现提速、减肥（降低重量）的效果。随着小米笔记本Air13和联想小新Air 13 Pro等笔记本的出现，原本专为高端游戏本准备的PCI-E 3.0×4 NVMe SSD（M.2接口）终于被5000元内的主流价位机型所用（图1），算是正式打破了高端产品对NVMe SSD的垄断壁垒。

另一方面，英特尔第七代酷睿处理器平台Kaby Lake也已经蓄势待发，而该平台内部总线加入了对PCI-E 3.0×4的原生支持。可以预见，支持NVMe SSD将成为更多主流价位笔记本的标准功能，享受超过1500MB/s的极致读取速度。

重新认识几个专属名词

看到这里可能很多读者已经犯起了迷糊：啥叫PCI-E 3.0×4（标准名称为PCI Express Gen 3×4）？NVMe又是什么？M.2接口不是SATA总线吗？所以接下来，我们首先要做的就是认识一下这些专属名词。

M.2是接口类型

M.2是一种接口/插槽类型，它最早还用过NGFF的名字。与其同级别的，则是串口（SATA或mSATA）和并口（IDE）这些用于连接硬盘/硬盘线的插槽。或者，我们可以将M.2理解为比3.5英寸（台式机）和2.5英寸（笔记本）更小的硬盘标准。

需要注意的是，M.2接口和插槽又被细分为B Key（又称Socket2）和M Key（又称Socket3）两个模组，二者由于金手指缺口针脚数量不同而无法相互兼容（图2）。

PCI-E是总线标准

就M.2 SSD领域，PCI-E可不是台式机主板上用来安装显卡、声卡的物理插槽，而是代表着一种总线标准。与它对应的则是我们熟悉的SATA3.0总线，这两种总线标准将直接决定M.2 SSD的读写速度。

比如SATA3.0理论最高速度只有6Gbps，此类SSD实际传输速度能达到600MB/s就算顶天了。而PCI-E 3.0×4总线的带宽高达32Gbps，此类SSD实际传输速度可以轻松突破1000MB/s大关，顶级产品甚至可以达到2000MB/s以上（图3）。

NVMe为协议标准

还记得AHCI吗？想当年SATA串口硬盘刚出来时，我们总提醒大家想100%发挥新硬盘的潜力，一定要进入BIOS中将硬盘工作模式从IDE兼容模式修改为AHCI模式。而这个AHCI，就是SATA串口硬盘对应的协议标准（逻辑设备接口标准），我们也能将其视为一种SATA的优化驱动。

而NVMe（非易失存储器，Non-Volatile Memory Express）则是AHCI的进阶版，它也是一种协议标准，属于针对PCI-E总线SSD定制的一种高速协议（我们同样可将其视为驱动程序）。该协议基于闪存的特点而研发，其目的是尽可能缩小存储系统和内存带宽之间的差距。

需要注意的是，就目前而言支持NVMe协议的M.2 SSD一定采用了PCI-E 3.0×4总线标准，但采用PCI-E 3.0×4总线的M.2 SSD却并不一定支持NVMe协议！以三星SM951（OEM专供产品，淘宝可以购买）为例，这款PCI-E 3.0×4总线的SSD就存在两个批次，条码带“H”的版本仅支持AHCI协议，只有带“V”的型号才支持NVMe（图4）。所以下文涉及的NVMe SSD，默认就是特指支持NVMe协议且采用PCI-E 3.0×4总线的M.2 SSD（图5）。

NVMe协议的优缺点

NVMe之所以能为SSD带来更强悍的读写性能，主要源于其独有的三大特色。同时，现阶段NVMe SSD也存在一个不容忽视的缺点。

更低的延时

NVMe SSD可以通过PCI-E与CPU直接连接，绕过了传统存储设备需由南桥控制器中转的步骤，再加上它精简了调用方式，执行命令时不需要读取寄存器，所以拥有更低的延时。

更高的传输性能

IOPS（每秒读写次数）是用来衡量SSD性能的关键指标，而IOPS性能则与队列深度有着莫大关系。NVMe SSD将最大队列深度从32提升到64000，每一队列有64K命令，所以它的读写性能更快就在情理之中了。

更低的功耗控制

NVMe SSD支持自动功耗状态切换和动态能耗管理功能，再加上它通过原生PCI-E与CPU直连，在数据传输时没有中间转换过程所产生的功耗，所以它更省电，更适合注重续航时间的笔记本或新兴的平板二合一设备。

不容忽视的缺点

由于支持NVMe协议的M.2 SSD属于（相对）新兴的事物，所以自然存在一个历史遗留问题：兼容性。在这里我们先来谈一下它在驱动方面的兼容问题。

目前只有Windows 10集成了NVMe驱动，而早前的Windows XP、Windows Vista、Windows 7、Windows 8/8.1都没有内置NVMe驱动，这就导致笔记本在安装上述系统时可能出现找不到NVMe SSD硬盘的问题。解决思路有两种，其一是通过Win10 PE引导安装的方式，其二则是提前下载好NVMe驱动，在Windows系统安装的过程中（磁盘选择页面时）选择手动加载驱动（图6）。

问题来了，虽然Windows 10自带NVMe驱动，但这种通用驱动不仅无法100%发挥NVMe SSD的性能，反而经常出现写入速度异常、S.M.A.R.T.读取不了，或是其他影响性能等问题。因此，无论我们安装的是哪个版本的Windows，一定要下载NVMe SSD品牌提供的指定驱动（图7）。比如英特尔NVMe SSD就去英特尔官网下载，三星NVMe SSD就找三星。

此外，对那些没能提供，或是找不到官方驱动的NVMe SSD，我们则需要进入Windows的设备管理器里面，勾选SSD对应属性界面中“关闭设备上的Windows写入高速缓存缓冲区刷新”的选项（图8），从而获得相对正常的读写速度。等官方提供驱动下载后，一定要记得第一时间更新！

剪不断理还乱的兼容问题

NVMe SSD虽然暂时存在驱动缺陷，但它却不影响安装和使用，只是性能受损而已。真正困扰普通消费者的则是，NVMe SSD在硬件层面的兼容问题。而这种硬件兼容，则源于前文提到的M.2接口类型以及总线标准。

先来看看笔记本自身，它支持哪种SSD，取决于其主板上M.2插槽采用的是B Key还是M Key标准。如果是B Key（图9），那它肯定不支持采用M Key接口的SSD，因为根本插不进去。此外，厂商会根据产品定位和成本，决定让B Key插槽是否支持PCI-E 3.0×2总线，如果支持就可安装PCI-E 3.0×2的SSD。

如果主板的M.2插槽采用了M Key（图10），那它就有着“全兼容”的潜力，因为任何接口的M.2 SSD都能插入其中。以联想拯救者15（Skylake版）为代表的笔记本，其配备的M Key标准M.2插槽就能实现对任何M.2 SSD的全兼容。但是，也有些厂商取消了M Key向下兼容SATA总线SSD的能力，只能识别PCI-E总线的SSD。

再来看看M.2 SSD硬盘身上的接口。现在主流M.2 SSD身上的金手指大都采用了B&M Key设计（图11），可以插入任何一个模组的插槽中。而高端SSD（也就是本文讨论的支持NVMe协议的）则以M Key为主（图12），它们就只能插入主板上的M Key标准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总线，取决于SSD自身的主控芯片。

此外，由于英特尔早期的Haswell/Broadwell（第四代/第五代酷睿平台）都没能对最新的NVMe SSD优化，所以早期笔记本即使配备了M.2标准的M Key插槽，安装NVMe SSD也没有太大的意义。所以，我们可以将NVMe SSD理解为针对Skylake（六代酷睿）或Kaby Lake（七代酷睿）定制的高端产品，它最适合和新机搭配，老机型升级就免了吧。

如果你还是觉得比较混乱，则可参考下表。

NVMe普及正当时

当你看到本期杂志时，第一批基于Kaby Lake平台设计的新款笔记本就应该小批量上市了，这些新品以及Skylake平台中的中高端游戏本，如果配备的是M Key标准的M.2插槽，那它们就100%支持NVMe SSD。

问题来了，那我们有必要一步到位给这些笔记本请回NVMe SSD作为搭档吗？

如果放在几个月之前，笔者的答案可能是不值得。因为NVMe SSD虽然理论跑分性能无敌，但在实际体验上的提升却很难直观地感受到。此外，在正规零售渠道我们只能买到三星950 PRO等产品，只是它们的价格极为昂贵（256GB版1399元），性价比非常一般。当然，我们可以通过淘宝购买从OEM流出的三星PM951、东芝XG3、建兴CX2等版本，256GB版普遍在800元左右，虽然价格实惠了但却没有靠谱的质保，对普通用户而言还是缺乏安全感。

好消息是，英特尔刚刚推出了新一代的600P系列NVMe SSD（图13），256GB版本京东售价只要899元（淘宝更是不足700元），拥有持续读1570MB/s、写540MB/s，随机读71000 IOPS、写112000 IOPS的参数，可享受5年官方质保。可以说，英特尔600P系列的NVMe SSD的价格与SATA总线的M.2 SSD持平或略高一点点，那我们为何舍快求慢呢？