固态硬盘：你懂 PCIE 和 NVME是如何相依相恋?

前言

固态硬盘中的王者，一说非PCIE 莫属，一说非NVME SSD 莫属。 PCIE 和 NVME 因何而生? PCIE 和 NVME 的联系和区别? 本着对 PCIE 和 NVME 的好奇心，本文带您一一分解。

PCIE 和 NVME为何而生?

由于机械硬盘和固态硬盘的工作模式发生巨大变化，原本存储速度瓶颈在硬盘存储速度那，现在固态硬盘存储速度超过了主机和硬盘传输速度。瓶颈卡在接口传输过程中，这不是我们能容忍的。需要一种全新的针对固态的传输层协议，NVMe应运而生，为速度而生，NVME设计是跑在PCI-E通道上的。总之NVMe很强大，像在数据中心，有个NVMe控制器可以充分利用各个服务器自带的硬盘，实现统一编排，共享存储，废盘利用。极大提高数据吞吐能力，极大降低延迟。

PCIE 是什么？

PCIe实际上是通道协议，在物理表现上就是主板上那些PCIe接口。这些通道协议，属于总线协议，能够直接连接CPU，因而几乎没有延时，成为NVMe标准的绝佳伴侣。PCIe还可分为X2/X4/X8。

总线：总线在电脑的主板上，这样理解，固态硬盘这个大仓库在郊外，CPU需要数据，但是内存条容量太小，没有存储，只有从固态硬盘这边调取，总线＝运输数据的公路， 固态硬盘送货给CPU和内存需要走的路就是总线。

NVME 是什么？

在AHCI标准时代，受制于协议，几乎无法发挥PCIe的实际性能， 所以一种能配得上PCIE 的传输协议 NVME 顺时而出， 让 PCIE 发挥出性能。

NVMe是一种基于非易失性存储器的读写命令和数据的格式规范， 此规范目的在于充分利用PCI-E通道的低延时以及并行性，还有当代处理器、平台与应用的并行性，在可控制的存储成本下，极大的提升固态硬盘的读写性能，降低由于AHCI接口带来的高延时，彻底解放SATA时代固态硬盘的极致性能。

NVME接口主要属性： 在命令提交或者完成的路径上不需要读取相关寄存器；\n支持最多65535的I/O队列，每个队列支持64K的未处理命令；\n每个队列的优先级拥有明确的仲裁机制；\n为确保高效的IO操作，完成一个4KB读取请求需要的所有信息包含在64B的命令中；\n高效且流线型的指令集；\n支持MSI/MSI-X中断和中断聚合；\n支持多个命名空间；\n支持虚拟化架构，SR-IOV；\n健全的错误报告机制以及功能管理；\n支持多路径IO和命名空间共享

PCIE 和 NVME 的区别

简言之： NVME 是定义读写命令和数据的格式，更偏向软件，在上层是驱动软件，在底层是固件（芯片中软件）。 而 PCIE 是定义链路电路, 电气特性，信号质量， 是硬件协议。

NVMe规范是一个应用层的协议，PCIE规范是一个物理层的协议。NVMe协议通常情况下是跑在PCIe协议栈上的。

我这里好有一比： 总线是公路，这条路又分为两种：SATA总线、PCI-E总线。 SATA总线：“乡村公路”， PCI-E总线：“高速公路”

传输协议是汽车，车又分两种：AHCI 规范和 NVME 规范 AHCI 规范: 小轿车， NVME 规范: 跑车

SATA 和 AHCI 是一对老夫老妻， 走起来慢吞吞。 PCIE 和 NVME 是一对年轻情侣，走起来健步如飞。

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现状

PCI-E固态硬盘售价高，定位高端，一般出现在土豪玩家的机箱中，或者商用级服务器。

目前SATA和M.2固态硬盘是普通消费者经常接触的。

展望

随着网络带宽的增大，你一定不希望网络传输的数据来不及保存。当存储速度卡住成为瓶颈的时候，大家会需要速度更快的PCIE固态硬盘。 固态硬盘价格会越来越亲民。 PCIE SSD会更加普及。