主流硬盘接口M.2和U.2哪个更好?有什么区别?
作者：佚名
字体：[ ] 来源：互联网 时间：01-15 10:16:53
主流硬盘接口M.2和U.2哪个更好？他们之间有什么区别？现在hdd的硬盘很受欢迎，但是ssd也不错，为了实现更快的速度，硬盘的接口也在不断进化，现在比较主流的M.2和U.2的硬盘接口哪个更好呢？请看下文详细介绍
一套完整的PC需要很多个部件组成，如果在某次灾难中你只能保留一个部件，大家会选择留下哪个部分？这时候不管你的CPU多么高级，显卡多么有信仰，正常的人类应该都会选择留下硬盘吧，因为硬盘里不仅住着很多美日欧漂亮姐姐，最关键的是里面保存了你的使用记录，说的文艺点就是只有硬盘才能留住你的记忆，人要是没了记忆，跟咸鱼有什么区别（活鱼还有7秒的记忆）。
作为PC中最重要的部件之一，杯具的是硬盘还往往是最拖累系统的一部分，特别是在纯机械硬盘平台上。整套平台性能要想极大地提升，硬盘速度就不得不革命。时至今日，HDD硬盘依然是很多实体店装机的首选，但更快速的SSD已经是用过都说好，它好你也好。在这场革命中，为了实现更快的速度，硬盘的接口也在不断进化，今天的超能课堂我们就来谈谈硬盘的主流接口都有哪些。
▲不同规格的硬盘上会使用不一样的接口
大家都能说出不少，不过小编还是自己先曝答案吧&&如上图所示，视硬盘大小不同，硬盘接口也是多种多样的，现在能见到的至少有SATA、mSATA、M.2、SATA Express、PCI-E及U.2等，其实这些还只是一部分，因为我们没提到的还有很多，比如BGA封装的，针对外置设备的eSATA接口，企业级市场用的SAS 3.0接口，习惯独来独往的苹果甚至还定制了很多自家专属的硬盘接口。考虑到它们跟日常使用的关系不大或者你知道了也没个卵用（因为是专属的），所以我们重点介绍的是普通人见得着的接口，如下图所示：
▲硬盘常见接口及特色
上述表格中一共列举了SATA 6Gbps、mSATA、SATA Express（以下简称为SATA E）、M.2、U.2及PCI-E接口，实际上每个接口下面通常还会有很多子类型，比如SATA硬盘还有1.8寸规格的，mSATA还有mSATA mini，PCI-E插槽除了常见的HHHL半高半长之外，还有全高全长、全高半长等等，不胜枚举，我们就选择最典型的吧。
下面我们再详细介绍下每个接口的规格和特点。
SATA 6Gbps接口
SATA是硬盘接口的标准规范，实际上SATA 6Gbps接口这个说法并不规范，准确的称呼是SATA III，接口速度是6Gbps而已，只是现在大家习惯这个说法了。SATA 6Gbps接口是目前最最常见的HDD/SSD硬盘接口，大部分人现在买的硬盘都在用这种接口，接口及线缆如下所示：
▲从上到下分别是主板的SATA接口、硬盘接口及线缆
▲SATA 6Gbps接口
作为目前应用最多的硬盘接口，SATA 6Gbps接口最大的优势就是太成熟了，6Gbps的带宽虽然比起新接口的10Gbps甚至32Gbps带宽差多了，但普通2.5寸SSD也没这么高的需求，500MB/s多的读写速度也够用了，而在HDD硬盘上6Gbps带宽远远谈不上瓶颈，谁让HDD硬盘发展太慢了，速度一直没有质变。
当然，SATA 6Gbps也是有缺点的，它已经服役多年了，对新技术的支持是不够的，比如NVMe标准就不支持，而且体积相对比较大，不适应SSD日益小体积的发展趋势，6Gbps的带宽对新一代SSD来说也不够用了。
既然SATA 6Gbps接口不利于SSD小型化，半高SATA设备又有点不受宠，所以针对便携设备开发的mSATA（mini SATA）接口就登场了，你可以把它看作标准SATA接口的mini版，物理接口跟mini PCI-E接口一样，所以二者容易混淆，但mSATA走的是SATA通道而非PCI-E通道，所以需要SATA主控。
▲mSATA在SSD小型化之初还是很火的
JEDCE定义了两种尺寸的mSATA硬盘规格，分为MO-300A和MO-300B，前者又分为mSATA mini和mSATA，其中mini硬盘长宽是30x26.8mm，mSATA尺寸是51x30mm，单面厚度约为4.85mm，而MO-300B一般是30x30mm，比较少见。
▲标准的mSATA硬盘布局
mSATA接口是SSD小型化的一个重要过程，不过mSATA依然没有摆脱SATA接口的一些缺陷，比如依然是SATA通道，速度也还是6Gbps，SATA接口的潜力也就是这样了，要想进一步发展还得寻找新的手段。
M.2/NGFF接口
M.2接口硬盘已经成为新一代高性能SSD的首选
取代mSATA的接口是M.2接口，最初叫做NGFF，全名是Next Generation Form Factor，它可以做的比mSATA硬盘还要小巧，基本长宽只有22x42，单面厚度2.75mm，双面闪存布局也不过3.85mm厚，但M.2又有丰富的可扩展性，最长可以做到110mm，可以提高SSD容量。
此外，M.2接口可以同时支持SATA及PCI-E通道，后者更容易提高速度，早期的M.2接口使用的是PCI-E 2.0 x2通道，理论带宽10Gbps，不过在9系及100系芯片组之后，M.2接口现在全面转向PCI-E 3.0&x4通道，理论带宽达到了32Gbps，远高于之前水准，大大提升了SSD性能潜力。
有趣的是，厂商的M.2接口有的选择了CPU原生的PCI-E通道，有的是通过PCH南桥扩展出来的，我们之前也针对这两种方案做过测试，实测性能基本没有差异。详情可以参考：
直的好还是弯的好？南桥M.2与原生PCI-E接口性能测试
▲M.2实际上是个庞大的规范
最后要说的是，Intel主导制定的M.2接口实际上是个庞大的总集，我们常见的M.2硬盘只是其中的一部分，根据类型和用途不同，它还有A/B/C/D/E/F/G/H/J/K/L/M之分，其中A、E两种类型常用于WiFI/BT无线模块、NFC模块、WiGig模块等，B、M可以用于SSD，而我们常见的80/22110规格的M.2属于M分支的。
早在SATA接口的SSD发展之初，PCI-E接口的SSD就出现了，因为后者的优势实在太大了，其他SSD不论采用什么接口，都是从SATA向原生PCI-E走进，而PCI-E接口的SSD直接是一步到位，省去了中间过程。不过PCI-E硬盘最初多用于企业级市场，因为它需要不同的主控，性能高的同时成本也高了，消费级市场也没多少需求，只是这两年来PCI-E硬盘才在高端消费级市场上崛起。
▲Intel 750硬盘是目前高性能PCI-E硬盘的代表
跟显卡类似，PCI-E硬盘的规格也会根据长度、高度分为全高/半高、全长/半长等不同级别，最常见的PCI-E硬盘多是HHHL半高半长的，长度为167mm。
PCI-E接口的硬盘速度也逐渐从当初的PCI-E 2.0 x2走向了PCI-E 3.0 x4通道，速度也达到了32Gbps，可以满足未来一段时间的使用了，而且早期PCI-E硬盘不能做启动盘的问题也早解决了，现在PCI-E硬盘已经是最为高大上的选择了，旗舰级SSD大多会选择PCI-E接口。
SATA Express接口
M.2接口解决了mSATA接口的后继问题，不过SATA 6Gbps接口到底应该走向何方？在6Gbps速度之后，SATA接口要想继续提高速度已经很难了，SAS接口倒是可以把接口提高到12Gbps，但那是针对企业级市场的，对原接口做了很大变动，而且后者对成本并不敏感，但是消费级市场就不一样，要考虑到现实，对此SATA-IO给出的解决方案是SATA Express（SATA E）接口。
▲SATA E接口也是很多100系列主板的标配功能了
为了提高接口带宽，SATA E接口也放弃了SATA通道，走向了PCI-E通道，他们选择的是PCI-E x2通道，具体有PCI-E 2.0 x2或者PCI-E 3.0 x2两种选择，因此就有了10Gbps以及16Gbps两种，最初是10Gbps居多，现在的主板逐渐开始提供16Gbps的SATA E接口了，因为100系芯片组的南桥通道数量大幅提升了。
无论厂商选择PCI-E 2.0还是PCI-E 3.0方案，接口速度相对原来的6Gbps都有了明显的提升，带宽更不是瓶颈了。
▲SATA E接口是2个SATA接口组合成的
SATA E的物理接口实际上是通过SATA 6Gbps接口改造的，这有点类似SAS接口，它使用了2个SATA 6Gbps接口和一个只有4pin针脚的mini版SATA接口组成，其中小接口只能接入PCI-E线，这样做的最大好处就是保持向下兼容，因为目前SATA E硬盘的数量实在是太少太少了，或者说就没见到有几款正式商用的，搞成向下兼容的接口，SATA E至少还可以当成2个SATA 6Gbps接口使用，没设备用也不会浪费。
▲SATA E接口的数据线
SATA E标准推出有2年时间了，不过就目前的情况来看SATA E普及之路还非常遥远，唯一明智的就是向下兼容了SATA 6Gbps接口。
U.2/SFF-8639接口
SATA E接口取代SATA 6Gbps有点不靠谱，不过我们还有另一个选择，那就是U.2接口，它之前叫做SFF-8639，今年的台北电脑展上SF-8639接口改名为U.2接口，跟目前的M.2接口对应起来了，看这意思是希望在台机领域复制M.2接口在移动市场的成功。
U.2接口跟SATA E接口的思路差不多，都是尽可能利用现有的物理接口，但接口带宽更快，从PCI-E x2变成了PCI-E 3.0 x4，此外还增加了许多新协议支持，比如NVMe，这些都是SATA E接口不具备的（U.2其实才是SATA E的完全体）。
▲U.2接口规范
U.2的设备端接口融合了SATA及SAS接口的特点，中间用针脚填满了SATA接口留下的空缺，并预留了L型防呆设计，所以可以兼容SATA、SAS及SATA E规范，主板那一端则是mini SAS（SFF-8643)接口，设备端的U.2线则是一端接在SATA电源上，一端接在U.2硬盘的数据口上。
▲主板上的U.2接口
▲U.2接口的Intel 750硬盘及U.2线（来源于Anandtech网站）
U.2接口有很多优点，接口带宽达到了32Gbps，支持NVMe协议，甚至供电能力也提高了，这都有助于提高SSD性能，但U.2不好的地方在于它依然是新兴事物，很多主板目前并没有U.2接口，而且U.2接口的消费级硬盘少的可怜，目前正式开卖的也只有Intel的750系列。
▲通过U.2转接卡可将U.2硬盘当成M.2硬盘使用
如果想在普通主板上用U.2硬盘，那么最好的选择是U.2转M.2转接卡，华硕、微星、华擎都出过这样的小配件，支持U.2转为M.2接口，只要M.2接口也是32Gbps带宽的，这种转接是不会有性能损失的。
这么多接口，到底谁能主宰浮沉？小编在每个接口的介绍中都加入了自己的点评，SATA 6Gbps规格上已经落伍，但廉颇岁老，吃饭还是可以的，普通用户对性能的要求谈不上苛刻，SATA 6Gbps很长一段时间内都将是最主要的选择。
mSATA不用说了，已经被淘汰了，M.2接口现在风头最劲，不仅在移动平台占据主要位置，随着32Gbps的M.2接口在100系主板上的普及，它在桌面平台也越来越流行。
PCI-E显卡虽然要占据一个显卡插槽位，但它的优势非常明显，对主板没有特殊要求，在高端市场上依然会占有一席之地。
SATA E接口未老先衰，到今天为止只剩下尴尬了，小编对这个接口一点也不看好，恐怕它等不到自己的春天了。
U.2接口各种高大上，不论性能还是新技术支持都走在了前列，它被众人看好会成为SATA 6Gbps接口之后的新王者，不过小编可没这么乐观，私以为U.2接口还缺少关键吸引力，现在主板的支持力度还是太小了。
如果U.2与M.2接口只能有一个胜出，小编认为M.2接口优势更大，因为现在的M.2接口速度和技术都不输U.2接口，厂商的支持力度更高，而且U.2硬盘直接安装在主板上，不需要2.5寸硬盘位，也少了理线的麻烦。其潜在的缺点在于硬盘容量可能比不上U.2硬盘，毕竟体积小很多，但以目前的SSD价格来看，这根本不是问题。
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&什么是M.2插槽和M.2 SSD：M.2 SSD其实就是NGFF SSD。最早是由苹果在使用的一个高速磁盘接口。按照插槽本身来划分，现在在常见的NGFF插槽有两种，分别是B模式和M模式，可以看到NGFF插槽上有一个防呆口。B和M的防呆口是反的，两者不能混用。而且两边较短的金手指宽度也不同，所以如果反装SSD就装不进去。现在桌面PC上的NGFF插槽主要是M模式的，笔记本上B模式比较常见。下图中绿色PCB的就是M6E扩展卡上的M模式插槽，蓝色PCB的就是笔记本里面的B模式插槽。&官方PPT上也有关于这方面的解释，大家可以看一下。现在的M.2 SSD也有多种规格，从不等，最常见的就是两种规格。M.2 SSD按照插槽类型划分，常见的主要分为三种：B模式，B模式实际上走的就是一般的SATA通道相当于一个MSATA插槽。理论接口速度 6G/S。不过现在市面上纯B模式插槽口的M.2 SSD已经很少见了，现在即使是SATA通道的M.2 SSD也是会保留M模式的防呆口。下图中的其实是一个4G扩展模块，不过外形上比较类似。现在的无线网卡用的是另一种类型的M.2规范，是A\E模式，线序不同，不能安装在B\M模式的M.2插槽上。B/M模式，B/M模式可以同时支持两种类型的NGFF插槽，也就是同时支持SATA通道和PCI-E通道。不过现在的M.2 SSD做的都不够严谨，绝大部分的都是这种类型。但其实还是需要SSD和插槽的通道类型可以对应才能使用。B/M模式的理论接口速度是B模式的两倍，是M模式的一半。理论接口速度 6G/S（SATA通道）、10G/S（PCI-E 2.0 X2）、12G\S（M.2通道）、20G\S（PCI-E 3.0 X2）。B/M模式SSD两边的防呆口都会有缺口，所以两种插槽都可以用。不过目前的B/M模式SSD一般只能支持PCI-E X2的带宽，所以理论上的极限性能是M模式SSD的一半。M模式，M模式的SSD走的是纯PCI-E通道，现在相对来说产品已经比较少了，因为插槽的极限速度是最快的，主要都是一些高端产品。理论接口速度20G\S（PCI-E 2.0 X4），40G\S（PCI-E 3.0 X4）。M模式的SSD只有M一侧有开防呆口，所以B模式的插槽是插不进去的。简单复习一下这一章节的知识，M.2 SSD插槽有SATA和PCI-E两种通道模式，一般市面上的SSD支持一种通道模式，即仅支持SATA模式或者仅支持PCI-E模式。而市面上主板的M.2 SSD插槽基本以双模式为主，即插槽SATA模式SSD和PCI-E模式SSD都可以插。9系列主板上的M.2插槽：9系列主板上的M.2插槽与之前走单个SATA接口或走PCI-E通道的方式都不同，他是通过将两个主板上的原生SATA接口转接而成。下图中就可以比较明确的看到9系列主板M.2插槽和SATA-E接口的工作方式，通过一个切换芯片进行判断和切换，在SATA 3.0*2、SATA-E、M.2中进行三选一来使用。目前看下来的情况，9系列主板上的插槽都是M模式的，也就是说纯B模式的SSD是不能在上面使用的，当然这类产品已经很少了。当然也有例外，华擎Z97-EX6主板上就有一个超级M.2，是用过PCI-E 3.0 X8转接的。虽然接口速度更快但是会占用显卡的带宽。测试平台和测试思路介绍：首先来看一下这次采用的测试平台。本次测试采用的是Z97主板，SSD用的是测试评估版的M6E 256G。因为在测试的时候M.2 M6E没有出，如果拆零售版的M6E会失去质保，只能用经销商测试版来进行测试。测试实际截图：M.2测试：在PCI-E 3.0测试后，我就开始对PCI-E 2.0插槽进行测试，使用的是M5主板上的PCI-E 2.0 X4插槽。HD TUNE基准测试：&HD TUNE随机测试：&HD TUNE额外测试：&AS SSD Benchmark测试：&&CrystalDiskMark 1000MB测试：CrystalDiskMark 4000MB测试：ATTO测试：PC MARK8测试：PCI-E 2.0 X4测试：HD TUNE基准测试：&HD TUNE随机测试：&HD TUNE额外测试：&AS SSD Benchmark测试：&&CrystalDiskMark 1000MB测试：CrystalDiskMark 4000MB测试：ATTO测试：PC MARK8测试：PCI-E 3.0 X16测试：在PCI-E 3.0测试后，我就开始对PCI-E 2.0插槽进行测试，使用的是M5主板上的PCI-E 2.0 X4插槽。HD TUNE基准测试：&HD TUNE随机测试：&HD TUNE额外测试：&AS SSD Benchmark测试：&&&CrystalDiskMark 1000MB测试：CrystalDiskMark 4000MB测试：ATTO测试：&PC MARK8测试：简单总结：首先来看一下总结的测试数据：然后是各个模式下的详细对比：&&&&&&从对比数据上可以看到，由于我这颗SSD是非正式版，所以PCI-E 3.0下HD TUNE和PCMARK8的测试成绩偏低，与我之前测试的零售版成绩不符。所以我取其他三款软件测试成绩取平均数进行对比。可以看到M2与PCI-E 2.0的带宽几乎一致，区别非常小。PCI-E 3.0相对其他两种通道模式有非常明显的性能提升，对比单项的话，4K的提升最为明显，持续读写提升最小。这应该很大程度上与PCI-E 3.0是直接联系CPU内部降低了延迟，而其他两种通道均经过南桥转接有关。总体来说，有新东西还是值得支持的，毕竟现在PC硬件的步伐太蹒跚了，总是一代又一代的马甲。但是就M.2和SATA-E而言，个人觉得INTEL在最后一刻将其踢出9系列芯片组原生支持我觉得也无可厚非，确实在使用上会比较蛋疼。M.2使用时需要占用两个SATA接口，这个代价有些大。而且从测试上来看，通过芯片组通道的M2在性能上也很难有实质的提升。对于家用用户来说，还不如买PCI-E的版本插在主板PCI-E插槽上。反正现在主板上除了显卡很少有高常驻率的扩展卡了。个人觉得如果要让M2成为比较实用的磁盘接口，还是要看INTEL后续的发展，个人认为比较理想的应该是让115XCPU可以提供16+4的PCI-E 3.0带宽，X4专门用来供M2和SATA-E使用（各X2）。这样才会真正具备实用价值和更高性能表现。谢谢欣赏
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