四种常见的固态硬盘形式因素和它们的最佳工作

2.5英寸SATA格式因子

2.5英寸SATA外形是基于串行高级技术附件标准，该标准是为在计算机和硬盘之间连接和传输数据而开发的。的SATA的标准利用串行信令技术，不同于老式的并行ATA (PATA)标准，它依赖于平行信号。

SATA可以提供比PATA更快的传输速率——600mbps比133mbps。与PATA不同，SATA支持外部驱动器和热插拔驱动器的能力。此外，SATA使用更薄的电缆，这更容易管理，改善了计算机内部的气流，并使计算机支持更多的连接器。

许多SSD供应商很早就采用了2.5英寸SATA标准，因为它使从hdd和SSD转换更容易。不仅组织机构可以更逐步地使用新硬盘，而且2.5英寸的尺寸也使ssd可以轻松地装入笔记本电脑和台式机驱动器。不足为奇的是，这种形式是所有主要球员中最常见和负担得起的。

一个2.5英寸的SATA硬盘使用SATA电缆连接到电脑的主板。它还利用了高级主机控制器接口(AHCI)用于在计算机和驱动器之间传输数据的总线协议。该协议支持高级SATA特性，如热插拔和本机命令队列，这些特性优化了驱动器处理同步数据请求的方式。

但是，因为SATA标准是专门为hdd开发的，所以SATA驱动器不能充分利用ssd中固有的吞吐量能力。SATA接口连接器最大输出约6 Gbps，远低于SSD的全部潜力。

MSATA形式

一些供应商提供了一种名为mSATA的小型SATA SSD，简称mini-SATA．该驱动器符合mSATA接口规范，并为功率受限的设备设计，如笔记本电脑，平板电脑和笔记本电脑。该规范是基于将SATA信号映射到主板上直接插入mSATA插座的卡。

mSATA驱动器的大小约为2.5英寸SATA驱动器的八分之一，但可以支持相同的SATA吞吐量，高达6gbps。除了作为较小的SSD形式因素之一，mSATA驱动器还消耗更少的电力，支持启动和关闭功能，更抗冲击和振动。较小的外形也使mSATA驱动器非常适合商业产品，如亭子、数字标识、多功能打印机和销售点设备。

与2.5英寸SATA驱动器一样，mSATA驱动器依赖ATA命令集在计算机和驱动器之间传输数据。事实上，这两个驱动器之间唯一真正的区别是它们的大小和连接到主板的方式。

M.2形式

2013年，在mSATA出现几年后M.2形式它提供了一个更小的SSD，比mSATA驱动器性能更好，存储的数据更多。新的形式因素，宣布M-dot-2,可以容纳SATA和PCIe接口连接器，以及USB 3.0，并可以与AHCI协议或非易失性内存express (NVMe)协议使用。

与旧的总线技术(如SATA)相比，PCIe连接器提供更低的延迟和更高的传输速率。有了PCIe，每个总线都有一个专用的连接，这意味着它不必为带宽而竞争。该接口的物理占用空间也更小。

NVMe协议允许主机软件与NVMe子系统通信，针对使用PCIe连接器的ssd进行了优化。NVMe解决了旧存储协议的许多限制，同时提供了性能和吞吐量方面的显著提高。

不像mSATA驱动器，M.2驱动器支持多种宽度和长度的组合，大小如22毫米x 60毫米或22毫米x 80毫米。使用NVMe的基于PCIe的M.2驱动器可以支持最多4个PCIe通道，使其有可能超过SATA或mSATA驱动器的6gbps限制。M.2最初针对的是笔记本电脑、超级本和平板电脑，但也在一些台式机上找到了自己的方式。

M.2驱动器是为了利用PCIe的高速性能而设计的，通常被认为是mSATA的替代品。尽管市面上还有大量的mSATA ssd，但小型市场的大多数兴趣已经转移到M.2驱动器上，因为它能够减少延迟、增加IOPS和降低功耗。

作为PCIe形式

基于PCIe形态因子的SSD通过PCIe接口连接器和NVMe协议实现SSD性能的最大化。PCIe硬盘通过PCIe扩展插槽与主板直接连接，支持1 ~ 32条数据传输通道。车手使用的车道越多，表现就越好。

作为PCIe ssd是四种主要形式中成本最高的，但它们提供了最快的速度，优于基于服务器的SATA，以及串行连接的SCSI和光纤通道(FC)驱动器。直到最近，PCIe驱动主要针对的是企业部署，但随着它们进入消费者市场，情况已经发生了变化。

PCIe驱动器采用点对点架构，提高数据传输速率，同时降低延迟。每个PCIe驱动通过自己的串口直接连接到主板。这样，多个驱动器就不需要共享同一总线。

PCIe驱动器比M.2驱动器大，可以在每个卡上安装更多的芯片，同时仍然提供足够的冷却空间。虽然这种尺寸使驱动器更适合台式机和服务器，而不是更小的设备，但这也意味着它们可以支持更高的容量。一些ssd已经超过了8 TB的标志，机翼上有更大的电容。M.2驱动器最近才突破了1tb的障碍。

PCIe驱动器面临的挑战之一是NVMe协议仅限于直接连接的驱动器。因此，主要依赖分布式存储的企业无法从NVMe驱动器中获益。然而，NVMe over Fabrics (NVMe- of)规范最近出现，使利用NVMe的好处跨网络结构，如以太网、InfiniBand和FC。NVMe-oF协议使用基于消息的通信在计算机和网络连接驱动器之间传输数据，使组织能够在其数据中心实现ssd的全部好处。

固态硬盘的下一个发展方向是什么?

固态存储是一个动态的市场，每天都有新的创新。形式因素将继续发展，支持它们的接口连接器和总线协议也将继续发展。还有其他SSD形式因素，在这里讨论的变化，以及不同的形式因素。

例如，一些供应商提供U.2驱动器——主要针对企业市场——这比M.2驱动器提供了许多优势。尽管如此，大部分ssd仍然使用2.5英寸的SATA、mSATA、M.2和PCIe，但新产品的出现只是时间问题。