NGFF、M.2、PCIe、NVMe概念区分以及PCIEx1 x4 x8 x16区别

理解M.2与PCIe

对于NGFF/M.2、PCIe、NVMe等概念的说明。解决方案:
NGFF (Next Generation Form Factor) ,顾名思义,是物理外形(Form Factor)的标准。与 NGFF 并列的是 2.5",而不是 PCIe。(另外 NGFF 现在已经改名为M.2 了,大家最好与时俱进,改称为M.2。)
PCIe 是总线标准,与SATA 并列。
NVMe是硬盘新的传输标准,是取代现在的AHCI的。
为什么人们总是把 NGFF/M.2 与 PCIe/NVMe 联系/等同起来呢?这是因为在笔记本上,M.2 外形的 SSD 最先支持 PCIe 总线。但其实 M.2 有 SATA 和 PCIe 两种总线标准。2.5" 也有 SATA 和 PCIe 两种总线标准。下面列出了一些市面上的代表性产品,方便大家比较:


总线需要芯片级的支持,目前用六代平台(Skylake)的 ThinkPad,一些型号是支持 PCIe SSD 的。但不同的型号,有不同的支持组合。
我们可以通过Reference来查询,
如T460p,在Storage里面显示,2.5”的SSD硬盘支持SATA总线和PCIe总线,速度分别为6.0Gb/s和16Gb/s(没有支持M.2接口的SSD)


如X1 carbon 4th,在Storage里面显示,M.2 SSD支持SATA和PCIe总线(没有支持2.5”硬盘)

那么,我们该如何记忆ThinkPad各种型号支持什么样的硬盘呢?
1、区分物理外形标准,外形都不对肯定是用不了的。
2.5”硬盘(包括HDD和SSD)还得注意厚度,一般为9.5mm和7mm,如果机器支持9.5mm的,也能支持7mm,有螺丝固定,反过来则不行,塞不进去啊
M.2硬盘都是SSD,有4种长度,宽度都一样为22mm,所以有: 22x42mm、22x60mm、22x80mm和22x110mm,ThinkPad目前没有支持22x60mm和22x110mm的
(课外知识:目前WiFi/BT网卡为22x30mm、WWAN网卡为22x42mm,也是M.2接口,因为这只是物理外形接口,所以网卡和硬盘都可用,早期机器的WWAN的M.2接口同时也支持SATA总线,所以可以支持SSD,新款机器的不支持SATA总线,所以WWAN网卡不能使用SSD;据说是因为新机型可以支持4G,4G就不能和SATA总线共存,早期的是3G,可以与SATA共存)
2、区分总线标准和接口速度,不同的总线决定了不同的速度。
SATA有三代,SATAⅠ速度为1.5Gb/s,SATAⅡ速度为3.0Gb/s,SATAⅢ速度为6.0Gb/s;由于这三代都互相兼容,当用户咨询的时候,如果记不住主板支持情况,就建议买SATAⅢ就行,速度向下兼容(SATAⅢ普遍也不贵)
PCIe也分为PCIe3.0和2.0,以及有x4和x2的区别(总线数为4和2),PCIe 3.0 x4速度为32Gb/s,PCIe 3.0 x2速度为16Gb/s,PCIe 2.0 x4速度为20Gb/s,PCIe 2.0 x2速度为10Gb/s,也是向下兼容
3、快速记忆法!快速记忆法!快速记忆法!
2014-15机型(50系列):


2015-15机型(60系列)

另外,关于NVMe,记忆比较方便,50系列的都不支持,60系列的,支持PCIe的就支持;2.5”硬盘厚度没有规律,反正7mm肯定能用。

作者:JosephDHF
链接:https://www.jianshu.com/p/6db2a47fdf60
來源:简书
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PCI-E x1/x4/x8/x16四种插槽区别是什么?具体有什么作用?

一、现在PCI-E插槽已经成为了主板上的主力扩展插槽。基本集中在PCI-E x1/x4/x8/x16四种上,有何作用?

具体作用是:

1、显卡会用到PCI-E插槽。PCI-E 3.0 x16能够满足任何高性能显卡的需求。

2、独立声卡、独立网卡、USB 3.0/3.1接口扩展卡、RAID阵列卡、PCI-E SSD、mSATA SSD、m.2 SSD、M.2无线网卡或者其它M.2接口设备等硬件都可以插到PCI-E插槽上,因此厂商都会给它们装上足够多的PCI-E插槽,以确保自家产品的扩展能力,满足玩家的需要,比如用来挖矿或者实现多屏输出。

二、现在主板上主流的PCI-E插槽PCI-E x1/x4/x8/x16四种,有何区别?

1、PCI-E x16插槽全长89mm,有164根针脚,靠主板外侧端有一卡口,将16x分为前后两组,较短的插槽有22根针脚,主要用于供电,较长的插槽142根,主要用于数据传输,具有16通道所带来的高带宽。

PCI-E x16插槽,主要用于显卡以及RAID阵列卡等,这个插槽拥有优良的兼容性,可以向下兼容x1/x4/x8级别的设备。可以说是PCI-E x16插槽是PCI-E的万能插槽。

由于PCI-E x16插槽常用于显卡,与cpu处理器直接相通,在物理位置上直接靠近cpu,这样显卡与处理器之间的数据交换就可以减少延迟,让系统的性能可以得到充分的发挥。

2、PCI-E x8插槽全长56mm,有98根针脚,与PCI-E x16比较,主要是数据针脚减少至76根,短的供电针脚仍然是22针脚。

为了兼容性,PCI-E x8插槽通常加工成PCI-E x16插槽的形式,但数据针脚只有一半是有效的,也就是说实际带宽只有真正的PCI-E x16插槽的一半。可以观察主板布线,x8的后半段没有线路连接,甚至针脚也没有焊接。

实际上除了旗舰级的主板,能提供多条真正的PCI-E x16插槽外,主流级主板,只会提供一条真正的PCI-E x16插槽,就是最靠近cpu的那条。而第二条和第三条PCI-E x16插槽,则多数是PCI-E x8甚至是x4级别的。

3、PCI-E x4插槽的长度为39mm,同样是在PCI-E x16插槽的基础上,以减少数据针脚的方式实现,主要用于PCI-E SSD固态硬盘,或者是通过PCI-E转接卡安装的M.2 SSD固态硬盘。

PCI-E x4插槽通常由主板芯片扩展而来,不过随着cpu内部PCI-E通道数的增多,现在有部分高端主板可以开始提供直连cpu的PCI-E x4插槽,用于安装PCI-E SSD固态硬盘。

主板上为什么找不到PCI-E x4插槽?其实它是以M.2接口的形式出现的。

不过与PCI-E x8插槽一样,PCI-E x4插槽为了兼容性,现在多数也是做成PCI-E x16插槽的形式,或是扩展为M.2接口,用于安装M.2 SSD、M.2无线网卡或者其它M.2接口设备,其余扩展卡则留给PCI-E x1插槽负责。

4、PCI-E x1插槽的长度是最短的,仅有25mm,相比PCI-E x16插槽,其数据针脚是大幅度减少至14个。PCI-E x1插槽的带宽通常由主板芯片提供,主要用途是独立网卡、独立声卡、USB 3.0/3.1扩展卡等都会用到PCI-E x1插槽,甚至可以通过转接线给PCI-E x1插槽装上显卡,用来挖矿或者实现多屏输出。

X1是用来替代原来的PCI设备的。

三、PCI-E x1/x4/x8/x16四种播槽外观上有何区别?

主板上的PCIE插槽一般有四种长度,最短的是1X,比PCI稍短一点的是4X,8x又比4x长,最长的是16X。但是这只是物理的接口。

为了长、短插槽互相兼容(物理长度兼容、版本的兼容包括1.0、2.0、3.0互相兼容),短插槽自然可以插入长插槽中,但长的插到短的插槽中就不容易,一般X1还是保持原来的长度,而x4、x8、x16在实际的主板中,都统一长度到x16。只是速度不同而已。多余的脚是悬空的,没有用处。这样外形上就统一兼容了,仔细看一下针脚是否焊接了线路,一般主板上都标明了是PCI-E x多少。

转载自:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1608051127431655384&wfr=spider&for=pc

### ### 技术定义与协议层级 M.2 SSD 是一种基于 M.2 接口标准的固态存储设备,其物理尺寸多样,常见规格包括 22422280 等。M.2 接口支持多种协议,包括 NVMe 和 SATA,分别对应不同的数据传输方式。NVMe(Non-Volatile Memory Express)是一种专为 PCIe 接口优化的存储协议,用于提升 SSD 的访问效率,而 SATA(Serial ATA)则是传统的硬盘接口协议,主要用于机械硬盘和早期固态硬盘[^1]。 PCIe x4 NVMe 是一种基于 PCIe 总线的高速存储接口配置,其中“x4”表示使用了 4PCIe 通道,提供更高的带宽。NVMe 协议的设计目标是充分利用 PCIe 的低延迟和并行性,使得 SSD 能够实现比传统 SATA 更高的 IOPS(每秒输入输出操作数)和更低的延迟[^1]。 SATA 是一种较早期的存储接口标准,其最大带宽受限于 AHCI(Advanced Host Controller Interface)协议的设计,通常只能提供 6 Gbps 的传输速率。相比之下,NVMe 协议能够支持高达 4 GB/s 的理论带宽(基于 PCIe 3.0 x4),在 PCIe 4.0 下甚至可以达到 8 GB/s,显著提升了存储性能[^2]。 ### ### 性能与带宽对比 M.2 SSD 若采用 NVMe 协议并通过 PCIe x4 接口连接,其顺序读写速度通常可达到 3000~7000 MB/s,而 SATA M.2 SSD 的速度上限通常在 550~600 MB/s 左右。NVMe 的优势在于其并行处理能力,支持多达 64,000 个队列和每个队列 64,000 个命令,而 SATA AHCI 仅支持 1 个队列和 32 个命令,导致 NVMe 在多线程和高并发场景下表现更优[^2]。 此外,NVMe 的指令集更为精简,其平均延迟通常低于 10 微秒,而 SATA 的延迟通常在 30~100 微秒之间。这种低延迟特性使其更适合用于高性能计算、数据库、虚拟化等对响应时间敏感的应用场景。 ### ### 应用场景与兼容性 M.2 SSD PCIe x4 NVMe 主要用于需要高速存储访问的场景,例如游戏、视频编辑、AI 训练、服务器存储缓存等。其高速特性使其在处理大量数据时具备显著优势,适用于主板具备 NVMe 支持的现代 PC 和服务器平台[^1]。 SATA M.2 SSD 则更适用于对成本敏感或对性能要求不极端的场景,例如普通办公电脑、老旧主板升级、嵌入式系统等。由于其兼容性更强,许多主板仍然提供对 SATA M.2 插槽的支持,确保用户可以灵活选择存储方案。 兼容性方面,主板的 M.2 插槽通常分为两种类型:一种仅支持 NVMe 协议,另一种支持 NVMe 和 SATA 双协议。用户在选择 M.2 SSD 时,必须确认主板接口是否支持相应协议,以避免兼容性问题[^2]。 ### 示例命令 以下命令可用于在 Linux 系统中查看 SSD 的接口类型和协议信息: ```bash sudo lspci -v | grep -i nvme ``` 该命令将列出所有 NVMe 存储设备,并显示其使用的 PCIe 接口版本和带宽信息。
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