一般人可能只知道SSD，可是听到M.2 NVME SSD，就一头雾水了。新的主板一般都已经自带M2 NVME的接口，而十年前大家还只是使用SATA来连接SSD。所以还是有差别的。
M.2
快速说下M.2是一种用于固态硬盘(SSD)的物理接口规范。具体来说:
- M.2是SSD卡的规格尺寸,长度通常为22mm、42mm、60mm、80mm、110mm等。
- M.2接口采用PCI Express (PCIe)和SATA两种传输接口协议。
- M.2接口的发展是为了替代过去常见的mSATA和Mini PCIe等SSD接口规范,集成度更高。
- M.2接口的优点是尺寸更小巧,可以直接插在主板的M.2插槽中而无需数据线。
- M.2 NVMe就是基于PCIe协议的M.2 SSD,M.2 SATA则是基于SATA协议。NVMe性能更出色。
- 不同长度的M.2卡兼容不同接口通道数。例如80mm长的M.2可使用4条PCIe通道。
NVME SSD vs SATA SSD
过去的硬盘都是机械硬盘，有个盘片一直在转，读写数据很慢。后来有了固态硬盘,也叫SSD，它没有转动的盘片，速度比机械硬盘快多了。不过早期的SSD使用的是旧的SATA接口，就像是一条很窄的马路，即使SSD自己很快,进出数据的速度还是被这条窄路给限制住了。
于是就有人提出了新的NVMe接口规范。NVMe就好比是修建了一条新的高速公路，让SSD可以在上面尽情奔跑，把数据快速穿梭进出。
关键特性:
- 基于PCIe总线高带宽、低延迟
- 采用扁平化的队列结构,支持64K队列和64K命令深度
- 支持多队列并行操作，最大提供64K IOPS
- NVMe命令只有64字节，DRAM映射寄存器传输效率高
- 支持主机内存缓存机制，提升性能
- 支持端到端数据保护，提高数据完整性
性能表现:
由于架构先进,NVMe相比传统SATA协议有质的飞跃。最新一代PCIe 4.0 NVMe SSD可达顺序读写7GB/s、随机读写1000万IOPS，访问延迟低至10微秒。这使得NVMe SSD无论是在数据中心、人工智能还是高端游戏/创作等应用场景下，都展现出了无与伦比的性能优势。
PCIe Gen4/Gen5 NVMe SSD
接口带宽一直是制约SSD性能的瓶颈。好在随着PCIe 4.0/5.0标准的推广,NVMe SSD的性能有望再次大幅提升。PCIe 4.0带宽高达16GT/s,理论最高可支持8GB/s顺序读写;而PCIe 5.0的带宽更是达到32GT/s,对应16GB/s的峰值速度。基于这两代新接口的顶级NVMe SSD产品已经面世,可以充分释放当代3D NAND芯片的读写能力。
生态系统:
除了SSD之外，NVMe标准也扩展到了基于3D XPoint的新型存储介质。Intel的Optane系列就采用NVMe协议，具有介于DRAM和NAND之间的性能。未来MRAM、ReRAM等存储器也可能采用NVMe接口。此外,NVMe over Fabrics技术还实现了通过以太网远程访问NVMe存储。
总之，NVMe作为新一代存储标准,不仅在性能上有了革命性提升，更重塑了主机与存储的工作方式。可以说,NVMe将伴随存储新介质的推出，成为数据中心和高端存储系统的核心基础架构，推动整个存储产业向前发展。
总结
M.2是一种物理接口规范,定义了SSD的尺寸和插槽设计。它描述了SSD如何与主板相连的物理层面。
NVMe则是一种存储访问协议，它建立在PCIe总线之上，是PCIe的一个子集。NVMe是高效利用PCIe带宽的一种方式，专门为闪存存储优化设计，可以充分发挥SSD的高速读写能力。
而真正存储数据的介质是NAND Flash芯片。SSD中集成了多个NAND Flash颗粒，我们的数据最终都保存在NAND Flash中。SSD利用NAND Flash无机械部件、支持快速读写等优势，配合M.2的小巧设计和NVMe高效协议，实现了卓越的存储性能。
简而言之，M.2规范了SSD的物理连接，NVMe是PCIe优化的协议标准，而NAND Flash则是真正存储数据的硬件媒介。这三者的融合造就了现代高性能SSD。