SSD 相关的一些闲聊

SSD(Solid State Disk,固态[硬]盘)当下已经司空见惯了,搁在十几年前那就稀罕得很。这么些年来,SSD 经过了几个阶段,所以在选择的时候,尤其是入手二手的时候,需要搞清楚兼容性,就得对一些相关标准以及指标有所了解。

IDE 年代也是有 SSD,但那个时候的 SSD 要么物理接口极其小众,不会有错配的担心,要么就是跟普通的 IDE 硬盘完全保持相同的物理接口和数据协议,无需考虑兼容问题,故此处不作讨论范围内之想。

至于苹果公司的电脑中用到的 SSD,则留在主流业界标准之后叙及。

SATA 时代,SSD 的制式一开始也是尽量以保持兼容性的姿态入场的。也就是说,一块 SSD 盘,跟一块 SATA HDD 相比,外观和物理接口直至数据传输协议,基本都没有什么区别,可以实现无缝切换。只不过在大小上,基本都采用了笔记本的小盘尺寸,因为 SATA 盘的一个好处在于,不管是笔记本尺寸还是台式机尺寸,物理接口保持了一致,台式机的大盘位上要使用笔记本小盘的话,装在一个转接托架上就行。

SATA 的数据传输性能,高于之前的 IDE 的一个主要前提,就是要启用 AHCI 协议,可以说这个协议一开始就是为了 SATA 而设计的,SATA HDD 一开始就是以 AHCI 为主要优势作支撑的,而 SATA SSD 的出现乃至普及,当然就也沿用了这个协议。

后来以 Intel 为首的一干厂商,开始制定下一代的硬盘相关规范,物理层面上,从尺寸到接口定义包括电气指标都发生了巨大变化,这个规范一开始以 NGFF 为代称,正式命名后称之为 M.2。一块 NGFF/M.2 磁盘的宽度总是 22mm,长度则可以是 30mm、42mm、60mm、80mm、110mm 等几种,平时就分别以 2230、2242、2260、2280 和 22110 这样的叫法来指称。在 NGFF 以及 M.2 的早期,由于还要等主板厂商以及操作系统厂商的迭代,因此不少 SSD 产品仍然沿用了 SATA 协议,从外观上看,最显著的特征就是接口处有两个缺口。这样的 SSD,称之为 M.2 SATA SSD,有时候也直接称之为 NGFF SSD。

再往后发展,硬件层面发生了一个变化,就是 M.2 设备不再依托于接入到 SATA 控制器上,而是直接接入到 PCIe 总线上。这样做的目的当然还是为了提速,而在 PCIe 这一通用数据传输机制之上,仍然需要一个特别适用于磁盘数据传输的协议,于是就把当时现成的、原本是为 SATA 设计的 AHCI 协议搬了过来加以使用。采用这种方案的 M.2 SSD,就是 PCIe AHCI SSD。注意,不采用 SATA 协议的 M.2 SSD,通常都不会称作 NGFF SSD。

尽管 PCIe AHCI SSD 较之 SATA SSD 提速不少,但由于 AHCI 设计之初与 SATA 的关联过于紧密,并不能充分发挥 PCIe 的能力,因此很快就诞生了专为 PCIe 设计的新的磁盘数据传输协议,就是我们现在耳熟能详的 NVMe 协议。此协议一出现,就得到了广泛支持,普及迅速,因此成了当下最常见的 M.2 SSD。通常就直接称之为 NVMe SSD,实际更完整的名称应该是 M.2 NVMe SSD,因为事实上已经有其它物理尺寸和接口的 NVMe SSD 存在了,例如 U.2 SSD。

由于 M.2 PCIe AHCI SSD 产品数量极少,而且存在时间也很短暂,因此许多人甚至不知道它们的存在。这种杂交技术组合出来的产品,是在特定的历史环境下产生的。这就不得不扯到苹果这家公司。由于苹果对性能的追求,导致它在业界尚未达成广泛标准之前,就使用了自家专门设计的硬件规范(接口名称为 blade,有人翻译为刀片),而软件层面就是 AHCI 协议开道。从 2011 到 2015 年间,这种苹果 SSD 一直在应用中(只不过到了后期,NVMe 协议大行其道,反过来又被苹果采纳,只是苹果 SSD 的硬件规格在这段时间内保持了不变,所以肉眼区分的可能性不大,有也只能是强行以生产年份去进行概率推断)。

当苹果推出 PCIe AHCI SSD 时,PC 厂商受到了刺激,纷纷想跟进,但是苹果自己顾自己没问题,而 PC 各厂商之间短时间又无法形成成熟的一直标准,所以只好八仙过海。结果就是名义上虽说都是 PCIe AHCI 的 SSD,但兼容性实在没法提,通常都是只能用在自家的设备上。最典型的就是 HP 的 ZBook G2,所用的 SSD 是罕见的 2260 尺寸不说,除了自家跟闪迪和建兴合作出的两款官方认证的 SSD,其它的即便插上,认不认盘,能不能引导,都是两说。前几天曾经把 ZBook G2 适用的 SanDisk A110 使用转接卡插到 MacBook Pro 2015 上测试,发现 USB 系统安装盘在引导过程中就会出问题,最终放弃。根据相关资料(见 SATA Express cards: the small world of AHCI PCIe m.2 blade SSDs | MacRumors Forums),A110 和苹果自家的 SDNEP 型号的 SSD 使用的是同一控制器,都是 Marvell 9183,竟然都是这个样子。A110 的一片详细的介绍是这个:Review: SanDisk A110 256GB M.2 PCIe SSD | Custom PC Review。根据这些文章,才知道浦科特也有 PCIe AHCI 的 SSD,使它们的 M6e 系列

同样,由于 M.2 PCIe AHCI SSD 产品的数量极少,所以目前市面上的移动硬盘盒对它都选择了略过,有同时支持 SATA 和 NVMe 协议的 M.2 移动硬盘盒,但几乎没有说自己支持 PCIe AHCI 协议的。而恐怕是出于同样的底层原因,支持 2013~2015 年的苹果 SSD 的移动硬盘盒价格极高,目前仍还在 200 元上下。老夫有个微茫的希望,就是这个硬盘盒说不定可以支持转接后的 A110,这个希望一部分来自于,在前引 MacRumors 贴的 #24 楼可以看到一系列的性能测试截图,第一张就显示了 A110 的,而且似乎就是用的外接方式(毕竟俺实测内置方式都没成功)。

在检索相关信息时,找到一篇对苹果 SSD 的演进非常详细的文章,备于此处供参详:Apple Proprietary SSDs: Ultimate Guide to Specs & Upgrades | BeetsBlog。其中最有用的莫过于对于 MacBook Pro 来说,2013 款的三星制造的原装 SSD,其型号带有 UAX 字样,到了 2015 款,则变成了 UBX 字样,前者是 PCIe 2.0 x2,后者是 PCIe 3.0 x4,速度有很大的不同。根据网图的观测,再往后出现的更大容量的 2TB 款,则是带了 POLARIS 字样,这一款尽管接口还是 12+16pin,而且依然可以用回到 2013~2015 款的型号上,但协议应该已经彻底转为了 NVMe。

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