从1倍速到6倍速浅析笔记本硬盘性能

笔记本硬盘的两种形态

随着笔记本逐渐向轻薄化演变，这种移动设备的硬盘也经历了数次革新，以12mm厚的机械硬盘（HDD）和mSATA插槽为代表的固态硬盘（SSD）已经退出了历史舞台，最终形成了SATA插槽和M.2插槽两种形态硬盘相互守望的格局（图1）。

其中，SATA插槽就是我们熟悉的传统硬盘扩展位，可以安装2.5英寸的机械硬盘或固态硬盘;M.2插槽则是mSATA的接班人，用于安装更小巧高速的固态硬盘。而笔记本硬盘的性能差异，就源于两种形态硬盘背后的技术较量。

HDD：看容量就够了

HDD是笔记本硬盘领域的中坚力量（图2），它最大的特色就是容量足够大且特别便宜，目前1TB容量仅售300元，而2TB版本也不过500元左右。可惜，HDD又是筆记本硬盘中性能垫底的存在，受制于磁盘和马达的物理结构，2.5英寸HDD的持续读取和写入速度只有120MB/s上下，4K随机读取和写入速度更是低至1MB/s（图3）。

影响HDD性能表现的参数，包括马达转速（分为5400rpm和7200rpm）、缓存大小（8MB～128MB）、盘片/磁头数量和平均无故障时间（MTBF）等。不过，如今生产HDD的厂家只剩下希捷、西数（包括昱科）和东芝，上述参数再怎么混搭，HDD的性能也强/弱不到哪儿去，和SSD相比都存在着云泥之别。

总之对HDD而言，我们只需认准容量一个指标，将它作为笔记本的本地网盘即可。新款笔记本对HDD的升级需求并不大，游戏本都会标配至少1TB的HDD，而不少轻薄本甚至已经取消了2.5英寸硬盘位设计。

如果你日后有升级HDD的计划，除了容量，还需留意的参数就是硬盘厚度（图4）。很多轻薄本仅支持7mm硬盘，2TB容量的HDD中希捷（ST2000LM015）和西数（WD20SPZX）都有7mm厚度的版本可选，而东芝2TB（MQ04ABD200）还是9.5mm厚度，可能会面临无法装回后盖的尴尬。

2.5英寸SSD：比谁“活得久”

2.5英寸硬盘位除了可以安装HDD以外，也能用来安装SSD。和HDD相比，这种形态的SSD虽然外壳体积与其相同，但由于SSD没有复杂的物理结构，再加上3D NAND堆叠技术的普及，SSD内部其实只有很小的一块PCB主板和嵌入其中的芯片（图5），不仅不怕震动、功耗更低，还能起到减轻笔记本重量的功效。

当然，这些都不是最重要的，SSD和HDD最大的差异就是性能，同样是SATA 6Gbps（即SATA3.0）接口，SSD的持续读写速度可达到HDD的5倍，而随机读写速度最多则可提升超过100倍（图6）！

问题来了，不同品牌和型号之间的2.5英寸SSD价格差距很大，以480GB/512GB的版本为例，都是一线品牌的西数Green系列仅售399元，而最贵的三星960Pro则卖到了979元，它们之间的差异到底体现在了哪里（图7）？

影响2.5英寸SSD性能的因素有很多，比如闪存介质、主控芯片、有无缓存、质保时间等等，在竞争日益激烈的今天，同级别品牌之间的产品基本秉承着“一分钱一分货”的原则。

以英特尔旗下的540S和545S为例，后者价格略高。二者的区别是540S采用了慧荣SM2258主控和海力士16nm TLC闪存，而545S则升级到了慧荣SM2259主控和英特尔自家的二代3D TLC闪存（图8），而且新增硬件端到端的数据保护，这使得其对于动态数据的损坏更有弹性。再比如，三星860 Evo和860Pro的价差很大，但后者的闪存却从3bit的TLC闪存换成了2-bit的MLC闪存，因此具备更好的性能和可靠性。

需要注意的是，2.5英寸SSD硬盘之间的性能即使存在差距也并不明显，落实到跑分软件上大约是5%～20%的样子，而在实际使用中却很难感受到它们的差异。考虑到这类硬盘的价差从50%到100%不等，对追求性价比的用户而言，并不一定非要追求更昂贵的型号，只要认准一线品牌（三星、金士顿、闪迪、英特尔、东芝、西数、镁光等）旗下的产品即可。

实际上，2.5英寸SSD的竞争就是不断和寿命抗争的过程。为了提升容量、降低成本，SSD的闪存介质已经从MLC全面降级为TLC，从201 9年开始我们还将看到更多采用QLC闪存的新品（图9）。不过，随着480GB/512GB容量成为2.5英寸SSD的生力军（容量越大，寿命和性能越好），再加上3DNAND技术对寿命的增益效果（图10），无论是TLC还是QLC，其可靠性都已经达标，足够满足绝大多数消费者的需求了。

但是，对于每天都频繁与大量数据打交道，或是对硬盘存储数据的安全性极为看重的用户，笔者还是建议大家选择更高价位的产品，因为2.5英寸SSD之间比拼的其实就是谁能“活更久”，这主要体现在写入量达到某个阈值后存在降速、达到写入量的极限后数据存在丢失或损坏的隐患。以三星860 QVO（QLC闪存）为例，官方给出的是3年/1440TBW有限保修，而860 EVO（TLC闪存）则提供5年保修，这从侧面也能反映出QLC和TLC颗粒之间的寿命差异。

小提示

很多新款SSD在达到极限写入量时会触发保护模式，只能读取，无法再写入，从而给用户足够的时间来备份数据。但是，这种操作是有数量限制的，从绝对安全的角度来看，SSD还是不如HDD可靠。

M.2 SSD：看谁跑得快

很多笔记本在宣传磁盘性能时，总会突出一些看似“黑科技”的技术。比如惠普商务本主打的“Turbo Drive”（图11）、机械师游戏本提出的“6倍音速”（图12），类似的宣传噱头有很多，但它们却都与笔记本厂家自身无关，本质上都是采用了不同规格的M.2 SSD而产生的变化。

笔记本从进入第六代酷睿時代开始，绝大多数新品都至少配备了1组M.2插槽，其中既有B Key标准（仅支持SATA通道），也有M Key标准（支持SATA和PCle通道）;到了八代酷睿时期，M Key标准的M.2插槽开始普及。换句话说，你的笔记本可以安装什么版本的M.2 SSD，取决于主板上M.2插槽的标准。

火速链接

如果你想了解M.2插槽和各版本SSD之间的差别以及兼容性问题，可通过电脑或手机访问http：//www.cfan.comcn/2016/0929/127391shtml这篇文章。

打开京东或天猫搜索M.2 SSD，你会发现它们的型号和价差，较之2.5英寸SSD还要复杂（图1 3）。但如果将其分类，则可细分为SATA通道的M.2 SSD、PCle 3.0 x2通道的M.2 SSD以及PCle 3.Ox4通道的M.2 SSD。其中，后两者支持全新的NVMe协议，所以它们的性能较之SATA通道和AHCI协议有了质的飞跃。 笔记本厂商所宣传的“3倍速”、“6倍速”，都是以2.5英寸SSD（包括SATA通道的M.2 SSD）为基准，即持续读取速度为500MB/s。而所谓的“3倍速”，特指的其实就是PCle 3.Ox2通道的M.2 SSD，其读取速度约为1500MB/s。同理，“6倍速”指的是PCle 3.Ox4通道的M.2 SSD，其速度可轻松突破3000MB/s大关（图14）。

如果你想选购新款笔记本，标配“6倍速”M.2 SSD的产品无疑就是首选。可惜，为了降低成本，很多八代酷睿笔记本新品虽然主板上的M.2插槽支持PCle通道，但出厂预装的M.2 SSD却仅支持SATA通道。对于此类产品，建议大家可考虑后期自行升级到PCle SSD来对磁盘性能提速。请放心，八代酷睿的总线带宽足够，不存在PCle通道降速的问题。至于你想给老款笔记本升级，那就需要根据笔记本型号判断它所支持最高M.2 SSD的规格参数了。

扩展阅读

为什么PCle通道速度更快SATA通道的SSD在进行数据操作时，数据会先从硬盘读取到内存，再从内存传进CPU进行计算，CPU会将计算结果写入内存，最终存储至硬盘中。而PCle通道却能将硬盘的数据直接通过总线与CPU直连，跳过了内存这个中转从而获得更高的速度。

SSD移动硬盘：需要真USB3.1

如今SSD已经不满足进入PC（笔记本）体内，就连移动硬盘（盒）也被它们盯上了（图15）。但是，要想释放以SSD作为存储介质的移动硬盘的全部性能，需要PC主板或笔记本配备至少1个USB Type-C 3.1（Gen 2，理论传输速度为10Gbps）接口，只有它才能实现超过500MB/s的传输速度。

很多笔记本新品虽然都配备了USBType-C，其标准也多是USB3.1 （Gen 1），其速度为5Gbps，也就是昔日USB3.0的马甲，无法100%发挥该产品的性能，SSD移动硬盘与其相连时能实现最高400MB/s左右的速度。