NVMe vs. SATA: Která technologie SSD je rychlejší?

• Ian Paul

  @ianpaul

• 27. února 2020, 6:40 EDT

Disky NVMe jsou nyní v oblasti počítačových úložišť velkou událostí, a to z dobrého důvodu. Nejenže pevný disk (SSD) NVMe nechává většinu starších disků SSD v prachu, ale je také bleskově rychlý ve srovnání se standardními 3,5 a 2,5palcovými disky.

NVMe vs. SATA III

Příklad 1 TB Samsung 860 Pro, 2,5palcový disk SSD s maximální rychlostí sekvenčního čtení 560 megabajtů za sekundu (MB/s). Jeho nástupce, model 960 Pro založený na technologii NVMe, je více než šestkrát rychlejší a dosahuje maximální rychlosti 3 500 MB/s.

Důvodem je skutečnost, že disky před zavedením technologie NVMe se k počítači připojují prostřednictvím rozhraní SATA III, což je třetí revize rozhraní počítačové sběrnice Serial ATA. NVMe je mezitím rozhraní hostitelského řadiče pro novější, pokročilejší SSD disky.

SATA III a NVMe jsou termíny, které se nejčastěji používají k rozlišení mezi disky staré školy a novými horkými novinkami, které všichni chtějí. NVMe však není stejný typ technologie jako SATA III.

Podrobněji se k tomu, proč pro srovnání technologií používáme termíny „SATA III“ a „NVMe“, dostaneme později.

Co je to SATA III?

V roce 2000 byla zavedena technologie SATA, která nahradila předchozí standard Parallel ATA. SATA nabízel vyšší rychlost připojení, což znamenalo výrazně vyšší výkon ve srovnání s jeho předchůdcem. SATA III se rozšířil o osm let později s maximální přenosovou rychlostí 600 MB/s.

Komponenty SATA III používají specifický typ konektoru pro zasunutí do notebooku a specifický typ kabelu pro připojení k základní desce stolního počítače.

Po připojení disku k počítačovému systému prostřednictvím SATA III je práce hotová jen napůl. Aby disk mohl se systémem skutečně komunikovat, potřebuje rozhraní hostitelského řadiče. Tato práce náleží rozhraní AHCI, které je nejběžnějším způsobem komunikace disků SATA III s počítačovým systémem.

Po mnoho let fungovaly rozhraní SATA III a AHCI obdivuhodně, a to i v počátcích disků SSD. Nicméně rozhraní AHCI bylo optimalizováno pro rotační média s vysokou latencí, nikoli pro nevolatilní úložiště s nízkou latencí, jako jsou disky SSD, vysvětlil zástupce výrobce disků Kingston.

Disky SSD se staly tak rychlými, že nakonec nasytily připojení SATA III. SATA III a AHCI jednoduše nedokázaly poskytnout dostatečnou šířku pásma pro stále výkonnější SSD.

S rozšiřováním rychlostí a schopností disků se začala hledat lepší alternativa. A naštěstí se již používala v osobních počítačích.

Co je PCIe?

PCIe je další hardwarové rozhraní. Je nejznámější jako způsob, jakým se grafická karta zasouvá do stolního počítače, ale používá se také pro zvukové karty, rozšiřující karty Thunderbolt a disky M.2 (o těch později).

Pokud se podíváte na základní desku (viz výše), snadno zjistíte, kde jsou sloty PCIe. Většinou se dodávají ve variantách x16, x8, x4 a x1. Tato čísla udávají, kolik linek pro přenos dat má daný slot. Čím vyšší počet linek, tím více dat můžete v jednom okamžiku přenášet, což je důvod, proč grafické karty používají sloty x16.

Na obrázku výše je také slot M.2, hned pod horním slotem x16. Sloty M.2 mohou využívat až čtyři linky, proto jsou x4.

Klíčové sloty PCIe v každém počítači mají linky připojené k procesoru, aby byl výkon co nejvyšší. Zbytek slotů PCIe se připojuje k čipové sadě. Ta také podporuje poměrně rychlé připojení k procesoru, ale ne tak rychlé jako přímé připojení.

V současné době se používají dvě generace PCIe: 3.0 (nejběžnější) a 4.0. V polovině roku 2019 byla PCIe 4.0 zcela nová a podporovaná pouze na procesorech AMD Ryzen 3000 a základních deskách X570. Verze 4 je podle očekávání rychlejší.

Většina komponent však zatím maximální šířku pásma PCIe 3.0 nenasytí. Takže i když je PCIe 4.0 impozantní, pro moderní počítače zatím není nutností.

RELEVANTNÍ: PCIe 4.0: Co je nového a proč je to důležité

NVMe přes PCIe

PCIe je tedy něco jako SATA III; obojí slouží k připojení jednotlivých komponent k počítačovému systému. Stejně jako rozhraní SATA III potřebuje rozhraní AHCI, aby mohl pevný disk nebo SSD komunikovat s počítačovým systémem, disky založené na rozhraní PCIe se spoléhají na hostitelský řadič, který se nazývá non-volatile memory express (NVMe).

Proč se ale nebavíme o discích SATA III versus PCIe nebo AHCI versus NVMe?

Důvod je celkem prostý. O discích jsme vždy mluvili jako o discích založených na rozhraní SATA, tedy SATA, SATA II a SATA III – to není žádné překvapení.

Když výrobci disků začali vyrábět disky PCIe, nastalo krátké období, během kterého jsme mluvili o SSD PCIe.

Odvětví však nemělo žádné standardy, kolem kterých by se mohlo shromáždit, jako tomu bylo u disků SATA. Místo toho, jak vysvětlila společnost Western Digital, firmy používaly AHCI a vytvářely vlastní ovladače a firmware pro provoz těchto disků.

To byl zmatek a AHCI stále nebylo dost dobré. Jak nám vysvětlila společnost Kingston, pro lidi bylo také obtížnější přijmout disky, které byly rychlejší než SATA, protože místo plug-and-play museli navíc instalovat speciální ovladače.

Nakonec se průmysl sjednotil kolem standardu, kterým se stal NVMe a který nahradil AHCI. Nový standard byl o tolik lepší, že mělo smysl začít mluvit o NVMe. A zbytek je, jak se říká, historie.

NVMe byl vytvořen s ohledem na moderní SSD disky založené na PCIe. Disky NVMe jsou schopny přijmout najednou mnohem více příkazů než mechanické pevné disky SATA III nebo SSD. To v kombinaci s nižší latencí činí disky NVMe rychlejšími a svižnějšími.

Jak vypadají disky NVMe?

Pokud se dnes vydáte na nákup disku založeného na technologii NVMe, budete chtít gumovou tyčinku M.2. Pokud se rozhodnete pro disk s technologií NVMe, budete se muset rozhodnout. M.2 popisuje tvarový faktor disku – nebo, pro naše účely, jak vypadá. Disky M.2 mají obvykle kapacitu až kolem 1 TB, ale jsou dostatečně malé, abyste je mohli držet mezi palcem a ukazováčkem.

Disky M.2 se připojují do speciálních slotů M.2 PCIe, které podporují až čtyři linky pro přenos dat. Tyto disky jsou obvykle založeny na technologii NVMe, ale můžete najít i disky M.2 využívající rozhraní SATA III – stačí pozorně číst obal.

Disky M.2 založené na rozhraní SATA III nejsou v dnešní době až tak běžné, ale existují. Mezi oblíbené příklady patří WD Blue 3D NAND a Samsung 860 Evo.

RELEVANTNÍ:

Měli byste zahodit disky SATA III?

Přestože je NVMe fantastická, není důvod se disků SATA III vzdávat. Navzdory omezením rozhraní SATA III je to stále dobrá volba pro sekundární úložiště.

Každý, kdo například staví nový počítač, by udělal dobře, kdyby použil disk M.2 NVMe jako spouštěcí jednotku a primární úložiště. Jako sekundární úložiště by pak mohli přidat levnější pevný disk nebo 2,5palcový SSD s větší kapacitou.

Možná by bylo dobré, kdyby všechna úložiště běžela přes PCIe. V současné době jsou však disky NVMe omezeny na přibližně 2 TB. Vyšší kapacity jsou navíc neúměrně drahé. Levný disk M.2 NVMe s kapacitou 1 TB běžně stojí kolem 100 dolarů (což je zhruba tolik, kolik stojí výkonné pevné disky SATA III s kapacitou 2 TB).

Ceny se samozřejmě mohou změnit, až se dočkáme disků M.2 s ještě vyšší kapacitou. Podle společnosti Kingston můžeme disky M.2 s kapacitou 4 a 8 TB očekávat přibližně na začátku roku 2021.

Do té doby je nejlepší volbou kombinace M.2 se sekundárními SSD a pevnými disky.

Stejná myšlenka platí i pro notebooky. Pokud kupujete novou sestavu, poohlédněte se po takové, která má úložiště NVMe flash a volnou 2,5palcovou pozici pro pevný disk SATA III nebo SSD.

Ne všechny disky NVMe jsou však stejné. Rozhodně se vyplatí přečíst si recenze na cílový disk, než si ho koupíte.

Pokud máte nový stolní počítač nebo notebook, je pravděpodobné, že má sloty M.2 s podporou NVMe. Upgrade počítače se vyplatí!