NVMe vs. SATA: Hvilken SSD-teknologi er hurtigere?

• Ian Paul

  @ianpaul

• 27. februar 2020, 6:40 EDT

NVMe-drev er en stor sag inden for computerlagring lige nu, og det er der en god grund til. Ikke alene efterlader en NVMe Solid State Drive (SSD) de fleste ældre SSD’er i støvet, den er også lynhurtig sammenlignet med standard 3,5- og 2,5-tommers drev.

NVMe vs. SATA III

Tag f.eks. 1 TB Samsung 860 Pro, en 2,5-tommers SSD med en maksimal sekventiel læsehastighed på 560 megabyte pr. sekund (MB/s). Dens efterfølger, den NVMe-baserede 960 Pro, er mere end seks gange hurtigere end det med en tophastighed på 3.500 MB/s.

Det skyldes, at før-NVMe-drev tilsluttes til en pc via SATA III, den tredje revision af Serial ATA-computerbusinterfacet. NVMe er derimod værtscontrollergrænsefladen for nyere, mere avancerede SSD’er.

SATA III og NVMe er de udtryk, der oftest bruges til at skelne mellem drev af den gamle skole og den nye hotness, som alle vil have. NVMe er dog ikke den samme type teknologi som SATA III.

Vi kommer senere ind på, hvorfor vi bruger betegnelserne “SATA III” og “NVMe” til at sammenligne teknologierne.

Hvad er SATA III?

I 2000 blev SATA introduceret som erstatning for Parallel ATA-standarden, der gik forud for den. SATA tilbød forbindelser med højere hastighed, hvilket betød en langt bedre ydeevne i forhold til forgængeren. SATA III rullede ud otte år senere med en maksimal overførselshastighed på 600 MB/s.

SATA III-komponenter bruger en særlig type stik til at blive sat ind i en bærbar computer og en særlig type kabel til at blive tilsluttet et bundkort til en stationær pc.

Når et drev er tilsluttet til computersystemet via SATA III, er arbejdet kun halvt færdigt. For at drevet rent faktisk kan tale med systemet, har det brug for en værtscontrollergrænseflade. Den opgave hører til AHCI, som er den mest almindelige måde, hvorpå SATA III-drev kan tale med et computersystem.

I mange år har SATA III og AHCI fungeret fortrinligt, også i de tidlige dage med SSD’er. AHCI var imidlertid optimeret til roterende medier med høj latenstid og ikke til ikke-flygtig lagring med lav latenstid som SSD’er, forklarede en repræsentant fra drevproducenten Kingston.

Solid-state-drev blev så hurtige, at de til sidst mættede SATA III-forbindelsen. SATA III og AHCI kunne ganske enkelt ikke levere båndbredde nok til de stadigt mere effektive SSDS.

Med stigende drevhastigheder og -muligheder blev der søgt efter et bedre alternativ. Og heldigvis var det allerede i brug på pc’er.

Hvad er PCIe?

PCIe er en anden hardware-interface. Det er bedst kendt som den måde, hvorpå et grafikkort kan sættes ind i en stationær pc, men det bruges også til lydkort, Thunderbolt-udvidelseskort og M.2-drev (mere om dem senere).

Hvis du kigger på et bundkort (se ovenfor), kan du nemt se, hvor PCIe-slottene er. De findes for det meste i x16, x8, x4 og x1 varianter. Disse tal angiver, hvor mange baner til dataoverførsel en slot har. Jo højere antal lanes, jo flere data kan du flytte på én gang, hvilket er grunden til, at grafikkort bruger x16-slots.

Der er også et M.2-slot på billedet ovenfor, lige under det øverste x16-slot. M.2-slots kan bruge op til fire lanes, derfor er de x4.

De vigtigste PCIe-slots i enhver computer har lanes, der er forbundet til CPU’en for at opnå den bedst mulige ydeevne. Resten af PCIe-slottene er forbundet til chipsettet. Dette understøtter også en ret hurtig forbindelse til CPU’en, men ikke så hurtig som de direkte forbindelser.

I øjeblikket er der to generationer af PCIe i brug: 3.0 (den mest almindelige) og 4.0. Fra midten af 2019 var PCIe 4.0 spritnyt og blev kun understøttet på AMD’s Ryzen 3000-processorer og X570-bundkort. Version 4 er, som man kan forvente, hurtigere.

Derimod mætter de fleste komponenter endnu ikke den maksimale båndbredde i PCIe 3.0. Så selv om PCIe 4.0 er imponerende, er det endnu ikke en nødvendighed for moderne computere.

RELATERET: PCIe 4.0: Hvad er nyt, og hvorfor det er vigtigt

NVMe over PCIe

PCIe er altså ligesom SATA III; de bruges begge til at tilslutte individuelle komponenter til et computersystem. Ligesom SATA III har brug for AHCI, før en harddisk eller SSD kan kommunikere med et computersystem, er PCIe-baserede drev afhængige af en værtscontroller, kaldet NVMe (Non Volatile Memory Express).

Men hvorfor taler vi ikke om SATA III versus PCIe-drev, eller AHCI versus NVMe?

Grunden er ret ligetil. Vi har altid omtalt drev som værende SATA-baserede, som SATA, SATA II og SATA III – ingen overraskelse der.

Da drevproducenterne begyndte at lave PCIe-drev, var der en kort periode, hvor vi talte om PCIe SSD’er.

Branchen havde imidlertid ikke nogen standarder at samles om, som den havde med SATA-drev. I stedet, som Western Digital forklarede, brugte virksomhederne AHCI og byggede deres egne drivere og firmware til at køre disse drev.

Det var et rod, og AHCI var stadig ikke godt nok. Som Kingston forklarede os, var det også vanskeligere for folk at tage drev, der var hurtigere end SATA, i brug, fordi de i stedet for en plug-and-play-oplevelse også skulle installere særlige drivere.

Eventuelt samledes industrien om den standard, der blev til NVMe og erstattede AHCI. Den nye standard var så meget bedre, at det gav mening at begynde at tale om NVMe. Og resten er, som man siger, historie.

NVMe blev bygget med moderne, PCIe-baserede SSD’er i tankerne. NVMe-drev er i stand til at acceptere langt flere kommandoer på én gang end mekaniske SATA III-harddiske eller SSD’er. Det kombineret med lavere latenstid gør NVMe-drev hurtigere og mere responsive.

Hvordan ser NVMe-drev ud?

Hvis du går på indkøb efter et NVMe-baseret drev i dag, er det, du vil have, en M.2-gummistick. M.2 beskriver drevets formfaktor – eller, til vores formål, hvordan det ser ud. M.2-drev har normalt op til ca. 1 TB lagerplads, men de er små nok til at kunne holdes mellem din tommelfinger og pegefinger.

M.2-drev tilsluttes til særlige M.2 PCIe-slots, der understøtter op til fire baner med dataoverførsel. Disse drev er normalt NVMe-baserede, men du kan også finde M.2-drev, der bruger SATA III – du skal bare læse emballagen omhyggeligt.

SATA III-baserede M.2-drev er ikke så almindelige i dag, men de findes. Nogle populære eksempler er WD Blue 3D NAND og Samsung 860 Evo.

RELATERET:

Bør du droppe SATA III-drev?

Selv om NVMe er fantastisk, er der ingen grund til at opgive SATA III-drev lige nu. På trods af SATA III’s begrænsninger er det stadig et godt valg til sekundær lagring.

Alle, der bygger en ny pc, vil f.eks. gøre klogt i at bruge et M.2 NVMe-drev til deres opstartsdrev og primære lagring. De kan derefter tilføje en billigere harddisk eller en 2,5-tommers SSD med større kapacitet som sekundær lagring.

Det kunne være en god idé at have al din lagring kørende over PCIe. Lige nu er NVMe-drev dog begrænset til ca. 2 TB. Højere kapaciteter er også uoverkommeligt dyre. Et budget 1 TB M.2 NVMe-drev med 1 TB koster normalt omkring 100 USD (hvilket er omtrent hvad en 2 TB højtydende SATA III-harddisk med høj ydeevne koster).

Prissætningen kan naturligvis ændre sig, efterhånden som vi får M.2-drev med endnu højere kapacitet. Kingston siger, at vi kan forvente at se M.2-drev med 4 og 8 TB kapacitet omkring begyndelsen af 2021.

Intil da er kombinationen af M.2 med sekundære SSD’er og harddiske den bedste løsning.

Den samme idé gælder for bærbare computere. Hvis du køber en ny rig, skal du kigge efter en med NVMe-flashlagring og et ekstra 2,5-tommers bay til en SATA III-harddisk eller SSD.

Det er dog ikke alle NVMe-drev, der er lige gode. Det kan helt sikkert betale sig at læse anmeldelser af dit måldrev, før du køber et.

Hvis du har en nyere stationær pc eller bærbar computer, er der gode chancer for, at den har M.2-slots, der understøtter NVMe. Det er værd at opgradere din pc!