NVMe vs. SATA: Kumpi SSD-teknologia on nopeampi?

• Ian Paul

  @ianpaul

• 27. helmikuuta 2020 klo 6:40 EDT

NVMe-kiintolevyt ovat tietokoneiden tallennusmuistitiedostojen saralla tällä hetkellä kovassa nosteessa, ja syystä. Sen lisäksi, että NVMe-solid-state-asema (SSD) jättää useimmat vanhemmat SSD-asemat varjoonsa, se on myös huikean nopea verrattuna tavallisiin 3,5- ja 2,5-tuumaisiin asemiin.

NVMe vs. SATA III

Voidaan ottaa esimerkiksi 1 TB:n kokoinen Samsung 860 Pro, 2,5-tuumainen SSD-levy, jonka suurin peräkkäinen lukunopeus on 560 megatavua sekunnissa (MB/s). Sen seuraaja, NVMe-pohjainen 960 Pro, on yli kuusi kertaa nopeampi, ja sen huippunopeus on 3 500 MB/s.

Tämä johtuu siitä, että NVMe:tä edeltävät asemat liitetään tietokoneeseen SATA III:n kautta, joka on Serial ATA -tietokoneväyläliitännän kolmas versio. NVMe puolestaan on uudempien, kehittyneempien SSD-asemien isäntäohjainliitäntä.

SATA III ja NVMe ovat termit, joita käytetään yleisimmin erottamaan toisistaan vanhan koulukunnan asemat ja kaikkien haluamat uudet kuumuudet. NVMe ei kuitenkaan ole samantyyppistä teknologiaa kuin SATA III.

Kerromme myöhemmin, miksi käytämme termejä ”SATA III” ja ”NVMe” tekniikoiden vertailuun.

Mikä on SATA III?

Sata otettiin käyttöön vuonna 2000 korvatakseen sitä edeltäneen rinnakkaisen ATA-standardin. SATA tarjosi nopeampia yhteyksiä, mikä tarkoitti huomattavasti parempaa suorituskykyä edeltäjäänsä verrattuna. SATA III tuli markkinoille kahdeksan vuotta myöhemmin, ja sen suurin siirtonopeus oli 600 MB/s.

SATA III -komponentit käyttävät tietyntyyppistä liitintä kannettavaan tietokoneeseen ja tietyntyyppistä kaapelia pöytätietokoneen emolevyyn liittämiseen.

Kun asema on liitetty tietokonejärjestelmään SATA III:n kautta, työ on vasta puoliksi tehty. Jotta asema voi todella keskustella järjestelmän kanssa, se tarvitsee isäntäohjainliitännän. Tämä tehtävä kuuluu AHCI:lle, joka on SATA III -asemien yleisin tapa keskustella tietokonejärjestelmän kanssa.

Monien vuosien ajan SATA III ja AHCI suoriutuivat erinomaisesti, myös SSD-levyjen alkuaikoina. AHCI oli kuitenkin optimoitu suurella viiveellä toimiville pyöriville tietovälineille, ei SSD-levyjen kaltaisille pienellä viiveellä toimiville haihtumattomille tallennusmuisteille, asemavalmistaja Kingstonin edustaja selitti.

Solid-state-asemista tuli niin nopeita, että ne lopulta kyllästivät SATA III -yhteyden. SATA III ja AHCI eivät yksinkertaisesti pystyneet tarjoamaan riittävää kaistanleveyttä yhä suorituskykyisemmille SSDS-asemille.

Kun asemien nopeudet ja ominaisuudet kasvoivat, parempaa vaihtoehtoa alettiin etsiä. Ja onneksi se oli jo käytössä tietokoneissa.

Mikä on PCIe?

PCIe on toinen laitteistoliitäntä. Se tunnetaan parhaiten tavasta, jolla näytönohjain liitetään pöytätietokoneeseen, mutta sitä käytetään myös äänikortteihin, Thunderbolt-laajennuskortteihin ja M.2-asemiin (niistä lisää myöhemmin).

Jos katsot emolevyltä (ks. yllä), näet helposti, missä PCIe-paikat ovat. Niitä on useimmiten x16-, x8-, x4- ja x1-vaihtoehtoina. Nämä numerot ilmaisevat, kuinka monta tiedonsiirtokaistaa korttipaikassa on. Mitä suurempi kaistojen määrä on, sitä enemmän dataa voi siirtää kerrallaan, minkä vuoksi näytönohjaimissa käytetään x16-paikkoja.

Yllä olevassa kuvassa on myös M.2-paikka, joka on aivan ylimmän x16-paikan alla. M.2-paikat voivat käyttää jopa neljää kaistaa, joten ne ovat x4-paikkoja.

Kaiken tietokoneen tärkeimmissä PCIe-paikoissa on kaistat, jotka on yhdistetty suorittimeen parhaan mahdollisen suorituskyvyn saavuttamiseksi. Muut PCIe-paikat ovat yhteydessä piirisarjaan. Tämä tukee myös melko nopeaa yhteyttä suorittimeen, mutta ei yhtä nopeaa kuin suorat yhteydet.

Tällä hetkellä käytössä on kaksi PCIe-sukupolvea: 3.0 (yleisin) ja 4.0. Vuoden 2019 puolivälistä lähtien PCIe 4.0 oli aivan uusi ja tuettu vain AMD:n Ryzen 3000 -prosessoreissa ja X570-emolevyissä. Versio 4 on odotetusti nopeampi.

Mutta useimmat komponentit eivät vielä tyydytä PCIe 3.0:n maksimikaistanleveyttä. Joten vaikka PCIe 4.0 on vaikuttava, se ei ole vielä välttämättömyys nykyaikaisissa tietokoneissa.

LUETTELE: PCIe 4.0: What’s New and Why It Matters

NVMe Over PCIe

PCIe on siis kuin SATA III; molempia käytetään yksittäisten komponenttien liittämiseen tietokonejärjestelmään. Aivan kuten SATA III tarvitsee AHCI:n, ennen kuin kiintolevy tai SSD-levy voi kommunikoida tietokonejärjestelmän kanssa, PCIe-pohjaiset asemat ovat riippuvaisia isäntäohjaimesta, jota kutsutaan nimellä nonvolatile memory express (NVMe).

Mutta miksi emme puhu SATA III:sta vs. PCIe-asemista tai AHCI:stä vs. NVMe:stä?

Syy on melko yksinkertainen. Olemme aina viitanneet asemiin SATA-pohjaisina, kuten SATA, SATA II ja SATA III – ei mikään yllätys.

Kun asemavalmistajat alkoivat valmistaa PCIe-asemia, oli lyhyt ajanjakso, jolloin puhuttiin PCIe-SSD-asemista.

Alalla ei kuitenkaan ollut mitään standardeja, joiden ympärille kerääntyä kuten SATA-asemien kanssa. Sen sijaan, kuten Western Digital selitti, yritykset käyttivät AHCI:tä ja rakensivat omia ajureitaan ja laiteohjelmistojaan näiden asemien käyttämiseksi.

Se oli sekasotku, eikä AHCI ollut vieläkään tarpeeksi hyvä. Kuten Kingston selitti meille, ihmisten oli myös vaikeampi ottaa käyttöön SATA:ta nopeampia asemia, koska plug-and-play-kokemuksen sijaan heidän oli asennettava myös erityisiä ajureita.

Lopulta teollisuus ryhmittyi standardin ympärille, josta tuli NVMe ja joka korvasi AHCI:n. Uusi standardi oli niin paljon parempi, että oli järkevää alkaa puhua NVMe:stä. Ja loppu, kuten sanotaan, on historiaa.

NVMe rakennettiin nykyaikaisia, PCIe-pohjaisia SSD-asemia silmällä pitäen. NVMe-asemat pystyvät ottamaan vastaan huomattavasti enemmän komentoja kerralla kuin mekaaniset SATA III -kiintolevyt tai SSD-asemat. Tämä yhdistettynä pienempään viiveeseen tekee NVMe-asemista nopeampia ja nopeammin reagoivia.

Miltä NVMe-asemat näyttävät?

Jos lähdet nykyään ostamaan NVMe-pohjaista asemaa, se mitä haluat, on M.2-purukumi. M.2 kuvaa aseman muototekijää – tai meidän tarkoituksiamme varten sitä, miltä se näyttää. M.2-asemissa on yleensä enintään noin 1 TB tallennustilaa, mutta ne ovat niin pieniä, että ne mahtuvat peukalon ja etusormen väliin.

M.2-asemat kytkeytyvät erityisiin M.2 PCIe -paikkoihin, jotka tukevat jopa neljää tiedonsiirtokaistaa. Nämä asemat ovat yleensä NVMe-pohjaisia, mutta voit löytää myös SATA III:aa käyttäviä M.2-asemia – kunhan luet pakkauksen tarkkaan.

SATA III:aa käyttävät M.2-muistit eivät ole nykyään kovin yleisiä, mutta niitäkin on olemassa. Suosittuja esimerkkejä ovat WD Blue 3D NAND ja Samsung 860 Evo.

RELATED: Mikä on M.2-laajennuspaikka ja miten sitä voi käyttää?

Pitäisikö SATA III -asemista luopua?

Vaikka NVMe on fantastinen, SATA III -asemista ei ole vielä syytä luopua. SATA III:n rajoituksista huolimatta se on edelleen hyvä valinta toissijaiseen tallennustilaan.

Kuka tahansa, joka rakentaa esimerkiksi uutta tietokonetta, kannattaa käyttää M.2 NVMe -asemaa käynnistysasemana ja ensisijaisena tallennustilana. Toissijaiseksi tallennustilaksi voisi sitten lisätä halvemman kiintolevyn tai suuremman kapasiteetin omaavan 2,5-tuumaisen SSD-levyn.

Voi olla hyvä ajatus, että kaikki tallennustila toimii PCIe:n kautta. Tällä hetkellä NVMe-asemat ovat kuitenkin rajoitettu noin 2 TB:iin. Suuremmat kapasiteetit ovat myös kohtuuttoman kalliita. Edullinen 1 TB:n M.2 NVMe-asema maksaa yleisesti noin 100 dollaria (eli suunnilleen saman verran kuin 2 TB:n suuritehoinen SATA III -kiintolevy maksaa).

Hinnoittelu saattaa tietysti muuttua, kun saamme vieläkin suurempikapasiteettisia M.2-asemia. Kingstonin mukaan voimme odottaa näkevämme 4 ja 8 TB:n kapasiteetilla varustettuja M.2-asemia vuoden 2021 alkupuolella.

Siihen asti M.2:n yhdistelmä toissijaisten SSD- ja kiintolevyjen kanssa on paras vaihtoehto.

Sama ajatus pätee myös kannettaviin tietokoneisiin. Jos olet ostamassa uutta laitetta, etsi sellaista, jossa on NVMe-flash-tallennustila ja ylimääräinen 2,5-tuumainen paikka SATA III -kiintolevylle tai SSD-asemalle.

Kaikki NVMe-asemat eivät kuitenkaan ole samanlaisia. Kannattaa ehdottomasti lukea arvosteluja kohdeasemastasi ennen sen ostamista.

Jos sinulla on uudehko pöytätietokone tai kannettava tietokone, siinä on todennäköisesti NVMe:tä tukevat M.2-paikat. PC:n päivittäminen kannattaa!