NVMe vs. SATA: quale tecnologia SSD è più veloce?

• Ian Paul

  @ianpaul

• February 27, 2020, 6:40am EDT

Le unità NVMe sono un grande affare nello storage dei computer in questo momento, e per una buona ragione. Non solo un’unità a stato solido (SSD) NVMe lascia la maggior parte delle vecchie SSD nella polvere, ma è anche incredibilmente veloce rispetto alle unità standard da 3,5 e 2,5 pollici.

NVMe vs. SATA III

Prendiamo, per esempio, il Samsung 860 Pro da 1 TB, un SSD da 2,5 pollici con una velocità massima di lettura sequenziale di 560 megabyte al secondo (MB/s). Il suo successore, il 960 Pro basato su NVMe, è più di sei volte più veloce, con una velocità massima di 3.500 MB/s.

Questo perché le unità pre-NVMe si collegano a un PC tramite SATA III, la terza revisione dell’interfaccia bus Serial ATA. NVMe, nel frattempo, è l’interfaccia del controller host per i nuovi SSD più avanzati.

SATA III e NVMe sono i termini più comunemente usati per differenziare le unità della vecchia scuola e la nuova novità che tutti vogliono. NVMe non è, tuttavia, lo stesso tipo di tecnologia di SATA III.

Affronteremo il motivo per cui usiamo i termini “SATA III” e “NVMe” per confrontare le tecnologie più avanti.

Cos’è SATA III?

Nel 2000, SATA è stato introdotto per sostituire lo standard Parallel ATA che lo ha preceduto. SATA offriva connessioni più veloci, il che significava prestazioni molto migliori rispetto al suo predecessore. SATA III uscì otto anni dopo con una velocità di trasferimento massima di 600 MB/s.

I componenti SATA III usano un tipo specifico di connettore per inserirsi in un laptop e un tipo specifico di cavo per connettersi alla scheda madre di un PC desktop.

Una volta che un’unità è collegata al sistema del computer tramite SATA III, il lavoro è fatto solo a metà. Affinché l’unità possa effettivamente parlare con il sistema, ha bisogno di un’interfaccia controller host. Questo lavoro appartiene ad AHCI, che è il modo più comune per le unità SATA III di parlare con un sistema informatico.

Per molti anni, SATA III e AHCI hanno funzionato in modo ammirevole, anche durante i primi giorni delle SSD. Tuttavia, AHCI è stato ottimizzato per supporti rotanti ad alta latenza, non per la bassa latenza, l’archiviazione non volatile come gli SSD, ha spiegato un rappresentante del produttore di dischi Kingston.

I dischi a stato solido sono diventati così veloci che alla fine hanno saturato la connessione SATA III. SATA III e AHCI semplicemente non potevano fornire abbastanza larghezza di banda per SSDS sempre più capaci.

Con l’espansione delle velocità e delle capacità delle unità, si cercava un’alternativa migliore. E, fortunatamente, era già in uso sui PC.

Che cos’è PCIe?

PCIe è un’altra interfaccia hardware. È meglio conosciuto come il modo in cui una scheda grafica si inserisce in un PC desktop, ma è anche usato per le schede audio, le schede di espansione Thunderbolt e le unità M.2 (più avanti su queste).

Se si guarda su una scheda madre (vedi sopra), si può facilmente vedere dove sono gli slot PCIe. Sono per lo più disponibili nelle varianti x16, x8, x4 e x1. Questi numeri indicano quante corsie di trasmissione dati ha uno slot. Più alto è il numero di corsie, più dati si possono spostare in qualsiasi momento, che è il motivo per cui le schede grafiche usano slot x16.

C’è anche uno slot M.2 nell’immagine sopra, proprio sotto lo slot x16 superiore. Gli slot M.2 possono utilizzare fino a quattro corsie, quindi sono x4.

Gli slot PCIe chiave in qualsiasi computer hanno corsie collegate alla CPU per le migliori prestazioni possibili. Il resto degli slot PCIe si collega al chipset. Questo supporta anche una connessione abbastanza veloce alla CPU, ma non così veloce come le connessioni dirette.

Al momento, ci sono due generazioni di PCIe in uso: 3.0 (la più comune) e 4.0. A metà del 2019, PCIe 4.0 era nuovo di zecca e supportato solo sui processori Ryzen 3000 di AMD e sulle schede madri X570. La versione 4, come ci si aspetterebbe, è più veloce.

Tuttavia, la maggior parte dei componenti non sta ancora saturando la larghezza di banda massima del PCIe 3.0. Quindi, mentre PCIe 4.0 è impressionante, non è ancora una necessità per i computer moderni.

RELATO: PCIe 4.0: Cosa c’è di nuovo e perché è importante

NVMe su PCIe

PCIe, quindi, è come SATA III; sono entrambi utilizzati per collegare i singoli componenti a un sistema informatico. Proprio come SATA III ha bisogno di AHCI prima che un disco rigido o SSD possa comunicare con un sistema informatico, le unità basate su PCIe si affidano a un controller host, chiamato non-volatile memory express (NVMe).

Ma perché non parliamo di unità SATA III contro PCIe, o AHCI contro NVMe?

La ragione è piuttosto semplice. Ci siamo sempre riferiti alle unità come basate su SATA, come SATA, SATA II e SATA III – nessuna sorpresa.

Quando i produttori di unità hanno iniziato a produrre unità PCIe, c’è stato un breve periodo durante il quale abbiamo parlato di SSD PCIe.

Tuttavia, il settore non aveva alcuno standard intorno al quale riunirsi come ha fatto con le unità SATA. Invece, come ha spiegato Western Digital, le aziende usavano AHCI e costruivano i propri driver e firmware per far funzionare queste unità.

Questo era un casino, e AHCI non era ancora abbastanza buono. Come Kingston ci ha spiegato, era anche più difficile per le persone adottare unità che erano più veloci di SATA perché, piuttosto che un’esperienza plug-and-play, dovevano anche installare driver speciali.

Alla fine, l’industria si è riunita intorno allo standard che è diventato NVMe e ha sostituito AHCI. Il nuovo standard era così migliore che aveva senso iniziare a parlare di NVMe. E il resto, come si dice, è storia.

NVMe è stato costruito con i moderni SSD basati su PCIe in mente. Le unità NVMe sono in grado di accettare molti più comandi contemporaneamente rispetto ai dischi rigidi meccanici SATA III o agli SSD. Questo, combinato con una latenza inferiore, rende le unità NVMe più veloci e reattive.

Come sono le unità NVMe?

Se si va a comprare un’unità basata su NVMe oggi, quello che si vuole è una gomma M.2. M.2 descrive il fattore di forma dell’unità – o, per i nostri scopi, il suo aspetto. Le unità M.2 di solito hanno fino a circa 1 TB di memoria, ma sono abbastanza piccole da poter essere tenute tra il pollice e l’indice.

Le unità M.2 si collegano a speciali slot PCIe M.2 che supportano fino a quattro corsie di trasferimento dati. Queste unità sono di solito basate su NVMe, ma è anche possibile trovare unità M.2 che utilizzano SATA III – basta leggere attentamente la confezione.

Le M.2 basate su SATA III non sono così comuni in questi giorni, ma esistono. Alcuni esempi popolari sono il WD Blue 3D NAND e il Samsung 860 Evo.

RELATO: Che cos’è lo slot di espansione M.2 e come posso usarlo?

Dovresti abbandonare le unità SATA III?

Mentre NVMe è fantastico, non c’è ancora motivo di rinunciare alle unità SATA III. Nonostante le limitazioni di SATA III, è ancora una buona scelta per l’archiviazione secondaria.

Chiunque stia costruendo un nuovo PC, per esempio, farebbe bene a usare un’unità M.2 NVMe come unità di avvio e archiviazione primaria. Potrebbe poi aggiungere un disco rigido più economico o un SSD da 2,5 pollici con una maggiore capacità come storage secondario.

Potrebbe essere una bella idea avere tutto il tuo storage che gira su PCIe. Tuttavia, in questo momento, le unità NVMe sono limitate a circa 2 TB. Le capacità superiori sono anche proibitive. Un budget di 1 TB, M.2 NVMe drive costa comunemente circa 100 dollari (che è circa quello che costa un hard disk SATA III ad alte prestazioni da 2 TB).

I prezzi, naturalmente, potrebbero cambiare quando avremo ancora più capacità M.2 drive. Kingston ha detto che possiamo aspettarci di vedere unità M.2 con capacità di 4 e 8 TB intorno all’inizio del 2021.

Fino ad allora, la combinazione di M.2 con SSD secondari e dischi rigidi è l’opzione migliore.

La stessa idea si applica ai computer portatili. Se stai comprando un nuovo impianto, cercane uno con archiviazione flash NVMe, e un alloggiamento da 2,5 pollici di riserva per un disco rigido SATA III o SSD.

Non tutte le unità NVMe sono create uguali, tuttavia. Vale sicuramente la pena di leggere le recensioni sull’unità di destinazione prima di acquistarne una.

Se hai un nuovo PC desktop o laptop, è probabile che abbia slot M.2 che supportano NVMe. Aggiornare il tuo PC ne vale la pena!