NVMe vs. SATA: welke SSD-technologie is sneller?

• Ian Paul

  @ianpaul

• Februari 27, 2020, 6:40am EDT

NVMe-schijven zijn op dit moment een big deal op het gebied van computeropslag, en dat is niet voor niets. Een NVMe solid-state drive (SSD) laat niet alleen de meeste oudere SSD’s in het stof achter, maar is ook razendsnel in vergelijking met standaard 3,5- en 2,5-inch drives.

NVMe vs. SATA III

Neem bijvoorbeeld de 1 TB Samsung 860 Pro, een 2,5-inch SSD met een maximale sequentiële leessnelheid van 560 megabytes per seconde (MB/s). Zijn opvolger, de op NVMe gebaseerde 960 Pro, is meer dan zes keer sneller dan dat, met een topsnelheid van 3.500 MB/s.

Dit komt omdat de pre-NVMe-schijven op een pc worden aangesloten via SATA III, de derde revisie van de Serial ATA-computerbusinterface. NVMe, ondertussen, is de host-controllerinterface voor nieuwere, meer geavanceerde SSD’s.

SATA III en NVMe zijn de termen die het meest worden gebruikt om onderscheid te maken tussen old-school drives en de nieuwe hotness die iedereen wil. NVMe is echter niet hetzelfde type technologie als SATA III.

We zullen later ingaan op waarom we de termen “SATA III” en “NVMe” gebruiken om de technologieën te vergelijken.

Wat is SATA III?

In 2000 werd SATA geïntroduceerd ter vervanging van de Parallel ATA-standaard die eraan voorafging. SATA bood verbindingen met een hogere snelheid, waardoor de prestaties sterk verbeterden ten opzichte van de voorganger. SATA III rolde acht jaar later uit met een maximale overdrachtssnelheid van 600 MB/s.

SATA III-componenten gebruiken een specifiek type connector om in een laptop te worden geplaatst, en een specifiek type kabel om op een moederbord van een desktop-pc aan te sluiten.

Zodra een schijf via SATA III op het computersysteem is aangesloten, is het werk nog maar half gedaan. Om de schijf daadwerkelijk met het systeem te laten praten, heeft het een host controller interface nodig. Die taak behoort toe aan AHCI, dat de meest gebruikelijke manier is voor SATA III-schijven om met een computersysteem te praten.

Voor vele jaren hebben SATA III en AHCI bewonderenswaardig gepresteerd, ook tijdens de begindagen van SSD’s. AHCI was echter geoptimaliseerd voor roterende media met een hoge latentie, niet voor niet-vluchtige opslag met een lage latentie, zoals SSD’s, legde een vertegenwoordiger van schijffabrikant Kingston uit.

Solid-state drives werden zo snel dat ze uiteindelijk de SATA III-verbinding verzadigden. SATA III en AHCI konden eenvoudigweg niet genoeg bandbreedte bieden voor steeds capabelere SSDS.

Toen de snelheden en mogelijkheden van schijven toenamen, werd er gezocht naar een beter alternatief. En gelukkig was het al in gebruik op PC’s.

Wat is PCIe?

PCIe is een andere hardware-interface. Het is vooral bekend als de manier waarop een grafische kaart in een desktop-pc wordt geplaatst, maar het wordt ook gebruikt voor geluidskaarten, Thunderbolt-uitbreidingskaarten en M.2-drives (waarover later meer).

Als u op een moederbord kijkt (zie hierboven), kunt u gemakkelijk zien waar de PCIe-sleuven zich bevinden. Ze zijn er meestal in x16, x8, x4, en x1 varianten. Deze nummers geven aan hoeveel lanes voor datatransmissie een slot heeft. Hoe hoger het aantal lanes, hoe meer gegevens u tegelijk kunt verplaatsen, wat de reden is waarom grafische kaarten x16 slots gebruiken.

Er is ook een M.2 slot in de afbeelding hierboven, recht onder het bovenste x16 slot. M.2-sleuven kunnen maximaal vier lanes gebruiken, dus zijn ze x4.

De belangrijkste PCIe-sleuven in elke computer hebben lanes die zijn verbonden met de CPU voor de best mogelijke prestaties. De rest van de PCIe-sleuven is verbonden met de chipset. Dit ondersteunt ook een redelijk snelle verbinding met de CPU, maar niet zo snel als de directe verbindingen.

Huidig zijn er twee generaties van PCIe in gebruik: 3.0 (de meest voorkomende) en 4.0. Vanaf medio 2019 was PCIe 4.0 spiksplinternieuw en alleen ondersteund op AMD’s Ryzen 3000-processors en X570-moederborden. Versie 4 is, zoals je zou verwachten, sneller.

De meeste componenten verzadigen echter nog niet de maximale bandbreedte van PCIe 3.0. Dus, hoewel PCIe 4.0 indrukwekkend is, is het nog geen noodzaak voor moderne computers.

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

NVMe Over PCIe

PCIe, dus, is als SATA III; ze worden beide gebruikt om individuele componenten aan te sluiten op een computersysteem. Net zoals SATA III AHCI nodig heeft voordat een harde schijf of SSD kan communiceren met een computersysteem, vertrouwen PCIe-gebaseerde schijven op een hostcontroller, genaamd non-volatile memory express (NVMe).

Maar waarom praten we niet over SATA III versus PCIe-schijven, of AHCI versus NVMe?

De reden is vrij eenvoudig. We hebben altijd verwezen naar schijven als zijnde SATA-gebaseerd, zoals SATA, SATA II en SATA III – geen verrassing daar.

Toen schijffabrikanten PCIe-schijven begonnen te maken, was er een korte periode waarin we spraken over PCIe SSD’s.

De industrie had echter geen standaarden om zich rond te scharen zoals het deed met SATA-schijven. In plaats daarvan, zoals Western Digital uitlegde, gebruikten bedrijven AHCI en bouwden ze hun eigen stuurprogramma’s en firmware om die schijven te laten werken.

Dat was een puinhoop, en AHCI was nog steeds niet goed genoeg. Zoals Kingston ons uitlegde, was het ook moeilijker voor mensen om schijven te adopteren die sneller waren dan SATA, omdat ze, in plaats van een plug-and-play-ervaring, ook speciale stuurprogramma’s moesten installeren.

Uiteindelijk verzamelde de industrie zich rond de standaard die NVMe werd en AHCI verving. De nieuwe standaard was zo veel beter, dat het logisch was om over NVMe te gaan praten. En de rest, zoals ze zeggen, is geschiedenis.

NVMe is gebouwd met moderne, op PCIe gebaseerde SSD’s in gedachten. NVMe-schijven zijn in staat om veel meer opdrachten tegelijk aan te nemen dan mechanische harde schijven of SSD’s met SATA III. Dat, gecombineerd met een lagere latentie, maakt NVMe-schijven sneller en responsiever.

Hoe zien NVMe-schijven eruit?

Als u vandaag gaat winkelen voor een NVMe-gebaseerde schijf, wilt u een M.2-gumstick. M.2 beschrijft de vormfactor van de schijf – of, voor onze doeleinden, hoe hij eruitziet. M.2-schijven hebben meestal tot ongeveer 1 TB aan opslag, maar ze zijn klein genoeg om tussen uw duim en wijsvinger te houden.

M.2-schijven worden aangesloten op speciale M.2 PCIe-sleuven die tot vier lanes voor gegevensoverdracht ondersteunen. Deze schijven zijn meestal NVMe-gebaseerd, maar u kunt ook M.2-drives vinden die SATA III gebruiken – lees gewoon de verpakking zorgvuldig.

SATA III-gebaseerde M.2’s zijn tegenwoordig niet zo gebruikelijk, maar ze bestaan wel. Enkele populaire voorbeelden zijn de WD Blue 3D NAND en de Samsung 860 Evo.

GERELATEERD: What Is the M.2 Expansion Slot, and How Can I Use It?

Should You Dump SATA III Drives?

While NVMe is fantastisch, er is nog geen reden om SATA III-schijven zomaar op te geven. Ondanks de beperkingen van SATA III is het nog steeds een goede keuze voor secundaire opslag.

Iedereen die bijvoorbeeld een nieuwe pc bouwt, zou er goed aan doen een M.2 NVMe-schijf te gebruiken voor hun bootdrive en primaire opslag. Ze zouden dan een goedkopere harde schijf of 2,5-inch SSD met een grotere capaciteit als secundaire opslag kunnen toevoegen.

Het is misschien een leuk idee om al je opslag via PCIe te laten lopen. Op dit moment zijn NVMe-schijven echter beperkt tot ongeveer 2 TB. Hogere capaciteiten zijn ook onbetaalbaar duur. Een budget 1 TB, M.2 NVMe-schijf kost gewoonlijk ongeveer $ 100 (wat ongeveer is wat een 2 TB high-performance SATA III harde schijf kost).

Prijsstelling, natuurlijk, kan veranderen als we nog hogere capaciteit M.2 drives krijgen. Kingston zei dat we M.2-drives met een capaciteit van 4 en 8 TB rond begin 2021 kunnen verwachten.

Tot die tijd is de combinatie van M.2 met secundaire SSD’s en harde schijven de beste optie.

Hetzelfde idee geldt voor laptops. Als u een nieuwe rig koopt, zoek er dan een met NVMe-flashopslag, en een reserve 2,5-inch bay voor een SATA III harde schijf of SSD.

Niet alle NVMe-schijven zijn echter gelijk geschapen. Het loont zeker om recensies over uw doelschijf te lezen voordat u er een koopt.

Als u een newish desktop-pc of laptop hebt, is de kans groot dat deze M.2-sleuven heeft die NVMe ondersteunen. Het upgraden van uw pc is de moeite waard!