NVMe vs. SATA: Que tecnologia SSD é mais rápida?

• Ian Paul

  @ianpaul

• 27 de fevereiro de 2020, 6:40am EDT

NVMe drives são um grande negócio no armazenamento de computadores neste momento, e por uma boa razão. Não só uma unidade de estado sólido (SSD) NVMe deixa a maioria dos SSDs mais antigos na poeira, como também está em chamas rapidamente em comparação com as unidades padrão de 3,5 e 2,5 polegadas.

NVMe vs. SATA III

Take, por exemplo, o Samsung 860 Pro de 1 TB, um SSD de 2,5 polegadas com uma velocidade máxima de leitura sequencial de 560 megabytes por segundo (MB/s). Seu sucessor, o NVMe-based 960 Pro, é mais de seis vezes mais rápido do que isso, com uma velocidade máxima de 3.500 MB/s.

Isso porque as unidades pré-NVMe se conectam a um PC via SATA III, a terceira revisão da interface Serial ATA do barramento do computador. NVMe, entretanto, é a interface do controlador do host para SSDs mais novos e avançados.

SATA III e NVMe são os termos mais comumente usados para diferenciar entre as unidades da velha escola e as novas hotness que todos querem. NVMe não é, entretanto, o mesmo tipo de tecnologia que SATA III.

Vamos entrar no porquê de usarmos os termos “SATA III” e “NVMe” para comparar as tecnologias mais tarde.

O que é SATA III?

Em 2000, SATA foi introduzido para substituir o padrão Parallel ATA que o precedeu. A SATA oferecia conexões de maior velocidade, o que significava uma grande melhoria de desempenho em relação ao seu predecessor. O SATA III foi lançado oito anos depois com uma taxa máxima de transferência de 600 MB/s.

SATA III componentes usam um tipo específico de conector para encaixar em um laptop, e um tipo específico de cabo para conectar a um PC desktop motherboard.

Após um drive ser conectado ao sistema do computador via SATA III, o trabalho é apenas metade feito. Para que a unidade realmente fale com o sistema, ela precisa de uma interface do controlador do host. Esse trabalho pertence ao AHCI, que é a forma mais comum de unidades SATA III falarem com um sistema de computador.

Durante muitos anos, o SATA III e o AHCI tiveram um desempenho admirável, inclusive durante os primeiros dias dos SSDs. No entanto, o AHCI foi otimizado para mídia rotativa de alta latência, não baixa latência, armazenamento não volátil como os SSDs, explicou um representante do fabricante do drive Kingston.

Os drives de estado sólido tornaram-se tão rápidos, que acabaram saturando a conexão SATA III. SATA III e AHCI simplesmente não conseguiam fornecer largura de banda suficiente para SSDS cada vez mais capazes.

Com a expansão das velocidades e capacidades do drive, a busca estava em busca de uma alternativa melhor. E, felizmente, já estava em uso em PCs.

O que é PCIe?

PCIe é outra interface de hardware. É mais conhecida como a forma como uma placa gráfica se encaixa em um PC desktop, mas também é usada para placas de som, placas de expansão Thunderbolt, e drives M.2 (mais adiante).

Se você olhar em uma placa-mãe (veja acima), você pode facilmente ver onde estão os slots PCIe. Eles vêm em sua maioria nas variantes x16, x8, x4 e x1. Estes números indicam quantas pistas de transmissão de dados um slot tem. Quanto maior o número de pistas, mais dados você pode mover a qualquer momento, razão pela qual as placas gráficas utilizam slots x16.

Existe também um slot M.2 na imagem acima, logo abaixo do slot x16 superior. Os slots M.2 podem utilizar até quatro pistas, portanto, são x4.

Os slots PCIe chave em qualquer computador possuem pistas conectadas à CPU para o melhor desempenho possível. O resto dos slots PCIe se conectam ao chipset. Isto também suporta uma conexão razoavelmente rápida à CPU, mas não tão rápida quanto as conexões diretas.

Atualmente, há duas gerações de PCIe em uso: 3.0 (a mais comum) e 4.0. A partir de meados de 2009, o PCIe 4.0 era novo e só era suportado nos processadores Ryzen 3000 e placas-mãe X570 da AMD. A versão 4, como seria de esperar, é mais rápida.

No entanto, a maioria dos componentes ainda não está saturando a largura de banda máxima do PCIe 3.0. Portanto, embora a PCIe 4.0 seja impressionante, ainda não é uma necessidade para computadores modernos.

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NVMe sobre PCIe

PCIe, então, é como SATA III; ambos são usados para conectar componentes individuais a um sistema de computador. Assim como o SATA III precisa de AHCI antes que um disco rígido ou SSD possa se comunicar com um sistema de computador, as unidades baseadas em PCIe dependem de um controlador anfitrião, chamado de non-volatile memory express (NVMe).

Mas porque não falamos sobre SATA III versus unidades PCIe, ou AHCI versus NVMe?

A razão é bastante simples. Sempre nos referimos às unidades como sendo baseadas em SATA, como SATA, SATA II, e SATA III – nenhuma surpresa.

Quando os fabricantes de unidades começaram a fazer unidades PCIe, houve um curto período durante o qual falamos sobre SSDs PCIe.

No entanto, a indústria não tinha nenhum padrão para se reunir como tinha feito com as unidades SATA. Em vez disso, como a Western Digital explicou, as empresas usaram AHCI e construíram seus próprios drivers e firmware para executar essas unidades.

Isso foi uma bagunça, e AHCI ainda não era bom o suficiente. Como a Kingston nos explicou, também era mais difícil para as pessoas adotarem drives que eram mais rápidos que a SATA porque, em vez de uma experiência plug-and-play, elas também tinham que instalar drivers especiais.

Eventualmente, a indústria se recuperou em torno do padrão que se tornou NVMe e substituiu o AHCI. O novo padrão era muito melhor, fazia sentido começar a falar sobre o NVMe. E o resto, como eles dizem, é história.

NVMe foi construído com SSDs modernos, baseados em PCIe em mente. As unidades NVMe são capazes de aceitar muito mais comandos ao mesmo tempo do que os discos rígidos mecânicos SATA III ou SSDs. Isso, combinado com menor latência, torna as unidades NVMe mais rápidas e mais responsivas.

Como são as unidades NVMe?

Se você for comprar uma unidade baseada em NVMe hoje, o que você quer é uma gengiva M.2. M.2 descreve o fator de forma da unidade – ou, para nossos propósitos, como ela se parece. Os drives M.2 normalmente têm até cerca de 1 TB de armazenamento, mas são pequenos o suficiente para segurar entre o polegar e o dedo indicador.

Os drives M.2 conectam-se a slots especiais M.2 PCIe que suportam até quatro pistas de transferência de dados. Essas unidades são normalmente baseadas em NVMe, mas você também pode encontrar unidades M.2 que usam SATA III – basta ler a embalagem cuidadosamente.

SATA III baseados em M.2s não são tão comuns hoje em dia, mas eles existem. Alguns exemplos populares são o WD Blue 3D NAND e o Samsung 860 Evo.

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Deveria Despejar Unidades SATA III?

Embora o NVMe seja fantástico, ainda não há razão para desistir das unidades SATA III. Apesar das limitações do SATA III, ainda é uma boa escolha para armazenamento secundário.

Aqueles que estão a construir um novo PC, por exemplo, fariam bem em usar um drive M.2 NVMe para o seu drive de arranque e armazenamento primário. Eles poderiam então adicionar um disco rígido mais barato ou SSD de 2.5 polegadas com maior capacidade como armazenamento secundário.

Pode ser uma boa idéia ter todo o seu armazenamento rodando sobre PCIe. No entanto, neste momento, as unidades NVMe estão limitadas a cerca de 2 TB. Capacidades maiores também são proibitivamente caras. Um disco NVMe de orçamento 1 TB, M.2 normalmente custa cerca de $100 (que é mais ou menos o que custa um disco rígido SATA III de 2 TB de alto desempenho).

O preço, claro, pode mudar à medida que obtemos discos M.2 de capacidade ainda maior. A Kingston disse que podemos esperar ver unidades M.2 com capacidades de 4 e 8 TB por volta de 2021.

até então, a combinação de M.2 com SSDs secundários e discos rígidos é a melhor opção.

A mesma idéia se aplica aos laptops. Se você estiver comprando um novo equipamento, procure por um com armazenamento flash NVMe e um bay de 2,5 polegadas sobressalente para um disco rígido SATA III ou SSD.

Nem todas as unidades NVMe são criadas iguais, no entanto. Definitivamente compensa ler comentários no seu disco de destino antes de comprar um.

Se você tem um novo PC desktop ou laptop, é provável que ele tenha slots M.2 que suportam NVMe. Actualizar o seu PC vale bem a pena!