NVMe vs. SATA: Która technologia SSD jest szybsza?

• Ian Paul

  @ianpaul

• 27 lutego 2020 r., 6:40 rano EDT

Dyski NVMe to obecnie wielka sprawa w komputerowej pamięci masowej, i to nie bez powodu. Dysk półprzewodnikowy (SSD) NVMe nie tylko pozostawia w tyle większość starszych dysków SSD, ale jest również niezwykle szybki w porównaniu ze standardowymi dyskami 3,5- i 2,5-calowymi.

NVMe vs. SATA III

Przykładem może być Samsung 860 Pro o pojemności 1 TB, 2,5-calowy dysk SSD o maksymalnej szybkości sekwencyjnego odczytu 560 megabajtów na sekundę (MB/s). Jego następca, oparty na NVMe 960 Pro, jest ponad sześciokrotnie szybszy, z maksymalną prędkością 3500 MB/s.

Wynika to z faktu, że dyski sprzed NVMe łączą się z komputerem za pośrednictwem SATA III, trzeciej rewizji interfejsu magistrali komputerowej Serial ATA. Natomiast NVMe to interfejs kontrolera hosta dla nowszych, bardziej zaawansowanych dysków SSD.

SATA III i NVMe to terminy najczęściej używane do rozróżniania dysków oldskulowych i nowych, gorących produktów, które wszyscy chcą mieć. NVMe nie jest jednak tym samym typem technologii, co SATA III.

Zajmiemy się tym, dlaczego używamy terminów „SATA III” i „NVMe” do porównania technologii później.

Co to jest SATA III?

W 2000 roku wprowadzono SATA, aby zastąpić standard Parallel ATA, który go poprzedzał. SATA oferował wyższe prędkości połączeń, co oznaczało znacznie lepszą wydajność w porównaniu do poprzednika. SATA III rozwinęła się osiem lat później z maksymalną prędkością transferu 600 MB/s.

Składniki SATA III używają specyficznego typu złącza do gniazda w laptopie i specyficznego typu kabla do podłączenia do płyty głównej komputera stacjonarnego.

Po podłączeniu dysku do systemu komputerowego za pośrednictwem SATA III, praca jest tylko w połowie wykonana. Aby dysk mógł faktycznie rozmawiać z systemem, potrzebuje interfejsu kontrolera hosta. To zadanie należy do AHCI, który jest najczęstszym sposobem, w jaki dyski SATA III komunikują się z systemem komputerowym.

Przez wiele lat SATA III i AHCI działały bez zarzutu, również na początku istnienia dysków SSD. Jednak AHCI został zoptymalizowany dla nośników obrotowych o wysokiej latencji, a nie dla nieulotnych pamięci masowych o niskiej latencji, takich jak dyski SSD, wyjaśnił przedstawiciel producenta dysków Kingston.

Dyski półprzewodnikowe stały się tak szybkie, że w końcu nasyciły połączenie SATA III. SATA III i AHCI po prostu nie mogły zapewnić wystarczającej przepustowości dla coraz bardziej wydajnych dysków SSDS.

Wraz z rosnącymi prędkościami i możliwościami dysków, rozpoczęto poszukiwania lepszej alternatywy. I na szczęście była ona już używana w komputerach PC.

Co to jest PCIe?

PCIe to kolejny interfejs sprzętowy. Jest najlepiej znany jako sposób, w jaki karta graficzna jest podłączana do komputera stacjonarnego, ale jest również używany do kart dźwiękowych, kart rozszerzeń Thunderbolt i dysków M.2 (więcej o nich później).

Jeśli spojrzysz na płytę główną (patrz wyżej), możesz łatwo zobaczyć, gdzie znajdują się gniazda PCIe. Najczęściej występują one w wariantach x16, x8, x4 i x1. Liczby te wskazują, ile pasów transmisji danych posiada dany slot. Im wyższa liczba pasów, tym więcej danych można przenieść w jednym czasie, dlatego karty graficzne używają gniazd x16.

Na powyższym obrazku znajduje się również gniazdo M.2, zaraz pod górnym gniazdem x16. Gniazda M.2 mogą wykorzystywać do czterech pasów, dlatego są to gniazda x4.

Kluczowe gniazda PCIe w każdym komputerze posiadają pasy połączone z procesorem w celu uzyskania najlepszej możliwej wydajności. Reszta slotów PCIe łączy się z chipsetem. To również obsługuje dość szybkie połączenie z procesorem, ale nie tak szybkie, jak połączenia bezpośrednie.

Obecnie w użyciu są dwie generacje PCIe: 3.0 (najbardziej rozpowszechniona) i 4.0. W połowie 2019 roku, PCIe 4.0 było zupełnie nowe i obsługiwane tylko przez procesory AMD Ryzen 3000 i płyty główne X570. Wersja 4, jak można się spodziewać, jest szybsza.

Jednakże większość komponentów nie wykorzystuje jeszcze maksymalnej przepustowości PCIe 3.0. Tak więc, choć PCIe 4.0 robi wrażenie, nie jest jeszcze koniecznością dla nowoczesnych komputerów.

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

NVMe Over PCIe

PCIe, zatem, jest jak SATA III; oba są używane do podłączenia poszczególnych komponentów do systemu komputerowego. Tak jak SATA III potrzebuje AHCI, aby dysk twardy lub SSD mógł komunikować się z systemem komputerowym, dyski oparte na PCIe polegają na kontrolerze hosta, zwanym nieulotną pamięcią ekspresową (NVMe).

Ale dlaczego nie mówimy o dyskach SATA III kontra dyski PCIe lub AHCI kontra NVMe?

Powód jest dość prosty. Zawsze odnosiliśmy się do dysków opartych na interfejsie SATA, takich jak SATA, SATA II i SATA III – nic dziwnego.

Kiedy producenci dysków zaczęli produkować dyski PCIe, nastąpił krótki okres, w którym mówiliśmy o dyskach SSD PCIe.

Jednakże branża nie miała żadnych standardów, wokół których mogłaby się skupić, tak jak w przypadku dysków SATA. Zamiast tego, jak wyjaśniła firma Western Digital, firmy korzystały z AHCI i tworzyły własne sterowniki i oprogramowanie firmowe do obsługi tych dysków.

To był bałagan, a AHCI nadal nie było wystarczająco dobre. Jak wyjaśniła nam firma Kingston, ludziom było również trudniej zaadoptować dyski szybsze niż SATA, ponieważ zamiast doświadczenia plug-and-play, musieli również zainstalować specjalne sterowniki.

W końcu branża zjednoczyła się wokół standardu, który stał się NVMe i zastąpił AHCI. Nowy standard był o tyle lepszy, że sensownie było zacząć mówić o NVMe. A reszta, jak to się mówi, jest historią.

NVMe został zbudowany z myślą o nowoczesnych, opartych na PCIe dyskach SSD. Dyski NVMe są w stanie przyjąć znacznie więcej poleceń jednocześnie niż mechaniczne dyski twarde lub SSD SATA III. To, w połączeniu z niższymi opóźnieniami, sprawia, że dyski NVMe są szybsze i bardziej responsywne.

Jak wyglądają dyski NVMe?

Jeśli dziś wybierasz się na zakupy dysku opartego na NVMe, to czego chcesz, to gumowa naklejka M.2. M.2 opisuje współczynnik kształtu dysku – lub, dla naszych celów, jego wygląd. Dyski M.2 zazwyczaj mają do około 1 TB pamięci masowej, ale są na tyle małe, że można je trzymać między kciukiem a palcem wskazującym.

Dyski M.2 podłącza się do specjalnych gniazd M.2 PCIe, które obsługują do czterech pasów transferu danych. Dyski te są zwykle oparte na NVMe, ale można również znaleźć dyski M.2, które wykorzystują SATA III – wystarczy uważnie przeczytać opakowanie.

Dyski M.2 oparte na SATA III nie są tak powszechne w dzisiejszych czasach, ale istnieją. Niektóre popularne przykłady to WD Blue 3D NAND i Samsung 860 Evo.

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

Should You Dump SATA III Drives?

Choć NVMe jest fantastyczne, nie ma powodu, aby jeszcze rezygnować z dysków SATA III. Pomimo ograniczeń SATA III, to nadal dobry wybór dla drugorzędnej pamięci masowej.

Każdy, kto buduje nowy komputer, na przykład, dobrze by zrobił, gdyby użył dysku M.2 NVMe jako napędu rozruchowego i podstawowej pamięci masowej. Następnie mógłby dodać tańszy dysk twardy lub 2,5-calowy dysk SSD o większej pojemności jako drugorzędną pamięć masową.

Może to być fajny pomysł, aby cała pamięć masowa działała przez PCIe. Jednak w tej chwili dyski NVMe są ograniczone do około 2 TB. Większe pojemności są również zaporowo drogie. Budżetowy dysk M.2 NVMe o pojemności 1 TB kosztuje około 100 USD (czyli mniej więcej tyle, ile kosztują wydajne dyski twarde SATA III o pojemności 2 TB).

Cena, oczywiście, może się zmienić, gdy otrzymamy dyski M.2 o jeszcze większej pojemności. Kingston powiedział, że możemy spodziewać się zobaczyć dyski M.2 o pojemności 4 i 8 TB około początku 2021.

Do tego czasu, połączenie M.2 z drugorzędnymi dyskami SSD i dyskami twardymi jest najlepszą opcją.

Ten sam pomysł dotyczy laptopów. Jeśli kupujesz nową platformę, poszukaj takiej z pamięcią flash NVMe i zapasową 2,5-calową wnęką na dysk twardy SATA III lub SSD.

Nie wszystkie dyski NVMe są jednak równe. Zdecydowanie opłaca się przeczytać recenzje na temat docelowego dysku przed jego zakupem.

Jeśli masz nowy komputer stacjonarny lub laptop, są szanse, że ma on gniazda M.2 obsługujące NVMe. Uaktualnienie komputera jest tego warte!