NVMe vs. SATA: Vilken SSD-teknik är snabbare?

• Ian Paul

  @ianpaul

• 27 februari 2020, 6:40 EDT

NVMe-drivrutiner är en stor grej inom datorlagring just nu, och det med god anledning. En NVMe Solid State Drive (SSD) lämnar inte bara de flesta äldre SSD-diskar i damm, den är också sprängande snabb jämfört med vanliga 3,5- och 2,5-tumsdiskar.

NVMe vs. SATA III

Tag till exempel 1 TB Samsung 860 Pro, en 2,5-tums-SSD med en maximal sekventiell läshastighet på 560 megabyte per sekund (MB/s). Dess efterföljare, den NVMe-baserade 960 Pro, är mer än sex gånger snabbare än så, med en topphastighet på 3 500 MB/s.

Detta beror på att enheterna före NVMe ansluts till en dator via SATA III, den tredje revideringen av datorbusgränssnittet Serial ATA. NVMe är värdstyrningsgränssnittet för nyare, mer avancerade SSD-enheter.

SATA III och NVMe är de termer som oftast används för att skilja mellan enheter av den gamla skolan och de nya heta enheterna som alla vill ha. NVMe är dock inte samma typ av teknik som SATA III.

Vi kommer att gå in på varför vi använder termerna ”SATA III” och ”NVMe” för att jämföra teknikerna senare.

Vad är SATA III?

År 2000 introducerades SATA som ersättning för den tidigare standarden Parallel ATA. SATA erbjöd anslutningar med högre hastighet, vilket innebar kraftigt förbättrad prestanda jämfört med föregångaren. SATA III rullade ut åtta år senare med en maximal överföringshastighet på 600 MB/s.

SATA III-komponenter använder en särskild typ av kontakt för att kunna anslutas till en bärbar dator och en särskild typ av kabel för att kunna anslutas till moderkortet på en stationär dator.

När en enhet väl är ansluten till datorsystemet via SATA III är arbetet bara till hälften gjort. För att enheten faktiskt ska kunna prata med systemet behöver den ett gränssnitt för värdstyrning. Det jobbet tillhör AHCI, som är det vanligaste sättet för SATA III-enheter att prata med ett datorsystem.

I många år har SATA III och AHCI fungerat utmärkt, även under SSD-enheternas tidiga dagar. AHCI var dock optimerat för roterande medier med hög latenstid, inte för icke-flyktig lagring med låg latenstid som SSD-enheter, förklarade en representant från enhetstillverkaren Kingston.

Solid-state-enheter blev så snabba att de till slut mättade SATA III-anslutningen. SATA III och AHCI kunde helt enkelt inte tillhandahålla tillräckligt med bandbredd för de alltmer kapabla SSD:erna.

Med de allt högre hastigheterna och kapaciteten på enheterna började man leta efter ett bättre alternativ. Och som tur var användes det redan i datorer.

Vad är PCIe?

PCIe är ett annat hårdvarugränssnitt. Det är mest känt som det sätt på vilket ett grafikkort kan anslutas till en stationär dator, men det används också för ljudkort, Thunderbolt-expansionskort och M.2-enheter (mer om dessa senare).

Om du tittar på ett moderkort (se ovan) kan du enkelt se var PCIe-facken finns. De finns oftast i varianterna x16, x8, x4 och x1. Dessa siffror anger hur många körfält för dataöverföring som en kortplats har. Ju högre antal körfält, desto mer data kan du flytta samtidigt, vilket är anledningen till att grafikkort använder x16-fack.

Det finns också ett M.2-fack i bilden ovan, precis under det översta x16-facket. M.2-platser kan använda upp till fyra banor, därför är de x4.

De viktigaste PCIe-platserna i alla datorer har banor som är anslutna till CPU:n för bästa möjliga prestanda. Resten av PCIe-fackplatserna är anslutna till chipsetet. Detta stöder också en ganska snabb anslutning till CPU:n, men inte lika snabb som de direkta anslutningarna.

För närvarande finns det två generationer av PCIe i bruk: 3.0 (den vanligaste) och 4.0. I mitten av 2019 var PCIe 4.0 helt ny och stöddes endast på AMD:s Ryzen 3000-processorer och X570-moderkort. Version 4 är som väntat snabbare.

De flesta komponenter mättar dock ännu inte den maximala bandbredden för PCIe 3.0. Så även om PCIe 4.0 är imponerande är det ännu inte en nödvändighet för moderna datorer.

RELATERAT: PCIe 4.0: Vad är nytt och varför det är viktigt

NVMe över PCIe

PCIe är alltså som SATA III; båda används för att ansluta enskilda komponenter till ett datorsystem. Precis som SATA III behöver AHCI innan en hårddisk eller SSD kan kommunicera med ett datorsystem, är PCIe-baserade enheter beroende av en värdkontroller, kallad NVMe (Non Volatile Memory Express).

Men varför pratar vi inte om SATA III kontra PCIe-enheter, eller AHCI kontra NVMe?

Anledningen är ganska enkel. Vi har alltid hänvisat till enheter som SATA-baserade, som SATA, SATA II och SATA III – ingen överraskning där.

När enhetstillverkarna började tillverka PCIe-enheter fanns det en kort period då vi pratade om PCIe-SSD:er.

Industrin hade dock inga standarder att samlas kring som den gjorde med SATA-enheter. Istället, som Western Digital förklarade, använde företagen AHCI och byggde sina egna drivrutiner och firmware för att köra dessa enheter.

Det var en enda röra, och AHCI var fortfarande inte tillräckligt bra. Som Kingston förklarade för oss var det också svårare för människor att ta till sig hårddiskar som var snabbare än SATA eftersom de, i stället för en plug-and-play-upplevelse, också var tvungna att installera särskilda drivrutiner.

Till slut samlades branschen kring den standard som blev NVMe och ersatte AHCI. Den nya standarden var så mycket bättre att det var meningsfullt att börja tala om NVMe. Och resten är historia, som man säger.

NVMe byggdes med moderna, PCIe-baserade SSD-diskar i åtanke. NVMe-enheter kan ta emot betydligt fler kommandon samtidigt än mekaniska SATA III-hårddiskar eller SSD-enheter. Detta, i kombination med lägre latenstid, gör NVMe-enheterna snabbare och mer responsiva.

Hur ser NVMe-enheterna ut?

Om du går och köper en NVMe-baserad enhet i dag är det du vill ha en M.2 gummisticka. M.2 beskriver enhetens formfaktor – eller, för våra syften, hur den ser ut. M.2-enheter har vanligtvis upp till cirka 1 TB lagringsutrymme, men de är tillräckligt små för att hållas mellan tummen och pekfingret.

M.2-enheter ansluts till särskilda M.2 PCIe-kortplatser som stöder upp till fyra filer för dataöverföring. Dessa enheter är vanligtvis NVMe-baserade, men du kan också hitta M.2-enheter som använder SATA III – läs bara förpackningen noga.

SATA III-baserade M.2-enheter är inte så vanliga nuförtiden, men de finns. Några populära exempel är WD Blue 3D NAND och Samsung 860 Evo.

RELATERAT:

Skulle du dumpa SATA III-enheterna?

Vänligt NVMe är fantastiskt, men det finns ingen anledning att ge upp SATA III-enheterna ännu. Trots SATA III:s begränsningar är det fortfarande ett bra val för sekundär lagring.

Den som bygger en ny dator gör till exempel klokt i att använda en M.2 NVMe-enhet som startdisk och primär lagring. De kan sedan lägga till en billigare hårddisk eller en 2,5-tums SSD med större kapacitet som sekundär lagring.

Det kan vara en bra idé att ha all lagring som körs över PCIe. Just nu är dock NVMe-enheterna begränsade till cirka 2 TB. Högre kapacitet är också oöverkomligt dyrt. En M.2 NVMe-enhet på 1 TB kostar vanligtvis omkring 100 dollar (vilket är ungefär vad en högpresterande SATA III-hårddisk på 2 TB kostar).

Prissättningen kan naturligtvis förändras när vi får M.2-enheter med ännu högre kapacitet. Kingston säger att vi kan förvänta oss att se M.2-enheter med 4 och 8 TB kapacitet runt början av 2021.

Intill dess är kombinationen av M.2 med sekundära SSD-diskar och hårddiskar det bästa alternativet.

Den samma idén gäller för bärbara datorer. Om du köper en ny rigg, leta efter en med NVMe-flashlagring och ett extra 2,5-tumsfack för en SATA III-hårddisk eller SSD.

Inte alla NVMe-enheter är dock lika. Det lönar sig definitivt att läsa recensioner om din målenhet innan du köper en.

Om du har en nyare stationär dator eller bärbar dator är chansen stor att den har M.2-platser med stöd för NVMe. Att uppgradera din dator är väl värt det!