NVMe против SATA: какая технология SSD быстрее?

Накопители NVMe сейчас занимают важное место в компьютерном хранилище, и не зря. Твердотельный накопитель (SSD) NVMe не только оставляет позади большинство старых твердотельных накопителей, но и невероятно быстр по сравнению со стандартными 3,5- и 2,5-дюймовыми дисками.

NVMe против SATA III

Возьмем, к примеру, 2,5-дюймовый твердотельный накопитель Samsung 860 Pro емкостью 1 ТБ с максимальной скоростью последовательного чтения 560 мегабайт в секунду (МБ / с). Его преемник, 960 Pro на базе NVMe, более чем в шесть раз быстрее, чем этот, с максимальной скоростью 3500 МБ / с.

Это связано с тем, что накопители до NVMe подключаются к ПК через SATA III, третью версию интерфейса компьютерной шины Serial ATA. Между тем, NVMe - это интерфейс хост-контроллера для новых, более совершенных твердотельных накопителей.

SATA III и NVMe - это термины, которые чаще всего используются для различия между дисками старой школы и новыми моделями, которые всем нужны. Однако NVMe - это не тот же тип технологии, что и SATA III.

Позже мы выясним, почему мы используем термины «SATA III» и «NVMe» для сравнения технологий.

Что такое SATA III?

В 2000 году был представлен SATA, который заменил предшествующий ему стандарт Parallel ATA. SATA предлагал более высокоскоростные соединения, что означало значительно улучшенную производительность по сравнению с его предшественником. SATA III был выпущен восемь лет спустя с максимальной скоростью передачи данных 600 МБ / с.

В компонентах SATA III используются разъемы определенного типа для подключения к ноутбуку и кабеля определенного типа для подключения к материнской плате настольного ПК.

Как только диск подключен к компьютерной системе через SATA III, работа сделана только наполовину. Чтобы привод действительно мог взаимодействовать с системой, ему необходим интерфейс хост-контроллера. Эта работа принадлежит AHCI, который является наиболее распространенным способом взаимодействия дисков SATA III с компьютерной системой.

На протяжении многих лет SATA III и AHCI работали превосходно, в том числе на заре SSD. Однако AHCI был оптимизирован для вращающихся носителей с высокой задержкой, а не для энергонезависимых хранилищ с низкой задержкой, таких как твердотельные накопители, пояснил представитель производителя дисков Kingston.

Твердотельные накопители стали настолько быстрыми, что в конечном итоге они перегрузили соединение SATA III. SATA III и AHCI просто не могли обеспечить достаточную пропускную способность для постоянно расширяющихся SSDS.

С расширением скоростей привода и расширением возможностей начался поиск лучшей альтернативы. И, к счастью, он уже использовался на ПК.

Что такое PCIe?

PCIe - еще один аппаратный интерфейс. Он наиболее известен как способ подключения видеокарты к настольному ПК, но он также используется для звуковых карт, карт расширения Thunderbolt и накопителей M.2 (подробнее об этом позже).

Если вы посмотрите на материнскую плату (см. Выше), вы легко увидите, где находятся слоты PCIe. В основном они бывают в вариантах x16, x8, x4 и x1. Эти числа показывают, сколько линий передачи данных имеет слот. Чем больше количество полос, тем больше данных вы можете перемещать за один раз, поэтому видеокарты используют слоты x16.

На изображении выше также есть слот M.2, прямо под верхним слотом x16. Слоты M.2 могут использовать до четырех дорожек, таким образом, они x4.

Ключевые слоты PCIe на любом компьютере имеют линии, подключенные к процессору для обеспечения максимальной производительности. Остальные слоты PCIe подключаются к чипсету. Это также поддерживает довольно быстрое соединение с процессором, но не такое быстрое, как прямое соединение.

В настоящее время используются два поколения PCIe: 3.0 (наиболее распространенное) и 4.0. По состоянию на середину 2019 года PCIe 4.0 был совершенно новым и поддерживался только на процессорах AMD Ryzen 3000 и материнских платах X570. Версия 4, как и следовало ожидать, быстрее.

Однако большинство компонентов еще не достигли максимальной пропускной способности PCIe 3.0. Итак, хотя PCIe 4.0 впечатляет, для современных компьютеров в нем нет необходимости.

СВЯЗАННЫЕ: PCIe 4.0: что нового и почему это важно

NVMe через PCIe

Таким образом, PCIe похож на SATA III; они оба используются для подключения отдельных компонентов к компьютерной системе. Точно так же, как SATA III нуждается в AHCI, прежде чем жесткий диск или твердотельный накопитель сможет взаимодействовать с компьютерной системой, диски на основе PCIe полагаются на хост-контроллер, называемый энергонезависимой экспресс-памятью (NVMe).

Но почему бы нам не поговорить о SATA III по сравнению с дисками PCIe или о AHCI против NVMe?

Причина довольно проста. Мы всегда называли диски основанными на SATA, такими как SATA, SATA II и SATA III, что неудивительно.

Когда производители дисков начали выпускать диски PCIe, был короткий период, в течение которого мы говорили о твердотельных накопителях PCIe.

Однако в отрасли не было никаких стандартов, вокруг которых можно было бы сплотиться, как это было с дисками SATA. Вместо этого, как объяснила Western Digital, компании использовали AHCI и создали свои собственные драйверы и прошивки для работы этих накопителей.

Это был беспорядок, и AHCI все еще был недостаточно хорош. Как объяснил нам Kingston, людям было труднее использовать диски, которые были быстрее, чем SATA, потому что вместо того, чтобы подключать и играть, им также приходилось устанавливать специальные драйверы.

В конце концов индустрия объединилась вокруг стандарта, который стал NVMe и заменил AHCI. Новый стандарт был настолько лучше, что имел смысл заговорить о NVMe. А в остальном, как говорится, уже история.

NVMe был разработан с учетом современных твердотельных накопителей на базе PCIe. Накопители NVMe могут одновременно принимать гораздо больше команд, чем механические жесткие диски или твердотельные накопители SATA III. Это в сочетании с более низкой задержкой делает диски NVMe более быстрыми и отзывчивыми.

Как выглядят диски NVMe?

Если вы сегодня идете в магазин за накопителем на базе NVMe, вам нужна жевательная резинка M.2. M.2 описывает форм-фактор накопителя или, для наших целей, то, как он выглядит. Диски M.2 обычно имеют до 1 ТБ памяти, но они достаточно малы, чтобы их можно было держать между большим и указательным пальцами.

Диски M.2 подключаются к специальным слотам M.2 PCIe, которые поддерживают до четырех линий передачи данных. Эти диски обычно основаны на NVMe, но вы также можете найти диски M.2, которые используют SATA III - просто внимательно прочтите упаковку.

M.2 на базе SATA III в наши дни не так уж распространены, но они существуют. Некоторые популярные примеры - WD Blue 3D NAND и Samsung 860 Evo.

СВЯЗАННЫЕ: Что такое слот расширения M.2 и как его использовать?

Стоит ли сбрасывать диски SATA III?

Несмотря на то, что NVMe - это фантастика, пока нет причин отказываться от дисков SATA III. Несмотря на ограничения SATA III, он по-прежнему является хорошим выбором для вторичного хранилища.

Например, любому, кто собирает новый ПК, будет полезно использовать диск M.2 NVMe в качестве загрузочного диска и основного хранилища. Затем он мог бы добавить более дешевый жесткий диск или 2,5-дюймовый твердотельный накопитель большей емкости в качестве вторичного хранилища.

Было бы неплохо, если бы все ваше хранилище работало через PCIe. Однако на данный момент диски NVMe ограничены примерно 2 ТБ. Более высокие мощности также непомерно дороги. Бюджетный диск M.2 NVMe емкостью 1 ТБ обычно стоит около 100 долларов (примерно столько же стоит высокопроизводительный жесткий диск SATA III на 2 ТБ).

Цены, конечно, могут измениться, когда мы получим диски M.2 еще большей емкости. Kingston сказал, что мы можем ожидать появления дисков M.2 емкостью 4 и 8 ТБ примерно в начале 2021 года.

До тех пор лучшим вариантом будет сочетание M.2 с дополнительными твердотельными накопителями и жесткими дисками.

Та же идея применима и к ноутбукам. Если вы покупаете новую установку, ищите ее с флэш-памятью NVMe и запасным 2,5-дюймовым отсеком для жесткого диска SATA III или SSD.

Однако не все диски NVMe одинаковы. Определенно стоит прочитать отзывы о вашем целевом диске, прежде чем покупать его.

Если у вас новый настольный ПК или ноутбук, скорее всего, у него есть слоты M.2, поддерживающие NVMe. Обновление вашего ПК того стоит!