Która technologia SSD jest szybsza?

Dyski NVMe odgrywają kluczową rolę w dzisiejszej pamięci masowej komputerów i trudno się temu dziwić. Dyski SSD NVMe przewyższają wydajność starszych modeli SSD, oferując niezwykle szybkie prędkości w porównaniu do tradycyjnych dysków twardych 2,5- i 3,5-calowych.

Porównanie NVMe i SATA III

Na przykład, Samsung 860 Pro o pojemności 1 TB to dysk SSD 2,5-calowy, który osiąga maksymalną prędkość odczytu sekwencyjnego na poziomie 560 megabajtów na sekundę (MB/s). Jego następca, NVMe 960 Pro, osiąga imponującą maksymalną prędkość 3500 MB/s, co czyni go ponad sześciokrotnie szybszym.

Różnica wynika z faktu, że starsze dyski SSD łączą się z komputerem za pomocą interfejsu SATA III, który jest trzecią wersją standardu Serial ATA. Z kolei NVMe to nowocześniejszy interfejs kontrolera hosta, dedykowany dla zaawansowanych dysków SSD.

Terminy SATA III i NVMe najczęściej służą do rozróżnienia pomiędzy starszymi a nowymi technologiami, które zdobywają popularność. Ważne jest jednak, aby zrozumieć, że NVMe i SATA III to różne rodzaje technologii.

W dalszej części artykułu przedstawimy, dlaczego używamy tych terminów w kontekście porównania obu technologii.

Czym jest SATA III?

Standard SATA został wprowadzony w 2000 roku, aby zastąpić poprzednią technologię Parallel ATA. Oferował on szybsze połączenia, co znacznie poprawiło wydajność w porównaniu do swojego poprzednika. SATA III, wprowadzony osiem lat później, umożliwia transfer danych z maksymalną prędkością 600 MB/s.

Podzespoły korzystające z SATA III wymagają specjalnego złącza do podłączenia do laptopów oraz określonego typu kabla do połączenia z płytą główną komputera stacjonarnego.

Jednak po podłączeniu dysku do systemu komputerowego przez SATA III, komunikacja nie jest pełna. Dysk potrzebuje interfejsu kontrolera hosta, którym w tym przypadku jest AHCI, najczęściej stosowany sposób komunikacji dysków SATA III z systemem komputerowym.

Przez długi czas SATA III i AHCI działały bez zarzutu, nawet w początkowych fazach rozwoju SSD. Jednak AHCI był zoptymalizowany pod kątem dysków rotacyjnych, a nie dla niskolatencyjnych, nieulotnych pamięci, jakimi są SSD, co wyjaśnił przedstawiciel firmy Kingston.

W miarę jak dyski SSD stawały się coraz szybsze, połączenie SATA III zaczęło ograniczać ich możliwości. SATA III i AHCI nie były w stanie sprostać rosnącym wymaganiom wydajnościowym nowoczesnych dysków SSD.

Wraz ze wzrostem wydajności napędów zaczęto poszukiwać lepszych alternatyw, które już były w użyciu w komputerach PC.

Czym jest PCIe?

PCIe to kolejny istotny interfejs sprzętowy. Najczęściej kojarzy się go z gniazdami kart graficznych w komputerach stacjonarnych, ale wykorzystuje się go również dla kart dźwiękowych, kart rozszerzeń Thunderbolt oraz dysków M.2 (o których więcej za chwilę).

Patrząc na płytę główną (jak na powyższym zdjęciu), można łatwo zidentyfikować gniazda PCIe, które występują w wariantach x16, x8, x4 i x1. Liczby te wskazują na liczbę torów transmisji danych w danym gnieździe. Im więcej torów, tym więcej danych można przesłać w danym czasie, dlatego karty graficzne korzystają z gniazd x16.

Na powyższym zdjęciu widać także gniazdo M.2, które znajduje się tuż pod gniazdem x16. Gniazda M.2 mogą wykorzystywać do czterech torów, co oznacza, że są one x4.

Kluczowe gniazda PCIe w komputerach są połączone bezpośrednio z procesorem, co zapewnia najwyższą wydajność. Pozostałe gniazda PCIe są podłączone do chipsetu, co również zapewnia stosunkowo szybkie połączenie z procesorem, ale nie na tak wysokim poziomie jak połączenia bezpośrednie.

Obecnie w użyciu są dwie generacje PCIe: 3.0 (najczęściej) oraz 4.0. Od połowy 2019 roku PCIe 4.0 jest nowością, obsługiwaną jedynie przez procesory AMD Ryzen 3000 oraz płyty główne X570. Jak można się spodziewać, wersja 4.0 oferuje wyższą prędkość.

Jednak większość komponentów wciąż nie wykorzystuje maksymalnej przepustowości PCIe 3.0, dlatego mimo że PCIe 4.0 robi wrażenie, nie jest to jeszcze niezbędny element nowoczesnych komputerów.

NVMe przez PCIe

PCIe, podobnie jak SATA III, łączy poszczególne komponenty z systemem komputerowym. Tak jak SATA III wymaga AHCI, aby dysk twardy lub SSD mógł komunikować się z komputerem, dyski korzystające z PCIe opierają się na kontrolerze hosta, znanym jako NVMe (non-volatile memory express).

Dlaczego jednak nie mówimy o porównaniu SATA III z dyskami PCIe, ani AHCI z NVMe?

Odpowiedź jest prosta. Od zawsze dyski były opisywane jako SATA, co obejmowało SATA, SATA II i SATA III – to naturalne.

Kiedy producenci zaczęli wprowadzać dyski PCIe, przez pewien czas nazywano je dyskami SSD PCIe.

Jednak brak standardów w branży, które byłyby porównywalne do tych dla dysków SATA, skomplikował sytuację. Firmy, takie jak Western Digital, korzystały z AHCI, rozwijając własne sterowniki i oprogramowanie do obsługi tych dysków, co doprowadziło do chaosu, a AHCI wciąż nie spełniał wymagań.

Trudności z wdrożeniem dysków szybszych niż SATA wynikały z konieczności instalacji specjalnych sterowników, co nie sprzyjało ich popularności.

Ostatecznie branża zjednoczyła się wokół standardu NVMe, który zastąpił AHCI. Nowy standard okazał się znacznie lepszy, co zadecydowało o potrzebie omawiania NVMe. A reszta, jak to się mówi, to historia.

NVMe zostało zaprojektowane z myślą o nowoczesnych dyskach SSD opartych na PCIe. Dyski NVMe są w stanie jednocześnie obsługiwać znacznie więcej poleceń niż tradycyjne dyski twarde czy SSD SATA III. W połączeniu z mniejszymi opóźnieniami, dyski NVMe stają się szybsze i bardziej responsywne.

Jak wyglądają dyski NVMe?

Jeżeli planujesz zakup dysku NVMe, potrzebujesz modelu M.2. M.2 to termin odnoszący się do formatu dysku – lub, w naszym przypadku, do jego wyglądu. Dyski M.2 zazwyczaj oferują do 1 TB pamięci, a ich rozmiar sprawia, że można je łatwo trzymać między kciukiem a palcem wskazującym.

Dyski M.2 są podłączane do specjalnych gniazd M.2 PCIe, które obsługują do czterech torów przesyłania danych. Większość dysków w tym formacie opiera się na NVMe, ale można również znaleźć wersje M.2 działające na SATA III – dlatego warto uważnie czytać opakowanie.

Dyski M.2 SATA III nie są obecnie tak popularne, ale wciąż istnieją. Przykłady to WD Blue 3D NAND oraz Samsung 860 Evo.

Czy warto rezygnować z dysków SATA III?

Mimo że NVMe to doskonała technologia, na razie nie ma powodu, by całkowicie rezygnować z dysków SATA III. Pomimo swoich ograniczeń, SATA III pozostaje dobrym wyborem jako dodatkowe źródło pamięci.

Na przykład, osoby budujące nowy komputer powinny rozważyć zastosowanie dysku M.2 NVMe jako głównego dysku rozruchowego oraz dodatkowego, tańszego dysku twardego lub 2,5-calowego SSD o większej pojemności jako pamięci podręcznej.

Chociaż korzystanie wyłącznie z dysków NVMe może wydawać się korzystne, obecnie limit pojemności tych dysków wynosi około 2 TB, a wyższe pojemności są zbyt kosztowne. Przykładowo, budżetowy dysk M.2 NVMe o pojemności 1 TB kosztuje około 100 USD, co jest porównywalne z ceną wydajnych dysków twardych SATA III o pojemności 2 TB.

Oczywiście ceny mogą się zmieniać, zwłaszcza gdy na rynku pojawią się dyski M.2 o jeszcze większej pojemności. Kingston przewiduje, że na początku 2021 roku możemy spodziewać się dysków M.2 o pojemności 4 i 8 TB.

Do tego czasu najlepszym rozwiązaniem jest łączenie dysków M.2 z dodatkowymi dyskami SSD i HDD.

Podobna zasada dotyczy laptopów. Jeśli planujesz zakup nowego laptopa, zwróć uwagę, czy ma on pamięć flash NVMe oraz dodatkowe gniazdo na dysk twardy SATA III lub SSD 2,5-calowy.

Warto jednak pamiętać, że nie wszystkie dyski NVMe są takie same. Zdecydowanie warto przeczytać recenzje przed zakupem konkretnego modelu.

Jeśli masz nowy komputer stacjonarny lub laptop, prawdopodobnie ma on gniazda M.2 obsługujące NVMe. Aktualizacja sprzętu na pewno będzie korzystna!