SSD-Technologie verstehen: NVMe, SATA, M.2

SSD-Speicher: SATA im Vergleich zu PCIe

Datenbusse übertragen Daten innerhalb eines Systems, und als die ersten NAND-basierten SSDs auf den Markt kamen, war der Branche klar, dass ein neuer Bus und ein neues Protokoll erforderlich waren.

•  Die Einschränkungen von HDDs führten zur Einführung von Solid State Drives (SSDs). SSDs konnten die gleiche Infrastruktur wie HDDs nutzen und erbrachten eine viel bessere Leistung bei der sequentiellen und zufälligen Leistung. Obwohl die SATA-III-Spezifikation Geschwindigkeiten von bis zu 6 Gbps unterstützte, waren Festplatten nicht in der Lage, diese Bandbreite voll auszunutzen – während die neuen, im Handel erhältlichen SSDs die Schnittstelle schnell zu sättigen begannen.
• PCIe 4.0 verdoppelte diesen Wert auf 32 GB/s (256 Gbps) für x16, was die Bandbreite deutlich erhöhte (16 Gbps für x1). Die 16 Lanes von PCIe 4.0 können Daten mit bis zu 32.000MB/s übertragen. PCIe 5.0 verdoppelte die Bandbreite nochmals und erreichte 64GB/s (512 Gbps) für x16 (32 Gbps für x1), mit einer theoretischen maximalen Übertragungsrate von 64.000MB/s. Zum Vergleich: Der ältere SATA-III-Standard erreicht nur 600MB/s. Damit ist PCIe 5.0 mehr als 100 Mal schneller als SATA III, was die enormen Leistungssteigerungen verdeutlicht, die jede neue PCIe-Generation bietet.

Durch die Entscheidung, eine vorhandene Bustechnologie mit höherer Bandbreite zu nutzen, wurden die SATA-Protokolle durch die PCIe-Technologie ersetzt. PCIe-Speicher kamen einige Jahre vor NVMe heraus, aber da frühere Lösungen durch ältere Datenübertragungsprotokolle wie SATA und AHCI einen Engpass darstellten, konnte ihr Potenzial erst in den letzten Jahren voll ausgeschöpft werden. NVMe war die Lösung für die Engpässe und beseitigt Einschränkungen, indem es Befehle mit niedriger Latenz und 64K-Warteschlangen anbietet. Mehrfache Warteschlangen ermöglichen schnellere Datenübertragungen, da die Daten mithilfe von Chips und Blöcken verstreut auf SSDs geschrieben werden, anstatt wie bei Festplatten auf rotierende Platten geschrieben zu werden.