Płaski monitor komputera na biurku wyświetlający modele dysków KC2500 i KC600

NVMe kontra SATA: Na czym polega różnica?

Jeśli chodzi o nowoczesne technologie pamięci, NVMe już sama w sobie stanowi najwyższą klasę. Nawet na pierwszy rzut oka różnice między NVMe i SATA pod względem parametrów pracy są niebywałe. Sterowniki komunikacyjne i interfejs są zupełnie różne w przypadku NVMe i SATA, ponieważ SATA wykorzystuje sterowniki AHCI, które opracowano dla dysków twardych HDD z technologią obracających się talerzy, natomiast sterownik NVMe jest przeznaczony do obsługi technologii flash dysków SSD. Co więcej, NVMe potrafi wykorzystać zalety gniazd PCIe, przekazując dane między interfejsem dysku i procesorem systemu, co w rezultacie zwiększa jego wydajność. Jeśli odnieść to porównanie do zawodów sportowych, musielibyśmy zestawić ze sobą bolid F1 z samochodem touringowym.

Na pierwszy rzut oka oba wydają się szybkie, ale ich dokładniejsze porównanie wykazuje znaczące różnice. Warto się im przyjrzeć, jeśli dbamy o swoje potrzeby, preferencje i wymagania.

Dyski SSD SATA

2,5-calowy dysk SSD SATA w laptopie

Technologia szeregowej magistrali ATA (SATA) została wprowadzona w 2000 roku jako ulepszenie istniejącej technologii równoległej magistrali ATA, której wadami były rozmiar przewodów, koszt, niska wydajność i ograniczona przydatność. Obie technologie były wystarczające dla dysków twardych HDD, których wydajność znacząco odbiegała od obecnych dysków SSD. Wraz z nadejściem dysków SSD z technologią SATA stało się oczywiste, że magistrala ATA osiągnęła granice swoich możliwości. W porównaniu do prędkości zapisu 50–120 MB/s w przypadku dysków HDD, dyski SSD wymagają od magistrali SATA prędkości rzędu 550 MB/s. Pomimo ograniczeń magistrali zamiana przestarzałego dysku HDD na SSD ze złączem SATA na ogół skutkuje 10-, a nawet 15-krotnym wzrostem wydajności systemu.

AHCI

AHCI (Advanced Host Controller Interface) to interfejs komunikacji opracowany około 2004 roku, którego celem była poprawa wydajności i przydatności urządzeń pamięci masowej podłączanych za pomocą złączy SATA. Technologia ta, stworzona z myślą o dyskach HDD, wprowadziła pojedynczą kolejkę żądań dla pamięci masowej, przechowującą do 32 poleceń. W wyniku tego dyski HDD mogły osiągnąć wyższą przepustowość i wydajność, ale jej wdrożenie stanowiło wąskie gardło dla technologii kontrolera SSD. Na przykład dyski HDD mogły osiągać do 200 operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS), natomiast dyski SSD SATA sięgają nawet 100 tys. IOPS, zaś ich przepustowość jest sztucznie ograniczana przez magistralę SATA.

Dyski SSD NVMe

Dysk Kingston NVMe zainstalowany w komputerze

Technologia NVMe (Non-Volatile Memory Express) została wprowadzona w 2011 roku jako odpowiedź na różne ograniczenia interfejsu SATA i protokołów komunikacyjnych. Technologia NVMe wykorzystuje magistralę PCIe zamiast SATA, uwalniając w ten sposób niebywały potencjał przepustowości urządzeń pamięci masowej. PCIe 4.0 (bieżąca wersja) zapewnia do 32 ścieżek i potrafi, przynajmniej teoretycznie, przenosić dane z prędkością 64 000 MB/s w porównaniu do limitu specyfikacji SATA III, który wynosi 600 MB/s. Specyfikacja NVMe zapewnia również obsługę 65535 kolejek poleceń, z których każda może obejmować 65536 poleceń. Warto wspomnieć, że dyski SSD SATA są ograniczone do jednej kolejki z obsługą jedynie 32 poleceń. Technologia NVMe wnosi ogromny potencjał dla urządzeń pamięci masowej dzięki zwiększeniu wydajności i interoperacyjności wielu różnych systemów. Powszechnie uważa się, że technologia ta stanie się nowym standardem w branży.

Formaty dysków SSD

Chociaż dyski HDD mają na ogół rozmiar 2,5 lub 3,5 cala, zaś większość dysków SDD SATA ma wymiary 2,5 cala i 7 mm grubości, to w przypadku dysków NVMe dostępnych będzie szereg nowych rozmiarów umożliwiających instalację w wielu urządzeniach.

  • M.2 – Redukcja rozmiaru dysku w przypadku formatu M.2 zapewnia przyszłą uniwersalność takich urządzeń pamięci masowej. Liczba „22” odnosi się do szerokości, zaś „30/42/80/110” to długość w milimetrach. Obecnie dyski M.2 2280 obsługują interfejs SATA, a to także najczęściej spotykany rozmiar dysków SSD w przypadku NVMe. Wraz z rozwojem technologii i miniaturyzacją może to jeszcze ulec zmianie.
  • U.2 - Dyski te mają wyższą cenę, wydajność i wytrzymałość, dlatego na ogół są używane w centrach danych i środowisku korporacyjnym.
  • Karty rozszerzeń PCIe - Te wysoce wydajne dyski SSD NVMe instalowane są w systemach, które nie mają jeszcze gniazd odpowiadających formatowi M.2.

Rzut oka na wydajność dysków SSD

NVMe to protokół pamięci opracowany specjalnie dla dysków SSD. Dzięki wyeliminowaniu warstwy pośredniczącej SATA HBA, technologia NVMe pozwala dyskom SSD komunikować się bezpośrednio z procesorem za pomocą magistrali PCI, otwierając drogę dla przełomowych wzrostów wydajności. Limit wydajności magistrali SATA III wynosi 6 Gb/s, co oznacza, że dyski SSD SATA mogą zapewnić maksymalnie 550 MB/s przepustowości po uwzględnieniu narzutu. Jedna ścieżka interfejsu PCIe 3.0 zapewnia przepustowość na poziomie 1 GB/s (w obu kierunkach), a więc dysk SSD z interfejsem PCIe 3x4 osiąga prędkość maks. odczytu/zapisu 4 GB/s. W przypadku dysków SSD z interfejsem PCIe Gen 4X4 wartość ta rośnie do 8 GB/s (w obu kierunkach). Ograniczenia dotyczące wydajności przechodzą z protokołu na nośnik NAND, który w ostatnich latach został bardzo udoskonalony, dzięki czemu producenci mogą gęsto upakować dane i zapewnić wysoką wydajność w najmniejszych formatach.

Dzięki wprowadzeniu NVMe znacząco spadło też opóźnienie protokołu z uwagi na skrócenie i optymalizację ścieżki danych, co skutkowało zmniejszeniem opóźnień w porównaniu do interfejsu SATA/SAS. Procesor teraz sprawniej zarządza kolejkami w urządzeniach NVMe dzięki specjalnej sygnalizacji przetwarzania wejść i wyjść, która znacznie zredukowała narzut na tę jednostkę. Co więcej, urządzenia NVMe są wspierane przez większość najważniejszych systemów operacyjnych, do czego przyczyniły się ogromne wysiłki w zakresie rozwoju podjęte w ubiegłej dekadzie.

#KingstonIsWithYou

Powiązane produkty

Aby dowiedzieć się, jak wirus COVID-19 wpłynął na działanie naszej firmy, kliknij tutaj.

Pozostańmy w kontakcie! Zapisz się do naszego newslettera i otrzymuj informacje o nowościach od firmy Kingston.