SATA vs. NVMe-SSDs

Wenn Sie auf der Suche nach einer SSD für Ihren Computer sind, werden Sie mit verschiedenen Optionen konfrontiert. Einige von ihnen sind relativ einfach, wie z. B. Kapazität und wie viel Sie bereit sind auszugeben. Einige Optionen sind für diejenigen, die mit der Technologie nicht vertraut sind, möglicherweise weniger verständlich. SATA vs. NVMe ist eine dieser Optionen. Die Namen erklären nicht wirklich, wofür sie gut sind oder welche Vorteile sie haben.

SATA

Wir haben uns kürzlich ausführlich mit SATA befasst . SATA besteht technisch gesehen aus zwei Teilen, einem logischen Bus und einem physischen Anschluss. Der physische SATA-Anschluss wird nur für SATA-Speichergeräte verwendet, obwohl dies HDDs oder SSDs sein können. SATA-Laufwerke gibt es im 3,5-Zoll- oder im 2,5-Zoll-Format. HDDs verwenden normalerweise das 3,5-Zoll-Format für den zusätzlichen Speicherplatz. SSDs benötigen sehr wenig Platz. Verwenden Sie also normalerweise das 2,5-Zoll-Format. Diese passen immer noch in 3,5-Zoll-Laufwerksschächte, obwohl möglicherweise ein Adapter erforderlich ist. Darüber hinaus können Sie mit einigen Adaptern zwei 2,5-Zoll-Laufwerke in einen 3,5-Zoll-Laufwerksschacht einbauen, um die Speicherdichte zu erhöhen.

Es gibt drei Generationen des SATA-Kommunikationsbusses. Jeder verdoppelte die Bandbreite der vorherigen Generation. Wenn Sie es nicht mit alten Computern zu tun haben, hätten Sie sowieso keine Unterstützung für NVMe-SSDs. Sie haben Zugriff auf den SATA III-Bus. Der SATA III-Bus bietet bis zu 6 Gbit/s oder 600 MB Bandbreite. Dies ist deutlich schneller als die Übertragungsgeschwindigkeit der Festplatten, für deren Verbindung es entwickelt wurde. SSDs sind begrenzt und erreichen in der Regel Spitzenübertragungsgeschwindigkeiten von etwa 550 MB. Die Diskrepanz zwischen SSD-Geschwindigkeit und maximaler Bandbreite ist auf den Signalisierungs-Overhead zurückzuführen.

Es ist auch möglich, SATA-SSDs im M.2-Format zu bekommen. Der Formfaktor ist der einzige Unterschied zwischen M.2-SATA-SSDs und 2,5-Zoll-SATA-SSDs. Sie haben immer noch die gleiche Bandbreitenbeschränkung von 600 MB. Verwendung desselben SATA-Busses zur Kommunikation.

NVMe

NVMe ist eine neuere Schnittstellenspezifikation. Speziell entwickelt, um die architektonische Leistung von SSDs voll auszuschöpfen. Es wurde 2012 standardisiert, um SSDs schneller und mit geringerer Latenz mit Computern zu verbinden. Das erste NVMe-Laufwerk wurde 2013 veröffentlicht und bot 3 GB Lesegeschwindigkeit, sechsmal schneller als SATA es erlaubt hätte. NVMe-SSDs sind seit 2014 im Handel erhältlich.

NVMe ist technisch gesehen kein Kommunikationsbus wie SATA. Der PCIe-Bus dient eigentlich zur Datenübertragung. Typischerweise werden vier PCIe-Lanes für SSDs verwendet, obwohl einige acht verwenden. Die genauen Geschwindigkeiten, die NVMe-SSDs bieten, hängen von der Anzahl der zugewiesenen PCIe-Lanes und der PCIe-Generation dieser Lanes ab. Ausgehend von den standardmäßigen 4 Lanes bietet PCIe Gen 3 4 GB Bandbreite. Wie bei SATA bietet jede Generation die doppelte Bandbreite der vorherigen Generation. Gen 4 bietet 8 GB über vier Spuren, während Gen 5 16 GB bietet. PCIe Gen 5 wird jedoch gerade erst angenommen, da es Hardwareunterstützung erhält.

NVMe-SSDs können drei Standardanschlüsse verwenden. U.2 ist eine relativ unbeliebte Option auf dem kommerziellen Markt, obwohl es in Rechenzentren häufiger eingesetzt wird. U.2-SSDs können bis zu vier PCIe-Lanes und den 2,5-Zoll-Formfaktor verwenden. AIC- oder Add-In-Karten sind weitere Alternativen, die wie eine Grafikkarte in die PCIe-Steckplätze auf dem Motherboard gesteckt werden.

Andere Verwendungen

AIC-SSDs können bis zu 16 PCIe-Lanes verwenden. Die meisten verwenden jedoch nur vier, einige verwenden acht. NVMe-SSDs verwenden hauptsächlich den M.2-Anschluss und -Formfaktor. M.2-SSDs sind wie U.2-Laufwerke auf 4 Lanes beschränkt. Die eigentliche SSD selbst sitzt normalerweise flach parallel zur Ebene des Motherboards, was den M.2-Formfaktor zu einem äußerst platzsparenden Formfaktor macht.

Die Tatsache, dass einige M.2-SSDs den SATA-Bus verwenden können, anstatt NVMe zu sein, sorgt für Verwirrung. Die Ports und damit die SSDs haben jedoch deutliche ausgeschnittene „Schlüssel“, die angeben, welches Protokoll sie verwenden. M.2-SATA-Anschlüsse sind nicht mit NVMe-SSDs kompatibel. Einige AICs sind verfügbar, die selbst keinen Speicher bereitstellen. Stattdessen teilen sie die 16 PCIe-Lanes in vier Onboard-M.2-Steckplätze auf, die es zu bestücken gilt.

Wenn NVMe schneller ist, warum sollten Sie sich eine SATA-SSD zulegen?

Realistischerweise ist es ein Kinderspiel, wenn Sie die direkte Wahl zwischen einer NVMe-SSD und einer SATA-SSD haben. In der Regel gibt es für die gleichen Kapazitäten nur sehr geringe Preisunterschiede, während der Leistungsunterschied riesig ist. Das Problem ist der PCIe-Bus. Die meisten handelsüblichen CPUs bieten insgesamt 20 nutzbare PCIe-Lanes. Eine GPU benötigt normalerweise 16 Lanes, sodass gerade genug PCIe-Lanes für eine NVMe-SSD übrig bleiben.

Einige Motherboards bieten mehr als einen M.2-Steckplatz, der mit dem PCIe-Bus verbunden ist, aber das passiert nicht immer. Wenn es passiert, ist es oft eher mit dem Chipsatz als direkt mit der CPU verbunden. Dies erhöht die Latenz und bedeutet, dass die verfügbare Bandbreite mit allen anderen IO-Geräten, einschließlich USB und SATA, geteilt wird.

Angenommen, Sie haben keine dedizierte GPU in Ihrem System und verwenden nur integrierte Grafiken. In diesem Fall stehen Ihnen mehr PCIe-Lanes zur Verfügung. Sie müssen wahrscheinlich einen AIC finden, der M.2-Steckplätze anbietet oder direkt Speicher bereitstellt, um sie nutzen zu können. Möglicherweise können Sie auch eine dedizierte GPU so einstellen, dass sie 8 statt 16 Lanes verwendet. Dadurch wird etwas mehr für NVMe-SSDs frei. Dies kann jedoch zu einem Leistungsabfall der GPU führen.

Andere Alternativen

Die andere Alternative ist die Verwendung von SATA-SSDs. Sie sind nicht so schnell, aber immer noch schneller als HDDs und viel günstiger als früher. Motherboards bieten normalerweise auch eine solide Anzahl von SATA-Anschlüssen für die Konnektivität. Man kann also in der Regel recht viele SATA-SSDs problemlos anschließen.

In einem Setup, in dem Sie sowohl SATA- als auch NVMe-SSDs haben, ist es im Allgemeinen besser sicherzustellen, dass alles, was besonders geschwindigkeitsempfindlich wäre, auf der schnelleren NVMe-SSD gespeichert wird. Beispielsweise profitieren das Betriebssystem, hochauflösende Videodateien und Videospiele von einer schnelleren Konnektivität. Weniger geschwindigkeitsempfindliche Dateien wie Dokumente und Fotos können auf dem SATA-Laufwerk gespeichert werden, da die langsameren Lese- und Schreibgeschwindigkeiten keinen großen Leistungsunterschied bewirken.

Schlussfolgerungen

NVMe-SSDs übertreffen SATA-SSDs in jeder Hinsicht. Einen kleinen, aber nicht sonderlich großen Preisvorteil gibt es bei SATA-SSDs. Dies kann jedoch durch den Kauf einer Festplatte noch weiter vorangetrieben werden. Der primäre Anwendungsfall für SATA-SSDs in modernen Computern besteht darin, Speicherplatz hinzuzufügen, der über NVMe einfach nicht bereitgestellt werden kann. Dies liegt an der begrenzten Anzahl von PCIe-Lanes und physischen Anschlüssen.

SATA-SSDs funktionieren auch hervorragend in älteren Computern. Unter der Annahme, dass SSD-Treiber für das Betriebssystem vorhanden sind, können sie HDDs übertreffen und einem alten System neues Leben einhauchen. Die Bootzeiten können erheblich verkürzt werden, wenn das Betriebssystem auf der SSD installiert ist. SATA-SSDs haben sicherlich ihren Platz, aber meistens dann, wenn NVMe keine Option ist.