NVMe kontra SATA: Na czym polega różnica?

Dyski SSD SATA

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.

Dyski SSD NVMe

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.

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