NVMe-Laufwerke sind derzeit eine große Sache im Computerspeicher, und das aus gutem Grund. Ein NVMe-Solid-State-Laufwerk (SSD) lässt die meisten älteren SSDs nicht nur im Staub, es ist auch blitzschnell im Vergleich zu herkömmlichen 3,5- und 2,5-Zoll-Laufwerken.
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NVMe vs. SATA III
Nehmen Sie zum Beispiel die 1 TB Samsung 860 Pro, eine 2,5-Zoll-SSD mit einer maximalen sequentiellen Lesegeschwindigkeit von 560 Megabyte pro Sekunde (MB/s). Sein Nachfolger, der NVMe-basierter 960 Pro, ist mit einer Höchstgeschwindigkeit von 3.500 MB/s mehr als sechsmal schneller.
Dies liegt daran, dass die Vor-NVMe-Laufwerke über SATA III, die dritte Revision der Serial ATA-Computerbusschnittstelle, mit einem PC verbunden sind. NVMe hingegen ist die Host-Controller-Schnittstelle für neuere, fortschrittlichere SSDs.
SATA III und NVMe sind die Begriffe, die am häufigsten verwendet werden, um zwischen Laufwerken der alten Schule und der neuen Schärfe zu unterscheiden, die sich jeder wünscht. NVMe ist jedoch nicht dieselbe Technologie wie SATA III.
Wir werden später darauf eingehen, warum wir die Begriffe „SATA III“ und „NVMe“ verwenden, um die Technologien zu vergleichen.
Was ist SATA-III?
Im Jahr 2000 wurde SATA eingeführt, um den vorhergehenden Parallel ATA-Standard zu ersetzen. SATA bot Verbindungen mit höherer Geschwindigkeit, was eine deutlich verbesserte Leistung im Vergleich zu seinem Vorgänger bedeutete. Acht Jahre später rollte SATA III mit einer maximalen Transferrate von 600 MB/s auf den Markt.
SATA III-Komponenten verwenden einen bestimmten Anschlusstyp zum Einstecken in einen Laptop und einen bestimmten Kabeltyp zum Anschluss an ein Desktop-PC-Motherboard.
Sobald ein Laufwerk über SATA III mit dem Computersystem verbunden ist, ist die Arbeit nur halb getan. Damit das Laufwerk tatsächlich mit dem System kommunizieren kann, benötigt es eine Host-Controller-Schnittstelle. Dieser Job gehört zu AHCI, der gebräuchlichsten Methode für SATA III-Laufwerke, mit einem Computersystem zu kommunizieren.
Über viele Jahre hinweg haben SATA III und AHCI bewundernswerte Leistungen erbracht, auch in den frühen Tagen von SSDs. AHCI wurde jedoch für rotierende Medien mit hoher Latenz optimiert, nicht für nichtflüchtige Speicher mit geringer Latenz wie SSDs, erklärte ein Vertreter des Laufwerksherstellers Kingston.
Solid-State-Laufwerke wurden so schnell, dass sie schließlich die SATA-III-Verbindung sättigen. SATA III und AHCI konnten einfach nicht genug Bandbreite für immer leistungsfähigere SSDs bereitstellen.
Mit zunehmender Geschwindigkeit und Leistungsfähigkeit der Laufwerke wurde nach einer besseren Alternative gesucht. Und zum Glück war es bereits auf PCs im Einsatz.
Was ist PCIe?
PCIe ist eine weitere Hardwareschnittstelle. Es ist am besten dafür bekannt, wie eine Grafikkarte in einen Desktop-PC gesteckt wird, aber es wird auch für Soundkarten, Thunderbolt-Erweiterungskarten und M.2-Laufwerke verwendet (dazu später mehr).
Schaut man auf ein Mainboard (siehe oben), kann man leicht erkennen, wo sich die PCIe-Slots befinden. Sie kommen hauptsächlich in den Varianten x16, x8, x4 und x1 vor. Diese Zahlen geben an, wie viele Lanes der Datenübertragung ein Slot hat. Je höher die Anzahl der Lanes, desto mehr Daten können Sie gleichzeitig verschieben, weshalb Grafikkarten x16-Slots verwenden.
Im Bild oben befindet sich auch ein M.2-Steckplatz, direkt unter dem oberen x16-Steckplatz. M.2-Slots können bis zu vier Lanes verwenden, sind also x4.
Die wichtigsten PCIe-Steckplätze in jedem Computer haben Lanes, die mit der CPU verbunden sind, um die bestmögliche Leistung zu erzielen. Der Rest der PCIe-Steckplätze ist mit dem Chipsatz verbunden. Dieser unterstützt auch eine recht schnelle Verbindung zur CPU, jedoch nicht so schnell wie die Direktverbindungen.
Derzeit sind zwei PCIe-Generationen im Einsatz: 3.0 (die gebräuchlichste) und 4.0. Ab Mitte 2019 war PCIe 4.0 brandneu und wurde nur auf AMDs Ryzen 3000-Prozessoren und X570-Mainboards unterstützt. Version 4 ist erwartungsgemäß schneller.
Allerdings sättigen die meisten Komponenten noch nicht die maximale Bandbreite von PCIe 3.0. Obwohl PCIe 4.0 beeindruckend ist, ist es für moderne Computer noch keine Notwendigkeit.
NVMe über PCIe
PCIe ist also wie SATA III; beide werden verwendet, um einzelne Komponenten mit einem Computersystem zu verbinden. So wie SATA III AHCI benötigt, bevor eine Festplatte oder SSD mit einem Computersystem kommunizieren kann, verlassen sich PCIe-basierte Laufwerke auf einen Host-Controller, den sogenannten Non-Volatile Memory Express (NVMe).
Aber warum sprechen wir nicht über SATA III versus PCIe-Laufwerke oder AHCI versus NVMe?
Der Grund ist ziemlich einfach. Wir haben Laufwerke immer als SATA-basiert bezeichnet, wie SATA, SATA II und SATA III – keine Überraschung.
Als Laufwerkshersteller mit der Herstellung von PCIe-Laufwerken begannen, sprachen wir kurz über PCIe-SSDs.
Die Industrie hatte jedoch keine Standards, um sich zu sammeln, wie es bei SATA-Laufwerken der Fall war. Stattdessen, wie Western Digital erklärt, Unternehmen verwendeten AHCI und erstellten ihre eigenen Treiber und Firmware, um diese Laufwerke auszuführen.
Das war ein Durcheinander, und AHCI war immer noch nicht gut genug. Wie Kingston uns erklärte, war es für die Leute auch schwieriger, schnellere Laufwerke als SATA zu verwenden, da sie anstelle einer Plug-and-Play-Erfahrung auch spezielle Treiber installieren mussten.
Schließlich sammelte sich die Branche um den Standard, der zu NVMe wurde und AHCI ersetzte. Der neue Standard war so viel besser, dass es sinnvoll war, über NVMe zu sprechen. Und der Rest ist, wie sie sagen, Geschichte.
NVMe wurde mit Blick auf moderne, PCIe-basierte SSDs entwickelt. NVMe-Laufwerke können wesentlich mehr Befehle gleichzeitig akzeptieren als mechanische SATA-III-Festplatten oder SSDs. Dies, kombiniert mit einer geringeren Latenz, macht NVMe-Laufwerke schneller und reaktionsschneller.
Wie sehen NVMe-Laufwerke aus?
Wenn Sie heute ein NVMe-basiertes Laufwerk kaufen möchten, möchten Sie einen M.2-Gummistick. M.2 beschreibt den Formfaktor des Laufwerks – oder für unsere Zwecke, wie es aussieht. M.2-Laufwerke haben normalerweise bis zu etwa 1 TB Speicherplatz, sind aber klein genug, um zwischen Daumen und Zeigefinger zu passen.
M.2-Laufwerke werden an spezielle M.2-PCIe-Steckplätze angeschlossen, die bis zu vier Datenübertragungsspuren unterstützen. Diese Laufwerke basieren normalerweise auf NVMe, aber Sie können auch M.2-Laufwerke finden, die SATA III verwenden – lesen Sie einfach die Verpackung sorgfältig durch.
SATA III-basierte M.2s sind heutzutage nicht mehr so verbreitet, aber es gibt sie. Einige beliebte Beispiele sind die WD Blue 3D-NAND und das Samsung 860 Evo.
Sollten Sie SATA III-Laufwerke ausgeben?
Obwohl NVMe fantastisch ist, gibt es noch keinen Grund, auf SATA-III-Laufwerke zu verzichten. Trotz der Einschränkungen von SATA III ist es immer noch eine gute Wahl für sekundären Speicher.
Jeder, der beispielsweise einen neuen PC baut, tut gut daran, ein M.2-NVMe-Laufwerk für sein Boot-Laufwerk und seinen Primärspeicher zu verwenden. Dann könnte er eine billigere Festplatte oder 2,5-Zoll-SSD mit größerer Kapazität als Sekundärspeicher hinzufügen.
Es könnte eine gute Idee sein, Ihren gesamten Speicher über PCIe laufen zu lassen. Derzeit sind NVMe-Laufwerke jedoch auf etwa 2 TB beschränkt. Höhere Kapazitäten sind auch unerschwinglich teuer. Ein preisgünstiges 1-TB-M.2-NVMe-Laufwerk kostet in der Regel etwa 100 US-Dollar (was ungefähr dem entspricht, was eine 2-TB-Hochleistungs-SATA-III-Festplatte kostet).
Die Preise können sich natürlich ändern, wenn wir M.2-Laufwerke mit noch höherer Kapazität erhalten. Kingston sagte, dass wir voraussichtlich Anfang 2021 mit M.2-Laufwerken mit 4 und 8 TB Kapazitäten rechnen können.
Bis dahin ist die Kombination von M.2 mit sekundären SSDs und Festplatten die beste Option.
Die gleiche Idee gilt für Laptops. Wenn Sie ein neues Rig kaufen, suchen Sie nach einem mit NVMe-Flash-Speicher und einem 2,5-Zoll-Ersatzschacht für eine SATA-III-Festplatte oder SSD.
Allerdings sind nicht alle NVMe-Laufwerke gleich. Es lohnt sich auf jeden Fall, Bewertungen zu Ihrem Ziellaufwerk zu lesen, bevor Sie eines kaufen.
Wenn Sie einen neueren Desktop-PC oder Laptop haben, stehen die Chancen gut, dass er über M.2-Steckplätze verfügt, die NVMe unterstützen. Es lohnt sich, Ihren PC aufzurüsten!