Sata против m.2 sata против m.2 nvme: чем отличаются и какой ssd лучше?

Сжатие NTFS улучшает скорость

На таких скоростях, да ещё и с современными процессорами, имеет смысл активно использовать сжатие файловой системы в Windows. Нажмите правой кнопкой на иконке нужного диска в проводнике Windows -> Свойства и поставьте галочку «сжимать диск для экономии места». 

Скорость чтения и записи на сжатую папку теперь зависит не столько от самого накопителя, сколько от вашего процессора. Но овчинка выделки стоит, и например 4-5 современных игр сжимаются на 20-30%, в некоторых случаях повышается скорость чтения и записи, т.к. количество блоков данных, проходящих через флэш-память, снижается, а общий объём остаётся тем же. Опять же, меньший объём записи на диск приведет к меньшему износу SSD.

SSD NVMe – оно того стоит?

В течение многих лет скорость ПК была ограничена медлительностью классических жестких дисков, но после появления твердотельной памяти (SSD) всё изменилось. Именно благодаря твердотельным накопителям современные компьютеры стали работать так быстро, как и должны. Первоначально эта новинка стоила больших денег, и лишь немногие решались на её покупку, но постепенная популяризация техники означала, что цены на твердотельные накопители упали, и теперь почти каждый может себе их позволить.

Наиболее эффективные твердотельные накопители используют протокол NVMe и шину PCI Express. До недавнего времени из-за заметно более высокой цены по сравнению с 2,5-дюймовыми твердотельными накопителями их покупали только для профессиональных приложений. Но они также стали дешевле и теперь являются интересной альтернативой более популярным твердотельным накопителям SATA, которые некоторое время назад достигли предела своих возможностей, предлагая скорость передачи около 550 МБ/с. Всё из-за ограничений стандарта SATA, который был разработан не для быстрых носителей SSD, а для традиционных жестких дисков. С другой стороны, комбинация NVMe и PCI Express позволяет ускорить передачу данных до нескольких ГБ/с , что в некоторых случаях дает массу преимуществ.

Описание

Возможно, что во время выбора SSD накопителя у вас возникал вопрос: «Что такое NVMe и чем он отличается от обычного твердотельного накопителя» или «Какие у него преимущества и за что именно мне придётся переплатить». Тоже сталкивались с этими вопросами и не знаете ответ? Не стоит волноваться, специально для такого случая мы и подготовили этот материал.

В этой статье вы сможете найти большинство ответов на свои вопросы, которые могли возникнуть у вас при выборе SSD диска. В дополнение мы разберём, в чем заключаются отличия SSD диска с механизмом AHCI от SSD диска, работающего на новой спецификации NVMe, и как вообще разобраться в этих сокращениях и понять, как всё устроено и работает на самом деле.

К сожалению, просто объяснить всё в паре предложений, а именно почему твердотельный диск с поддержкой NVMe спецификации лучше или почему вам не нужно ждать и уже сейчас стоит задуматься о покупке твердотельного накопителя с поддержкой NVMe, так просто не получится. Для этого нам придётся совершить небольшой экскурс в прошлое и понять, какие причины привели к появлению и закреплению на рынке NVMe спецификации для твердотельных накопителей.

Не бойтесь троттлинга

Возвращаясь к теме нагрева, используя тест последовательной записи, мы можем проверить, перегреется ли Transcend MTE110S без радиатора?

Результаты HD Tune 5.70 сильно отличаются от тех, что показывает CrystalDisk Benchmark, и здесь мы видим максимальную скорость записи на уровне 800 Мб/с, но обратите внимание на температуру: при полной перезаписи накопителя она достигает 71 градуса Цельсия, но троттлинга не видно. Так что, в принципе, если у вас старая или дешёвая материнка без кулера для SSD, то возможно он вам и не понадобится: при записи 512 Гб, температура диска выросла до 71 градуса, а обычно в тестах без радиатора не поднималась выше 61 градуса Цельсия

При какой температуре начинается снижение скорости, выяснить не удалось.

SSD NVMe с PCI Express 4.0 – стоит ли доплачивать?

Последние SSM NVMe работают с шиной PCI Express 4.0 и предлагают теоретическую скорость передачи данных на уровне 5000 МБ/с. Это головокружительная скорость, но её трудно достичь при обычном использовании компьютера.

SSD-накопители PCI Express 4.0 в реальных тестах выглядят аналогично моделям, использующим шину PCI Express 3.0. Более того, для таких носителей в настоящее время требуется совместимая материнская плата с чипсетом X570 для процессоров семейства Ryzen, поэтому они подходят не всем.

В настоящее время не стоит интересоваться такими носителями, потому что они дороже, чем конкуренты, поддерживающие шину PCI Express 3.0, и обычный пользователь не заметит разницы в их производительности .

Так какой тип SSD мне все же выбрать?

Все зависит от ваших ожиданий, совместимости с конкретным оборудованием и, конечно, от доступного бюджета. Вот вам в помощь сравнительная таблица основных параметров всех трех видов SSD-накопителей.

Если вы ищете самое дешевое решение, стоит выбрать 2,5-дюймовый диск SATA. Хотя такие модели не обеспечивают высочайшую производительность, их вполне достаточно для повседневного применения. 2,5-дюймовый носитель также наиболее уместен для обновления старых конфигураций на основе жестких дисков. Проекты M.2 SATA также дешевы, но обычно они работают только на небольших компьютерах и ноутбуках, где нет места для 2,5-дюймового накопителя.

Если у вас современный компьютер, вам следует подумать о выборе SSD типа M.2 PCIe. Такие SSD не намного дороже, чем модели с поддержкой SATA, но они предлагают гораздо лучшую производительность. Мы особенно рекомендуем этот тип носителей для профессионалов, которым требуется быстрый доступ к файлам. На данный момент модели, использующие интерфейс PCI-Express 3.0, кажутся наиболее экономически выгодным выбором, но модели с поддержкой PCI-Express 4.0 постепенно набирают популярность.

Однако не забудьте убедиться, что ваш компьютер или ноутбук совместим с SSD M.2, прежде чем покупать его. В любом случае, выбор только за вами, а наша задача — помочь вам в этом.

SSD M.2 NVMe PCIe – частые сомнения

Как упоминалось в начале, все эти аббревиатуры, взятые по отдельности, могут вызвать несколько сомнений. Однако, у покупателей по-прежнему возникают некоторые вопросы, на которые мы уже ответили, анализируя эволюцию памяти SSD, но которые, по нашему мнению, заслуживают четкого ответа.

M.2 и NVMe – это одно и то же? Да, это «одно и то же» для большинства модулей SSD формата M.2 используется язык передачи NVMe. Существуют также M.2 SSD-модули с языком AHCI, но они в настоящее время встречаются всё реже и реже, и на них вообще не стоит ориентироваться.

Каковы различия между NVMe и M.2? Неправильно сравнивать NVMe и M2. NVMe – это язык передачи данных, а M.2 – это физический формат SSD. Правильный вопрос будет таким: каковы различия между AHCI и NVMe? В этом случае можно сравнить языки трансляции. AHCI является стандартным языком, который происходит от старых жестких дисков и имеет большие технические ограничения. Чтобы не вдаваться в подробности, разница между AHCI и NVMe полностью в пользу языка NVMe: он имеет меньшую задержку, он быстрее и способен лучше взаимодействовать с программным обеспечением операционной системы.

Быстрее NVMe или M.2? Опять же, вопрос неверный, SSD M.2 интегрирует язык передачи NVMe. Можно сравнить M.2 AHCI против M.2 NVMe, тогда ответ очевиден – модуль M.2 NVMe быстрее.

Эти неправильные вопросы часто задают, и мы надеемся прояснить ситуацию, касающуюся различий между сокращениями SSD, M.2, NVMe, AHCI, SATA и PCIe. Ещё раз напомнив, что рекомендуемым современным стандартом является SSD M.2 с протоколом PCIe и языком передачи NVMe

Имейте в виду — NVMe платы сильно греются

Компания Transcend разместила гарантийную наклейку именно на лицевой стороне модуля, как раз с той стороны, где на современных материнских платах устанавливаются радиаторы на NVMe модули. Наклейка закрывает контроллер и несколько чипов памяти, ухудшая охлаждение устройства. В характеристиках MTE110S сказано, что накопитель имеет расширенный троттлинг для предотвращения перегрева, и это легко проверить на нашей тестовой материнской плате ASRock X470 Taichi, имеющей два слота M2: один с радиатором, другой — без.

Как видите, наклейка не мешает полноценному охлаждению карточки, и если кто-то на форумах пишет, что нужно сдирать стикеры для лучшего охлаждения — это как минимум преувеличение, даже небольшого радиатора достаточно для того, чтобы обезопаситься от троттлинга. А реально ли вообще встретить срабатывание теплозащиты, ведь вряд ли обычный пользователь будет разом записывать на диск сотню гигабайт данных, да ещё и постоянно? Мы ответим на этот вопрос чуть дальше, а пока что вспомним, что новый, только что распакованный накопитель в тестах покажет чудеса скорости, а уже через неделю начнёт работать медленнее. Чтобы избавиться от этого эффекта «нового накопителя», нам нужно полностью заполнить Transcend MTE110S данными, стереть с него все файлы и только после этого мы получим более-менее реальные цифры. Поехали.

Бюджетный диск даёт чуть меньше 1700 Мб/с на чтение и 1383 Мб/с на запись — при цене, сопоставимой с SATA SSD, это буквально подарок энтузиастам. Все мы любим красивые тесты CrystalDisk Mark, которые на деле имеют мало общего с реальностью, но нам они пригодятся.

Показатель ресурса: TBW — ещё не приговор

Компания Transcend честно указывает ресурс записи, который способен выдержать накопитель MTE110S: для 512-гигабайтной версии он составляет 270 Тб или 135 Тб по JEDEC стандарту. Вроде бы, 275 Тб — это много, если не пытаться угробить диск специально, а 135 Тб — это уже как-то ближе к возможностям, тем более с такими скоростями. Почему по JEDEC стандарту параметр в два раза ниже? Дело в том, что по стандарту JEDEC, значение TBW означает не тот лимит перезаписи, при котором накопитель сдохнет, а то количество перезаписей, при котором вероятность появления бэд-блоков на SSD приблизится к вероятности появления бэд-блоков на HDD в тех же условиях. Ниже на диаграмме вы видите, что вероятность появления невосстанавливаемых ошибок на HDD линейно зависит от выработки ресурса, а на SSD — зависимость экспоненциальная.

Если например, взять по 10 HDD и по 10 SSD объемом 70 Гб, и записать на каждый накопитель по 70 Тб, мы совершим 1000 перезаписей для каждого устройства. Потом надо проверить, не появились ли на каждом из 20 накопителей бэд-блоки. Если появились, посчитать вероятность для каждого диска, и если у SSD и HDD она одинаковая, то ресурс SSD принимаем за 70 TBW

Причем обратите внимание на цифры по оси Y — максимум — 0.05 бэд-блока на каждый накопитель, то есть если взять не 10, а 100 SSD дисков и на каждый записать по 70 Тб, то суммарно на всех них придётся всего лишь 5 бэд-блоков. 

Это говорит нам о том, что о ресурсе можно не беспокоиться: как и в любой другой технике, NVMe либо сдохнет, либо нет, поэтому важнее параметра TBW гарантия и наличие сервисных центров.

SSD NVMe – что искать перед покупкой

Если посмотреть на спецификации твердотельных накопителей NVMe с разъемом M.2, имеющихся в магазинах, может показаться, что наиболее важным параметром этих носителей является последовательная скорость чтения и записи данных

И хотя это действительно важно, не стоит зацикливаться только на этом

Почему? Достижение заявленной производителем скорости, иногда превышающей 5000 МБ/с (в случае моделей, поддерживающих PCI Express 4.0), даже в случае использования компьютера на продвинутых уровнях затруднено, поскольку для этого требуется копирование больших файлов, состоящих из данных, которые легко сжимать. В обычной жизни следует ожидать значительно более низких скоростей. Но это не должно нас беспокоить, потому что даже последовательная передача данных со скоростью 3000 МБ/с является сенсационным результатом с точки зрения пользователя.

Более важным параметром является скорость случайного чтения и записи небольших порций данных, поскольку такие операции чаще всего выполняются операционными системами

Поэтому, если вы не имеете дело с копированием больших файлов между разными папками, вам следует сосредоточить своё внимание на этом параметре. Он отвечает за «отзывчивость» компьютера, то есть за скорость реагирования на команды пользователя

Тип памяти, используемой в SSD, также важен. Преимущество TLC-ячеек заключается в их более низкой цене, но по сравнению с MLC-ячейками, но их производительность может снизиться после того, как SSD заполнен, и они менее жизнеспособны (каждая полупроводниковая ячейка памяти может быть перезаписана ограниченное количество раз, затем она перестает работать – это связано с конструкцией этого типа памяти ). Хотя проблема более короткого срока службы не должна нас сильно беспокоить, потому что деградация, которая может привести к потере данных, прогрессирует очень медленно, и даже самый дешевый современный SSD может использоваться в течение многих лет.

Поэтому, если для вас важнее низкая цена, выберите модель TLC. Однако, если вы цените производительность, выберите носитель с модулями MLC.

Доступны также SSD NVMe с использованием ячеек QLC. Такие модели привлекают ценой, но вы должны помнить, что производительность ячеек QLC не так хороша, как в случае TLC и MLC, и резко снижается при длительной загрузке дисков большими объёмами данных, что делает SSD QLC не лучшим выбором для установки операционной системы. Тем не менее, они идеально подходят в качестве второго носителя данных на вашем компьютере, где вы можете хранить игры, программы или мультимедиа.

NVMe SSD с разъемом M.2, оснащенные радиатором, всё чаще встречаются в магазинах. Радиатор – это не просто причуда производителей, которые хотят таким образом повысить цену своего продукта, а способ эффективного отвода тепла от носителя. SSD NVMe, особенно под большой нагрузкой, может нагреваться до очень высоких температур. В таких ситуациях активируется дросселирование, чтобы предотвратить перегрев носителя, что замедляет память и ограничивает повышение температуры.

Благодаря радиатору, который эффективно рассеивает тепло, носитель реже или вовсе не снижает собственную производительность даже во время самых сложных операций. Поэтому дополнительное охлаждение полезно. Тем не менее, это может быть проблематично, если вы хотите вставить SSD в ноутбук.

Их можно подключать в любой слот M.2 NVME

Многие современные материнские платы имеют несколько слотов M2. В нашей тестовой ASRock Taichi X470 Ultimate один слот обслуживался непосредственно процессором, а второй — южным мостом. Соответственно, верхний слот поддерживает соединение PCI Express 3.0 x4, а нижний — PCI Express 2.0 x4. Производительность Transcend MTE110S находится в пределах возможностей шины PCI Express 2.0, так что теоретически, при подключении к южному мосту, этот накопитель должен работать на той же скорости. Проверим?

Если не брать в расчет погрешность и случайный доступ в 8 потоков, то фактически максимальная скорость та же самая, что подтверждает сказанное выше: Transcend MTE110S одинаково работает что в слоте южного моста, что в слоте северного.

Современные контроллеры, применяемые в NVMe накопителях, используют кэширование не только в ОЗУ, но и в NAND-чипах самого накопителя. Часть TLC-ячеек памяти диска при записи используется в режиме SLC, что позволяет создавать огромный буфер с быстрой записью. В частности, в MTE110S под SLC-кэш выделено до 150 Гб, то есть почти треть накопителя, что очень хорошо видно по графику записи HD Tune 5.7.

То есть, практически всегда, когда вы пишете на накопитель, вы пишете в SLC-область, и мало кто станет закидывать на накопитель сразу 200-300 Гб.

Память M.2 SSD, NVMe и PCIe – что меняется

Технический прогресс привел к небольшим переходным периодам при определении нового стандарта, касающегося настольных ПК и ноутбуков. В частности, чтобы сократить физический размер ноутбуков и их компонентов на короткий период появились слоты mini-PCIe и mSATA, но, к счастью, мы сразу же пришли к унифицированному формату под названием M.2.

Хотя M.2 был создан для улучшения производительности PCIe, также можно найти SATA M.2, но сейчас они встречаются редко и никогда не будут рекомендуемым выбором из-за ограничений SATA и языка передачи AHCI.

После всех этих предпосылок мы пришли к текущей ситуации, когда лучшими твердотельными накопителями на рынке являются M.2 PCIe NVMe, они являются самыми быстрыми в работе с памятью, способными достигать скоростей 5000 МБ/с при чтении и 4400 МБ/с при записи (конечно, в оптимальных условиях хорошего терморегулирования).

Дополнительных разъяснений по SSD-модулям M.2 PCIe требуют типы соединений с материнской платой на настольном ПК. Существуют модули M.2 B (12-19 контактов) PCIe x2, способные использовать полосу пропускания до 10 Гбит/с, модули M.2 M (59-66 контактов) PCIe x4 с полосой пропускания до 20 Гбит/с и, наконец, B+M, обеспечивающие максимальную совместимость.

Преимущество модулей M.2 касается компактных размеров, они крошечные, но не имеют унифицированных размеров. Ширина SSD-модуля M.2 всегда составляет 22 мм, а длина может варьироваться в пределах 30, 42, 60, 80, 110 мм. По этой причине часто встречаются такие коды, как M.2 SSD 2230, 2242, 2260, 2280, 22110, которые в точности соответствуют физическим измерениям модулей M.2 и важны для установки на системную плату настольного компьютера, ноутбука или во внешний корпус.

Какой NVMe SSD купить – лучшие устройства

Так какой SSD NVMe купить? Мы постоянно тестируем модели на рынке и благодаря этому можем сказать, на какие твердотельные накопители NVMe стоит обратить внимание

• Adata SX8200 Pro – на данный момент это самый интересный твердотельный накопитель NVMe на рынке. Он не только эффективен, но и привлекает ценой. Он работает не только на компьютере для обычного пользователя или игрока, но даже в профессиональных приложениях, хотя и не будет самым эффективным.

• Samsung 970 Pro – это лучшее решение для профессионалов и любителей. Оснащенный ячейками MLC, он предлагает очень высокую производительность, длительную гарантию, но это связано с высокой ценой.

• Crucial P1 – SSD NVMe с ячейками QLC – интересная альтернатива традиционным жестким дискам, используемым в качестве хранилища данных. Производительность Crucial P1 не может конкурировать с более дорогими твердотельными накопителями, но из-за низкой цены он будет идеальным в качестве второго носителя данных в компьютере.

• Intel Optane 905P – это относительно новое поколение полупроводниковых модулей памяти, в которых используются микросхемы памяти 3D Xpoint, разработанные Intel и Micron. Такие носители характеризуются не только очень высокой производительностью, но и значительно более коротким временем доступа к данным, чем в случае традиционных твердотельных накопителей, что делает их идеальными для самых требовательных пользователей, рабочих станций и серверов.

Интерфейсы подключения NVMe (M.2) SSD дисков

На момент написания статьи на рынке есть большое количество моделей SSD NVMe дисков с различными интерфейсами подключения, такими как SATA III (самый старый), PCI-E 2.0 x2, PCI-E 2.0 x4, PCI-E 3.0 x4, PCI-E 4.0 x4 (самый новый). И неподготовленному человеку довольно трудно понять, что значат все эти аббревиатуры и какая из них лучше. Поэтому постараемся ответить на этот вопросы как можно более простым языком. Ниже вы можете увидеть таблицу с теоретическими скоростями, которые позволяет достичь каждый из интерфейсов:

Как видно из таблицы, на текущий момент самым быстрым является интерфейс PCI-E 4.0 x4, т.к. он дает огромную скорость чтения и записи, а самым медленным SATA III.

Очень важно понимать, что для того, чтобы получить максимальную производительность, необходимо не только купить SSD NVMe с как можно более скоростным интерфейсом, но и материнская плата, на которую данный диск будет устанавливаться, должна поддерживать работу с NVMe дисками именного с этим интерфейсом (а также процессор). Потому что, если вы купите быстрый и дорогой диск с интерфейсом PCI-E 4.0 x4, а ваша материнская плата (купленная несколько лет назад) будет поддерживать лишь PCI-E 3.0 x4, то диск заработает, НО его скорость работы будет очень сильно ограничена из-за данного интерфейса и общая производительность будет сильно ниже, чем могла бы быть, если бы материнская плата поддерживала современный интерфейс подключения.

Производительность сильно зависит от заполненности диска

Скорость SSD дисков сильно зависит от объёма свободного пространства: вы уже видели, что SLC-кэширование работает лишь на трети накопителя, и именно в той области мы имеем максимальную скорость записи. Конечно, контроллер будет стараться всегда держать её свободной, но с уменьшением свободного пространства, снизится и скорость накопителя. Синтетические тесты в таких случаях не имеют смысла, и давайте посмотрим на производительность реальных задач, которую мы сэмулируем нашими паттернами тестового пакета IoMeter. Мы будем делать два измерения: для 30% и 80% заполненности, без сжатия NTFS, при нагрузке в 1 поток, характерной для домашнего использования.

Начнём с синтетики. Случайный доступ

последовательный доступ

Посмотрим на паттерны. Резервное копирование.

Результаты говорят о том, что для резервного копирования накопитель Transcend MTE110S не предназначен, хотя кто в здравом уме покупает NVME диск, чтобы складывать на него бэкапы?

Антивирусное сканирование

Работа с мультимедиа контентом. Импорт видео:

Конвертация фото:

В то же время, заполненность никак не влияет на случайный доступ, так что сохранение файлов в Photoshop, сохранение в играх и любые другие операции записи с небольшими файлами будут проходить через буфер со скоростью 400-500 Мб/с, что в общем-то, отлично.

Стоит ли покупать NVMe (M.2) SSD диск?

Все зависит от того, для чего он вам нужен

NVME диск идеально подойдет в случае, если вы ставите операционную систему на этот диск (не важно Windows, Linux или что то другое), т.к. благодаря огромной скорости чтения и записи информации, ваша ОС будет загружаться очень быстро, а также будет минимум тормозов в процессе работы, если остальные комплектующие подобраны правильно

Также, если вы используете ресурсоемкие программы (видеоредакторы, моделирование и графика, компьютерные игры), то будет очень заметное увеличение производительности (например, скорость загрузки различных уровней в современных компьютерных играх). Одним словом любые программы, которые при своей работе должны много информации считывать с диска, либо наоборот записывать будут работать намного быстрее, чем если бы они были запущены со старого HDD или SSD диска.

Размеры NVMe (M.2) SSD дисков (форм-фактор)

В данный момент наиболее распространенными форм-фактором для NVMe дисков является M.2 2280 (т.е. размером 22мм х 80мм), также на рынке существуют и другие размеры, наиболее популярными из которых являются M.2 2230 (22мм х 30мм), M.2 2242 (22мм х 42мм), M.2 2260 (22мм х 60мм), M.2 22110 (22мм х 110мм). Более наглядно вы можете это увидеть на картинке ниже:

Большинство современных материнских плат поддерживают все размеры, вплоть до M.2 22110. Т.е. можно будет установить диск любого размера, вплоть до 110мм, но перед покупкой необходимо ОБЯЗАТЕЛЬНО найти спецификацию материнской платы и убедиться, что в нее можно устанавливать диски таких габаритов, иначе можно столкнуться с проблемой, что диск просто не влезет в отведенное для него место, нарушая работу системы. Особенно это актуально для ноутбуков, т.к. там на многих моделях поддерживаются диски максимальным размером до M.2 2280 (22мм х 80мм) и новенький диск M.2 22110 физически просто не влезет в отведенное для него место установки. Поэтому обязательно проверяйте перед покупкой спецификации вашей модели материнской платы.

Выводы

NVMe накопители — это как раз тот самый случай, когда ты понимаешь, что твой SATA SSD уже устарел и просится под замену. Скорость 512-гигабайтной карточки Transcend MTE110S, конечно же, не рекордная, но реально разница между 500 Мб/с у SATA SSD и 1800 Мб/с у NVMe ощущается сильнее, чем между 1800 Мб/с и 3000 Мб/с у топовых NVME накопителей.

Учитывая «Ахиллесову пяту» NVME 3D NAND, можно выделить несколько областей, где использование этих карточек нежелательно:

• Виртуализация
• Экспорт 4K/8K видео
• Хранение резервных копий
• Хранение данных видеонаблюдения

Для всего остального: для игр, для офисной работы, для работы с фотографиями и 3D приложениями, для кэширования HDD-массивов…, 1800 Мб/с менее чем за 10 тысяч рублей — надо брать!

Михаил Дегтярёв (aka LIKE OFF)
09/12.2018