Moderní úložiště v počítačích se v současnosti opírá o disky NVMe, a to z dobrého důvodu. SSD disky s rozhraním NVMe (Non-Volatile Memory Express) nejenže předčí starší SSD technologie, ale také nabízejí podstatně vyšší rychlosti ve srovnání s tradičními 3,5 a 2,5palcovými disky.
Srovnání NVMe a SATA III
Pro ilustraci uveďme příklad: 1 TB Samsung 860 Pro, což je 2,5palcový SSD s maximální sekvenční rychlostí čtení 560 megabajtů za sekundu (MB/s). Jeho nástupce, model 960 Pro s rozhraním NVMe, dosahuje rychlosti až 3500 MB/s, což je více než šestkrát rychlejší.
Rozdíl spočívá v tom, že starší disky se k počítači připojují pomocí rozhraní SATA III, které je třetí revizí sériové sběrnice Serial ATA. Naproti tomu NVMe je rozhraní hostitelského řadiče určené pro modernější a pokročilejší SSD.
Termíny SATA III a NVMe se často používají k rozlišení mezi staršími a novějšími technologiemi. Nicméně, NVMe není totožnou technologií jako SATA III.
Později si vysvětlíme, proč se termíny „SATA III“ a „NVMe“ používají pro srovnání těchto dvou technologií.
Co je SATA III?
SATA, představené v roce 2000, nahradilo dřívější standard Parallel ATA. SATA přineslo vyšší rychlosti připojení, což vedlo k výraznému zlepšení výkonu. SATA III, uvedené na trh o osm let později, dosahovalo maximální přenosové rychlosti 600 MB/s.
Komponenty SATA III se připojují k notebookům pomocí specifických konektorů a k základním deskám stolních počítačů pomocí specializovaných kabelů.
Po připojení disku přes SATA III je práce jen napůl hotová. Aby disk mohl komunikovat se systémem, potřebuje rozhraní hostitelského řadiče. Tuto funkci plní AHCI (Advanced Host Controller Interface), což je standardní způsob komunikace SATA III disků s počítačovým systémem.
Dlouhou dobu SATA III a AHCI fungovaly dobře, a to i v prvních letech SSD. Nicméně AHCI bylo optimalizováno pro rotující disky s vysokou latencí, nikoli pro energeticky nezávislé úložiště s nízkou latencí, jako jsou SSD, jak vysvětlil zástupce společnosti Kingston.
SSD se vyvinuly tak, že nakonec limitovaly propustnost rozhraní SATA III. SATA III a AHCI nebyly schopny zajistit dostatečnou šířku pásma pro stále výkonnější SSD.
S rostoucími rychlostmi a možnostmi disků se začala hledat lepší alternativa, která se naštěstí již v počítačích používala.
Co je PCIe?
PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) je dalším hardwarovým rozhraním. Nejznámější je pro připojení grafických karet do stolních počítačů, ale používá se i pro zvukové karty, rozšiřující karty Thunderbolt a disky M.2 (o kterých si povíme dále).
Na základní desce (viz obrázek výše) lze snadno identifikovat sloty PCIe. Obvykle se vyskytují ve variantách x16, x8, x4 a x1. Tato čísla označují počet datových pruhů, které slot má. Čím více pruhů, tím více dat lze přenášet najednou. Proto grafické karty obvykle používají sloty x16.
Na obrázku je také slot M.2, který se nachází přímo pod horním slotem x16. Sloty M.2 mohou využívat až čtyři pruhy, tedy x4.
Klíčové sloty PCIe jsou připojeny přímo k procesoru (CPU) pro dosažení nejvyššího možného výkonu. Ostatní sloty PCIe jsou připojeny k čipové sadě. I když je toto připojení relativně rychlé, není tak efektivní jako přímé spojení s CPU.
V současné době se používají dvě generace PCIe: 3.0 (nejrozšířenější) a 4.0. Od poloviny roku 2019 bylo PCIe 4.0 poměrně novou technologií, podporovanou pouze procesory AMD Ryzen 3000 a základními deskami X570. Jak se dalo očekávat, verze 4 je rychlejší.
Většina komponent však zatím nedosahuje maximální šířky pásma PCIe 3.0. I když je tedy PCIe 4.0 působivé, pro moderní počítače není zatím nezbytné.
NVMe přes PCIe
PCIe je tedy podobné SATA III, oba se používají k připojení komponent k počítači. Stejně jako SATA III potřebuje AHCI pro komunikaci s počítačovým systémem, disky s rozhraním PCIe se spoléhají na hostitelský řadič s názvem NVMe (Non-Volatile Memory Express).
Proč se ale nebavíme o discích SATA III versus PCIe, nebo AHCI versus NVMe?
Důvod je poměrně jednoduchý. Tradičně jsme disky označovali jako disky s rozhraním SATA, tedy SATA, SATA II a SATA III.
Když výrobci disků začali vyrábět PCIe disky, po krátkou dobu se používalo označení PCIe SSD.
Nicméně, jak vysvětlila společnost Western Digital, neexistovaly jednotné standardy jako u disků SATA. Místo toho společnosti používaly AHCI a vyvíjely vlastní ovladače a firmware pro provoz těchto disků.
Toto řešení nebylo ideální a AHCI přestávalo vyhovovat požadavkům. Jak nám sdělila společnost Kingston, pro uživatele bylo obtížné přijmout disky, které byly sice rychlejší než SATA, ale vyžadovaly instalaci speciálních ovladačů místo jednoduchého plug-and-play řešení.
Nakonec se průmysl sjednotil kolem standardu NVMe, který nahradil AHCI. Nový standard byl výrazně lepší, takže se začalo mluvit o NVMe discích. A zbytek je, jak se říká, historie.
NVMe bylo navrženo s ohledem na moderní SSD s rozhraním PCIe. Disky NVMe jsou schopny přijímat více příkazů najednou než mechanické pevné disky SATA III nebo SSD. Díky tomu v kombinaci s nižší latencí jsou disky NVMe rychlejší a citlivější.
Jak vypadají disky NVMe?
Při nákupu disku s rozhraním NVMe budete hledat model M.2. M.2 označuje fyzickou velikost disku – zjednodušeně řečeno, jak disk vypadá. Disky M.2 mají obvykle kapacitu do 1 TB, jsou však dostatečně malé, aby se vešly mezi palec a ukazováček.
Disky M.2 se připojují do speciálních slotů PCIe M.2, které podporují až čtyři datové pruhy. Tyto disky obvykle využívají rozhraní NVMe, ale lze nalézt i M.2 disky s rozhraním SATA III – proto je důležité si důkladně přečíst specifikace.
M.2 disky s rozhraním SATA III nejsou v dnešní době tak běžné, ale stále se objevují. Některé populární příklady zahrnují WD Blue 3D NAND a Samsung 860 Evo.
Měli byste vyřadit disky SATA III?
I když je NVMe vynikající technologie, není důvod se zbavovat disků SATA III. Navzdory omezením je SATA III stále dobrá volba pro sekundární úložiště.
Například, při stavbě nového počítače je vhodné použít disk M.2 NVMe jako spouštěcí disk a pro primární úložiště. Jako sekundární úložiště pak můžete přidat levnější pevný disk nebo 2,5palcový SSD s větší kapacitou.
Teoreticky by bylo možné mít veškeré úložiště založené na PCIe. V současné době jsou však disky NVMe omezeny na přibližně 2 TB. Vyšší kapacity jsou také podstatně dražší. Cenově dostupný 1 TB M.2 NVMe disk obvykle stojí okolo 100 dolarů (což je zhruba cena 2 TB výkonného pevného disku SATA III).
Ceny se samozřejmě mohou měnit, jak se budou objevovat disky M.2 s ještě vyššími kapacitami. Společnost Kingston uvedla, že disky M.2 s kapacitou 4 a 8 TB bychom měli očekávat na začátku roku 2021.
Do té doby je nejlepší variantou kombinace M.2 disku se sekundárními SSD a pevnými disky.
Stejný princip platí i pro notebooky. Pokud kupujete nový notebook, hledejte model s NVMe flash úložištěm a dodatečnou 2,5palcovou šachtou pro SATA III pevný disk nebo SSD.
Je však důležité mít na paměti, že ne všechny disky NVMe jsou stejné. Před zakoupením disku se vyplatí si přečíst recenze.
Pokud máte nový stolní počítač nebo notebook, je pravděpodobné, že má sloty M.2 s podporou NVMe. Upgrade vašeho počítače se tedy rozhodně vyplatí!