SATA против PCIe: важная разница, которую вам нужно знать

В постоянно меняющемся мире компьютерного оборудования интерфейсы хранения данных играют решающую роль в определении скорости, эффективности и общей производительности устройств хранения данных. Двумя основными претендентами на этой арене являются SATA (Serial ATA) и PCIe (Peripheral Component Interconnect Express). Понимание различий, преимуществ и ограничений этих интерфейсов важно для пользователей, желающих принимать обоснованные решения относительно своих решений хранения данных.

Вот как можно отличить два варианта хранилища по размеру, скорости, производительности и стоимости.

Разъем и размер

Хотя SATA и PCIe обычно ассоциируются с дисками, которые они поддерживают, важно понимать, что эти термины относятся к самим технологиям интерфейса. SATA характеризуется небольшим разъемом L-образной формы, который широко используется для подключения к материнским платам различных накопителей, включая оптические приводы, жесткие диски и твердотельные накопители. К этому разъему прилагается дополнительный, более длинный L-образный разъем, который подает питание на подключенное устройство.

Жесткие диски SATA доступны как в 3,5-дюймовом, так и в 2,5-дюймовом размерах, тогда как твердотельные накопители SATA обычно ограничены форм-фактором 2,5 дюйма. За прошедшие годы SATA претерпел несколько поколений разработок, из которых сегодня наиболее распространенным является SATA III, служащий стандартным интерфейсом для современных жестких дисков и обычных твердотельных накопителей.

С другой стороны, PCIe или PCI Express — это универсальный интерфейс, присутствующий на современных материнских платах, предлагающий разъемы различного размера для таких компонентов, как видеокарты , и порты меньшего размера для дополнительных карт, таких как порты Wi-Fi и USB. Пропускная способность PCIe может варьироваться от x1 для небольших и менее производительных соединений до x16 для более крупных соединений с более высокой доступной пропускной способностью.

Твердотельные накопители PCIe можно напрямую подключать к слотам PCIe, часто используя разъем типа NVM Express (NVMe). Размер этих дисков обычно составляет одну треть размера стандартной видеокарты. И интерфейсы SATA, и PCIe могут использовать разъем типа M.2, хотя диски PCIe более распространены в этом виде. Диски M.2 компактны и тонкие, ровно прилегают к материнской плате и не требуют дополнительного питания. Высокопроизводительные диски M.2 могут включать в себя распределители тепла и радиаторы для поддержания безопасной рабочей температуры.

Независимо от того, используют ли разъемы типа M.2 или NVMe, накопители PCIe могут поддерживать различные поколения PCI Express. Хотя PCIe 3.0 является наиболее распространенным, внедрение PCIe 4.0, как видно на материнских платах AMD x570, обеспечивает удвоенную пропускную способность (16 ГБ/с), что позволяет работать с более быстрыми и эффективными дисками.

Производительность

Каждый диск характеризуется своими показателями производительности, но форматы SATA и PCIe имеют свои ограничения производительности. Диски SATA III в первую очередь ограничены максимальной постоянной скоростью чтения и/или записи 6 Гбит/с, что эквивалентно примерно 550 МБ/с. Хотя жесткий диск SATA может не достичь таких скоростей, твердотельные накопители SATA III, такие как впечатляющий Samsung 860 Evo, могут с легкостью достичь этого порога в синтетических тестах.

Очень важно отметить, что лишь немногие диски достигают такой скорости в реальных сценариях, поскольку практическое использование может отличаться из-за различий в размерах и композиции файлов, влияющих на скорость чтения и записи. Твердотельные накопители M.2, использующие протокол SATA, придерживаются тех же ограничений скорости, что подчеркивает необходимость использования накопителя PCIe M.2, если желательны более высокие скорости.

Примечание. Лишь немногие накопители смогут достичь такой скорости в реальных условиях, поскольку это практический максимум, которого может достичь накопитель, а различия в размерах и составе файлов могут на практике повлиять на скорость чтения и записи.

Эти же скорости применимы к твердотельным накопителям M.2, использующим протокол SATA, поэтому обратите на это внимание при покупке диска M.2. Если вам нужна более высокая скорость, вам нужен диск PCIe M.2, а не диск SATA M.2.

Диски PCIe, независимо от того, используют ли они стандарт разъема M.2 или NVMe, обеспечивают повышенную скорость, но по-прежнему зависят от скорости микросхемы памяти на диске и поколения PCI-Express, для которого они разработаны. Диски PCIe 3.0 обычно имеют максимальную устойчивую скорость чтения/записи 3500 МБ/с, а диски PCIe 4.0 поднимают планку, обеспечивая типичную максимальную устойчивую скорость чтения/записи до 7000 МБ/с. Мы также получаем диски PCIe 5.0 следующего поколения, скорость которых превысит 10 000 МБ/с.

Однако эти скорости редко реализуются в реальных сценариях: диски PCIe 3.0 обычно достигают скорости устойчивого чтения около 2500 МБ/с в синтетическом тестировании, а самые продвинутые диски PCIe 4.0 обеспечивают устойчивую скорость чтения примерно 6500 МБ/с. Существуют исключительные случаи, когда диски, предназначенные для высокоскоростных центров обработки данных, могут обеспечивать скорость чтения, превышающую 7 ГБ/с, и устойчивую скорость записи 6 ГБ/с, хотя и по редкой и премиальной цене.

Дополнительные показатели производительности, такие как скорость случайного чтения и записи, демонстрируют меньшую разницу между дисками SATA и PCIe. Хотя диски PCIe могут обеспечивать произвольную скорость чтения/записи в три-пять раз выше, чем их аналоги с SATA, реальное улучшение часто приводит к более скромному увеличению в два-три раза, особенно при длительной передаче. При коротких трансферах разрыв в производительности значительно сокращается.

Ощутимая разница в ощущениях от этих типов накопителей во время использования во многом зависит от системных требований пользователя. Хотя быстрый диск NVMe или M.2 PCIe может незначительно ускорить загрузку игр и время загрузки Windows по сравнению с твердотельным накопителем SATA, заметная разница незначительна. Примечательно, что если частая передача больших файлов является частью рутины, несоответствие становится более заметным.

С практической точки зрения, скачок в реальной производительности более заметен при переходе с жесткого диска на твердотельный накопитель (даже с SATA на SATA), чем при переходе с твердотельного накопителя SATA на твердотельный накопитель PCIe.

Расходы

Из-за своих компактных размеров и более высокого потенциала производительности накопители PCIe, как правило, стоят дороже по сравнению с их аналогами SATA. Разница в цене не всегда значительна; например, разница между твердотельным накопителем Samsung 870 Evo SATA емкостью 500 ГБ и твердотельным накопителем Samsung 970 Evo PCIe M.2 емкостью 500 ГБ может составлять всего около 30 долларов США.

Однако некоторые приводы могут быть особенно дорогими. Например, накопитель Intel 905P емкостью 960 ГБ на базе Optane может превысить стоимость пяти средних накопителей PCIe емкостью 1 ТБ вместе взятых.