Что лучше: sata 3, m.2 или nvme? сравнение!

SATA Revision 3.0 (до 6 Гбит/с)

Официальный логотип SATA rev. 3.0

Спецификация SATA Revision 3.0 (SATA III или SATA 3.0) представлена в июле 2008 и предусматривает пропускную способность до 6 Гбит/с брутто (600 Мбайт/с нетто для данных с учётом 8b/10b кодирования). В числе улучшений SATA Revision 3.0, по сравнению с предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Также сохранена совместимость, как на уровне разъёмов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена.

SATA Revision 3.1

Новшества:

• mSATA (SATA для SSD-накопителей в мобильных устройствах), PCI Express Mini Card-подобный разъём, который электрически несовместим.
• Zero-power оптического привода: в режиме ожидания оптический привод SATA не потребляет энергию
• Queued TRIM Command улучшает производительность SSD-накопителей.
• Required Link Power Management снижает общее энергопотребление системы из нескольких устройств SATA.
• Hardware Control Features позволяет хост-идентификацию возможностей устройства.

SATA Revision 3.2

• SATA Express программно совместим с SATA, но в качестве несущего интерфейса используется PCI Express. Конструктивно представляет собой два рядом расположенных в длину SATA-порта, что позволяет использовать как накопители с интерфейсом SATA, так и непосредственно накопители, изначально поддерживающие SATA Express. Скорость передачи данных при этом достигает 8 Гбит/с в случае использования одного разъёма и 16 Гбит/с, в случае если задействованы оба разъёма SATA Express.
• Предполагается, что на замену SATA Express придет разъём , в котором предоставляется 4 линии PCI Express 3.0
• µSSD (micro SSD) — представляет собой BGA-интерфейс для подключения миниатюрных встроенных накопителей.

Что такое eSATA?

eSATA (External SATA) — интерфейс подключения внешних устройств, поддерживающий режим «горячей замены» (англ. Hot-plug). Был создан несколько позже SATA (в середине 2004). Основные особенности eSATA:

Разъёмы менее хрупкие и конструктивно рассчитаны на большее число подключений.Требует для подключения два провода: шину данных и кабель питания. В новых спецификациях планируется отказаться от отдельного кабеля питания для выносных eSATA-устройств.

Длина кабеля увеличена до 2 м. Средняя практическая скорость передачи данных выше, чем у USB или IEEE 1394. Существенно снижается нагрузка на центральный процессор. Уменьшены требования к сигнальным напряжениям по сравнению с SATA.

SATA2 или SATA Revision 2.x (до 3 Гбит/с)

Стандарт SATA/300 работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 2,4 Гбит/с (300 МБ/с). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы «NVIDIA». Часто стандарт SATA/300 называют SATA II или SATA 2.0. Теоретически устройства SATA/150 и SATA/300 должны быть совместимы (как контроллер SATA/300 с устройством SATA/150, так и контроллер SATA/150 с устройством SATA/300) за счёт поддержки согласования скоростей (в меньшую сторону), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы (например, на HDD фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).

eSATA

Официальный логотип eSATA

Разъёмы SATA (слева) и eSATA (справа)

eSATA (External SATA) — интерфейс подключения внешних устройств, поддерживающий режим «горячей замены». Был создан несколько позже SATA (в середине 2004).

Основные особенности

• Разъёмы — менее хрупкие, и конструктивно рассчитаны на большее число подключений, чем SATA, но физически несовместимы с обычными SATA, добавлено экранирование разъёма.
• Требует для подключения два провода: шину данных и кабель питания (в комбинированных USB/eSATA портах, eSATAp (англ.)русск., отдельный кабель питания для выносных eSATA-устройств был упразднён).
• Длина кабеля увеличена до 2 м (по сравнению с 1-метровым у SATA), для компенсации потерь изменены уровни сигналов (повышен уровень передачи и уменьшен уровень порога приемника).
• Средняя практическая скорость передачи данных выше, чем у USB 2.0 или IEEE 1394.
• Сигнально SATA и eSATA совместимы, но используют разные уровни сигнала.

Поддержка

Windows

Для поддержки режима горячей замены нужно включить в BIOS режим AHCI. В случае, если загрузочный диск Windows XP подключен к контроллеру, которому переключают режим с IDE на AHCI, Windows перестанет загружаться — активировать этот режим в BIOS возможно только до установки Windows. После включения режима в BIOS необходимо в начале установки Windows XP установить драйвер контроллера AHCI с дискеты «по методу F6».

Можно на установленную Windows XP без AHCI поставить AHCI-драйвер вручную (выбором inf-файла), после этого перезагрузиться в BIOS и выставить SATA mode режим во вкл. («ON»).

В Windows 7 и выше режим AHCI выбирается с помощью параметра реестра. Чтобы включить его, нужно в значении параметра «start» по адресу HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\services\msahci выставить значение 0 вместо 3 или 4. Затем перезагрузиться в BIOS и включить AHCI там.

Linux

Практически все дистрибутивы поддерживают eSATA без каких-либо настроек. Для поддержки ядро должно быть сконфигурировано с поддержкой AHCI.

Power Over eSATA (eSATAp)

Розетка eSATAp

Розетка eSATApd. Красные точки показывают расположение контактов 12В

Изначально eSATA передаёт только данные. Для питания должен использоваться отдельный кабель. В 2008 году Serial ATA International Organization заявила разработку нового вида eSATA гнезда, совмещающего гнездо eSATA с гнездом USB 2.0 Type A. Новый вид разъёма получил название Power Over eSATA (eSATAp). В 2009 году появилась первая продукция с использованием нового разъема. Данный разъём позволял при использовании кабеля Power Over eSATA подключать SATA накопители без каких-либо дополнительных переходников для питания накопителя.

Конструктивно разъем выполнен как комбинация гнезд USB 2.0 Type A и eSATA. Питание 5В подавалось с контактов разъема USB. Некоторым жёстким дискам требуется не только питание +5В, но и +12В. Потому позже разъему добавили дополнительные контакты с питанием 12В. Некоторые производители называют его eSATApd (то есть dual power).

Однако конструктив разъема так и остался никем не стандартизированным. И USB IF и Serial ATA International Organization не выпустили никаких нормативных документов, касающихся этого варианта разъема. Потому, несмотря на техническую совместимость гнезда eSATAp с ответными штекерами USB и eSATA формально он не является стандартным.

Is eSATA Even Useful?

While it may seem practical to keep external devices, the SATA connection doesn’t provide a device with power, many external drives don’t even reach the transfer speeds of SATA 3.0, plus many PC’s may require you to buy the port bracket (like this 2 port SATA to eSATA bracket) and install it, so why use it instead of USB? The SATA interface has been thoroughly improved over the years with many tweaks and protocols that improve how your storage devices work, as opposed to the jack of all trades USB, which has to manage a million other things aside from storage. Not only that, USB splits its 5 GB/s transfer speed over all the connectors, so if your PC has a decent amount of peripherals, that speed may be cut so short that it bottlenecks the data a faster external drive can send.

With slower external drives you may want the practicality of one USB cable instead of two since you won’t be able to reach the max speeds that either peripheral can handle, however, faster drives should be connected via eSATA in order to use their potential to the max.

Кабеля и разъемы

Для полноценной передачи данных через интерфейс SATA используются два кабеля.

Один, 7 контактный, непосредственно для передачи данных, и второй, 15 контактный, силовой, для подачи дополнительного напряжения.

При этом, 15 контактный, силовой кабель подключается к блоку питания, через обычный, 4-х контактный разъем выдающий два разных напряжения, 5 и 12 В.

Силовой кабель SATA выдает рабочее напряжение 3,3, 5 и 12 В, при силе тока в 4,5 А.

Ширина кабеля 2, 4 см.

Чтобы обеспечить плавный переход от АТА к SATA, в плане подключения питания, на некоторых моделях жестких дисков еще можно увидеть старые 4-х контактные разъемы.

Но как правило, современные винчестеры уже идут только с 15 контактным новым разъемом.

Кабель передачи данных Serial ATA можно подключать к винчестеру и системной плате даже при включенных последних, что нельзя было сделать в старом интерфейсе АТА.

Это достигается за счет того, что выводы заземления в районе контактов интерфейса сделаны немного длиннее, чем сигнальные и силовые.

Поэтому при подсоединении в первую очередь контактируют провода заземления, и только потом все остальные.

Тоже самое можно сказать и про силовой 15 контактный кабель.

Таблица, выводы разъема данных.

Таблица, силовой разъем Serial ATA.

Главные отличия

Разница между SATA 2 и SATA 3 состоит в следующем:

• возможность в передаче данных SATA 2 составляет 3 Гбит/с, а SATA 3 – 6 Гбит/с;
• SATA 3 для основного диска считается бесполезным, зато при работе с SSD обеспечить скоростную передачу сведений можно только при помощи этой версии;
• SATA 3 функционирует на высокой частоте и способна лучше управлять питанием.

Все производители добавляют к последним версиям поддержку только на основании совместимости с разрабатываемой материнской платой. Так, последующая разработка на практике оказывается вдвое быстрее предшествующей. Это и есть их основное отличие. Между тем, при подключении диска посредством любой версии можно быть уверенным, что он будет исправно функционировать на каждом компьютере.

Назад Далее

SATA Versions

Same as with all technology, the SATA interface has gone through a few iterations to fit modern standards. SATA has had 3 notable versions as of right now:

Aside from a few, minor differences, like NCQ (Native Command Queuing, introduced in SATA 2.0) that allows hard drives to go through commands faster, the main difference between SATA versions 2.0 and 3.0 is the data transfer speed they can provide. SATA 1.0 is as good as extinct these days, with no new computers using this connection, so there is nothing special to discuss in this cable aside from it kicking off the development of SATA altogether. All three connector and cable versions are compatible, making data speed difference between cables an issue we have addressed further in the article.

Basic SATA connectors are located inside the PC, thus letting you only connect internal storage devices. This is why eSATA (external-SATA) has become pretty popular. eSATA, aside from overall durability and better shielding from outside electromagnetic fields, is simply a regular SATA connector located on the backside of your PC, similar to VGA (display) or USB connectors. This allows external storage devices to be connected to your PC. The eSATA socket is basically connected to your SATA interface on your motherboard which is why the version of eSATA you can get (or already have) on your PC depends on the one your motherboard supports.

⇡#Kingston SSDNow mS200 120 Гбайт (SMS200S3/120G)

Если производитель хочет сделать SSD на платформе SandForce, то в подавляющем большинстве случаев он выберет контроллер LSI SandForce SF-2281. В случае с Kingston SSDNow mS200 был выбран другой контроллер — LSI SandForce SF-2241. Как и во всех контроллерах SandForce, в SF-2241 используется сжатие всей записываемой информации. Если данные хорошо поддаются сжатию, то скорость накопителя должна быть неплохой, в противном случае она катастрофически упадёт.

Рассматриваемая нами 120-Гбайт модель считается самой объёмной в линейке. Кроме неё, на рынке можно найти mSATA-накопители Kingston SSDNow mS200 объёмом 60 и 30 Гбайт.

Kingston SSDNow mS200 120 Гбайт (SMS200S3/120G)

Различия между LSI SandForce SF-2241 и SF-2281 заключаются в том, что 41-й контроллер поддерживает чипы MLC и SLC ёмкостью до 128 и 64 Гбит соответственно. Что же касается LSI SandForce SF-2281, то у него нет таких жестких ограничений — он умеет работать с микросхемами MLC и SLC ёмкостью до 512 и 128 Гбит. В общем, контроллеры SF-2241 и SF-2281 очень сильно похожи друг на друга.

Контроллер LSI SandForce SF-2241

На плате накопителя распаяно четыре микросхемы Flash-памяти с интерфейсом Toggle-Mode DDR 2.0, что очень необычно для контроллера SandForce — обычно в паре с ним используются микросхемы ONFi. Производитель памяти — Toshiba, все чипы сделаны по 19-нм техпроцессу. Если судить по маркировке корпусов чипов, в каждом из них содержится по два NAND-устройства и, как следствие, задействованы все восемь каналов контроллера (разве что SSD лишился преимуществ чередования NAND-устройств на каналах, которое было бы возможно, будь этих самых устройств в два раза больше). К сожалению, о количестве циклов перезаписи производитель ничего не сообщает. В Kingston заявляют, что устоявшаяся скорость записи должна составить 500 Мбайт/с, а чтения — 520 Мбайт/с. Скорость произвольного чтения и записи блоков по 4 Кбайт достигает 86 000 и 48 000 IOPS соответственно.

Память Kingston SSDNow mS200

Переходники SATA

Глядя на широкое разнообразие вариаций SATA и разных его модификаций, становится понятно, что для всего этого добра необходимо покупать переходники. Конечно, адаптеры нужны не всегда. Но есть устройства, которые имеют устаревший тип подключения и требуют соответствующего интерфейса.

Самым популярным адаптером считается SATA на IDE и наоборот. Поскольку IDE является устаревшей версией, то потребность в переходниках практически отпала. Раньше этот вопрос был актуален, поскольку многие устройства, и материнские платы в том числе, работали с ATA. Сейчас же все оборудование работает на разных ревизиях SATA (преимущественно на третьей), поэтому не требует адаптеров.

Вопрос о переходниках может быть актуальным в случае более современных интерфейсов. Так, некоторые пользователи ищут адаптер mSATA-M.2 или USB-SATA.

Другие разновидности SATA

Последовательный интерфейс доказал надежность, производительность и удобство эксплуатации. На его основе созданы специализированные интерфейсы, сохраняющие совместимость с родительским стандартом и предоставляющие дополнительные возможности. Существуют различные протоколы для твердотельных накопителей, из них наиболее популярны SATA 3, M.2, mSATA и NVMe.

Традиционный жесткий диск, используемый в ноутбуках и ПК, имеет вращающиеся пластины, на которые записывается информация. В SSD-накопителе нет движущихся деталей, а данные хранятся в полупроводниковых чипах даже после отключения питания. Для подключения внешних накопителей разработана версия протокола eSATA (external SATA) с раздельными шнурами питания и данных. Поддерживается «горячая замена» за счет более надежных разъемов и увеличенной длины кабеля.

Mini-SATA

Интерфейс mSATA используется в ноутбуках и соответствует спецификации SATA III (6 Гбит/с). Стандарт mini позволяет быстро подключать винчестеры с форм-фактором 2,5“, в т. ч. твердотельные диски SSD. С рынка mSATA вытесняется новым интерфейсом M.2.

Knowing Your Cables

All these different standards, connectors, and speeds may confuse you a bit but at least the part some people worry about the most when working with their SATA interface is rather simple. All internal SATA cables are not only compatible but are also the same across all versions(proven by a little experiment here). For example, you could use what is marked as SATA 1.0 cable with a SATA 3.0 device & motherboard and not lose any transfer speed, which basically means that “SATA III cable” is basically a marketing term to make it sound new and better.

This, however, doesn’t mean that ports of different SATA versions won’t cut down speeds. For example, a SATA 3.0 hard drive connected to a SATA 2.0 port, depending on what you use that hard drive for, may lose a pretty large amount of speed due to the bottleneck on your motherboards side.

So you can use whatever SATA cable you may already have to connect to your SATA port, but make sure your motherboard can handle the version of SATA that your chosen hard drive can – the hard drive’s SATA interface should be of equal or lower version than your PC’s. You can check what your motherboard’s version of SATA is in its manual.

eSATA, on the other hand, has its own connector to ensure signal shielding, better signal transferring, and durability outside of your PC casing, thus eSATA connection is not compatible with SATA. While the cable itself is different, the same principle as with SATA cables applies here too – there is no version to an eSATA cable, different “versions” of cables don’t affect your transfer speeds.

SATA doesn’t provide power to devices through its data cables (like USB does), which is why SATA drives often use 22-pin connectors. 22 is essentially the 7 pins that any SATA data cable has plus 15 pins that are used to supply power. Devices may also use a Molex connector for power – this is a white, more squarish connector with 4 big plugs. When it comes to external hard drives, many of them use USB ports for power. All 4 of these are easy to distinguish, as seen in the picture below.

IDE — Integrated Drive Electronics

Аббревиатура IDE, несомненно, известна большинству пользователей персональных компьютеров. Стандарт интерфейса для подключения жестких дисков IDE был разработан известной фирмой, производящей жесткие диски – Western Digital. Преимуществом IDE по сравнению  с другими существовавшими в то время интерфейсами, в частности,  интерфейсом Small Computers System Interface, а также стандартом ST-506, было отсутствие необходимости устанавливать контроллер жесткого диска на материнскую плату. Стандарт IDE подразумевал установку контроллера привода на корпус самого накопителя, а на материнской плате оставался лишь хост-адаптер интерфейса для подключения приводов IDE.

Интерфейс IDE на материнской плате

Данное нововведение позволило улучшить параметры работы накопителя IDE благодаря тому, что сократилось расстояние между контроллером и самим накопителем. Кроме того, установка контроллера IDE внутрь корпуса жесткого диска позволила несколько упростить как материнские платы, так и производство самих винчестеров, поскольку технология давала свободу производителям в плане оптимальной организации логики работы накопителя.

Новая технология первоначально получила название Integrated Drive Electronics (Встроенная в накопитель электроника). Впоследствии был разработан описывающий ее стандарт, названный ATA. Это название происходит от последней части названия семейства компьютеров  PC/AT посредством добавления слова Attachment.

Для подключения жесткого диска или другого устройства, например, накопителя для оптических дисков, поддерживающего технологию Integrated Drive Electronics, к материнской плате, используется специальный кабель IDE. Поскольку ATA относится к параллельным интерфейсам (поэтому его также называют Parallel ATA или PATA), то есть, интерфейсам, предусматривающим одновременную передачу данных  по нескольким линиям, то его кабель данных имеет большое количество проводников (обычно 40, а в последних версиях протокола имелась возможность использовать 80-жильный кабель).  Обычный кабель данных для данного стандарта имеет плоский и широкий вид, но встречаются и кабели круглого сечения. Кабель питания для накопителей Parallel ATA имеет 4-контактный разъем и подсоединен к блоку питания компьютера.

Ниже приведены примеры кабеля IDE и круглого шнура данных PATA:

Внешний вид интерфейсного кабеля: cлева — плоский, справа в круглой оплетке — PATA или IDE.

Благодаря сравнительной дешевизне накопителей Parallel ATA, простоте реализации интерфейса на материнской плате, а также простоте установки и конфигурации устройств PATA для пользователя, накопители типа Integrated Drive Electronics на длительное время вытеснили с рынка винчестеров для персональных компьютеров бюджетного уровня устройства других типов интерфейса.

Однако стандарт PATA имеет и ряд недостатков. Прежде всего, это ограничение по длине, которую может иметь кабель данных Parallel ATA – не более 0,5 м. Кроме того, параллельная организация интерфейса накладывает ряд ограничений на максимальную скорость передачи данных. Не поддерживает стандарт PATA и многие расширенные возможности, которые имеются у других типов интерфейсов, например, горячее подключение устройств.

SATA 2

Интерфейс обмена данными второго поколения позволяет получить высокие скорости передачи информации. Скорость, по сравнению с SATA 1, выше в 2 раза и составляет 2,4 Гбит/с. Даже сейчас этого вполне достаточно для комфортной работы на компьютере. Он имеет обратную совместимость с интерфейсом первого поколения, что позволяет подключать накопители с нужной информацией к устаревшему интерфейсу. Однако скорость передачи будет снижена до максимально допустимой на устаревшем поколении. Тем не менее сама возможность совместного использования разных поколений не может не радовать.
Начиная со второго поколения в устройства начали внедрять технологию для увеличения быстродействия, которая называется NCQ. Она позволяет устройствам обрабатывать большое количество единовременных запросов и автоматически устанавливать приоритет их обработки, что делает производительность заметно выше. Открытие различных файлов, одновременная обработка информации из нескольких источников и параллельная работа нескольких ресурсоемких программ – все это происходит с повышенной скоростью, благодаря этой технологии.

SATA 3 против M.2 против NVMe — в чем разница?

Как выясняется, технология, используемая для чтения и записи данных с SSD, настолько быстра, что ограничивающий фактор фактически сводится к способу, которым накопитель передает данные на ПК.

Существует два различных метода чтения твердотельных накопителей на ПК: SATA 3 и NVMe.

Соединения SATA 3 выполняются путем подключения кабеля для передачи данных и кабеля питания непосредственно к материнской плате и самому твердотельному диску.

Соединение NVMe, с другой стороны, позволяет твердотельному диску считывать данные прямо из слота PCI-E прямо на материнской плате. Привод потребляет энергию непосредственно через материнскую плату

Что еще более важно, накопитель NVMe будет также передавать данные через материнскую плату с большей скоростью, чем SATA 3

Почему ты спрашиваешь? Проще говоря, NVMe может ставить в очередь больше данных за счет доступа к большему количеству линий PCI-E.

Каналы PCI-E — это, по сути, линии данных на материнской плате. Их количество ограничено, и разные порты и слоты на материнской плате имеют определенные полосы. На типичной более новой материнской плате вы увидите слоты разных размеров, соответствующие количеству доступных линий PCI-E (x1, x2, x4, x16 и т.д.).

Конечный результат заключается в том, что благодаря большему количеству линий PCI-E и прямому потенциалу чтения / записи PCI-E, диски NVMe обычно намного быстрее, чем твердотельные накопители SATA.

Тем не менее, повышение производительности действительно наблюдается только для последовательных скоростей чтения/записи. Или, проще говоря, для перемещения больших файлов.

Поскольку истинный потенциал скорости чтения/записи NVMe достигается только при использовании более крупных файлов, различия могут быть не такими заметными для игр и повседневных задач.

Таким образом, для времени загрузки и игр NVMe не будет иметь большого значения. Для видеомонтажа и редактирования фотографий накопители NVMe могут предложить гораздо лучшие результаты.

Ниже мы рассмотрим типичные скорости чтения/записи жесткого диска, SATA 3 SSD и NVMe SSD для больших файлов.

• Жесткий диск 7200 об / мин — средняя скорость чтения/записи 80-160 МБ/с
• SATA 3 SSD — скорость чтения/записи до 550 МБ/с
• NVME SSD — скорость чтения/записи до 3500 МБ/с

Итоги

Разница между двумя поколениями интерфейса SATA имеется, причем очень значительная. Производительность увеличивается в несколько раз, но при условии использования твердотельных накопителей (SSD), которые становятся очень популярными в современном мире. Экономичность третьего поколения также заметно выше. Однако стоит отметить, что при использовании жестких дисков (HDD) с SATA 3 особого прироста производительности, по сравнению с SATA 2, однозначно не будет. Таким образом, SATA третьего поколения можно связать исключительно с твердотельными накопителями, которые позволяют реализовать весь потенциал интерфейса.