So sánh công nghệ ổ cứng SSD: NVMe khác với SATA như thế nào?

Ổ cứng NVMe là một xu hướng quan trọng trong lưu trữ máy tính hiện nay, hiển nhiên là vì những ưu điểm mà chúng mang lại. Ổ cứng SSD NVMe không chỉ bỏ xa các ổ cứng HDD tiêu chuẩn 3.5in và 2.5in truyền thống, mà nó còn vượt xa các ổ SSD thế hệ cũ dựa trên chuẩn SATA.

NVMe so với SATA III

Ví dụ, Samsung 860 Pro 1 TB, ổ SSD 2,5 inch với tốc độ đọc tuần tự tối đa là 560 MegaBytes mỗi giây (MB/s). Mẫu kế nhiệm của nó, 960 Pro NVMe, nhanh hơn gấp sáu lần, với tốc độ tối đa 3.500 MB/s!

Điều này là do các ổ đĩa trước khi có NVMe được kết nối với PC thông qua chuẩn SATA III, phiên bản thứ ba của giao diện bus máy tính Serial ATA. Trong khi đó, NVMe là giao diện host controller cho các ổ SSD thế hệ mới, cao cấp hơn.

SATA III và NVMe là những thuật ngữ được sử dụng phổ biến nhất để phân biệt giữa các ổ đĩa thế hệ trước và những ổ NVMe thế hệ mới nóng bỏng mà mọi người muốn sở hữu. Tuy nhiên, NVMe không phải là loại công nghệ tương tự như SATA III.

Chúng ta sẽ tìm hiểu lý do tại sao chúng ta sử dụng các thuật ngữ “SATA III” và “NVMe” để so sánh các công nghệ này.

SATA III là gì?

Cáp SATA III

Năm 2000, SATA được giới thiệu để thay thế cho tiêu chuẩn Parallel ATA đi trước nó. SATA cung cấp các kết nối tốc độ cao hơn, nghĩa là hiệu suất được cải thiện rất nhiều so với thế hệ tiền nhiệm của nó. SATA III tung ra 8 năm sau đó với tốc độ truyền tối đa 600 MB/s.

Các thiết bị SATA III sử dụng một loại connector riêng để cắm vào máy tính xách tay và một loại cáp riêng để kết nối với bo mạch chủ desktop PC.

Khi một ổ đĩa được kết nối với hệ thống máy tính thông qua SATA III, công việc chỉ hoàn thành một nửa. Để ổ đĩa thực sự nói chuyện với hệ thống, nó cần một giao diện điều khiển máy chủ (host controller). Công việc đó thuộc về AHCI, đây là cách phổ biến nhất để các ổ đĩa SATA III nói chuyện với hệ thống máy tính.

Trong nhiều năm, SATA III và AHCI đã hoạt động đáng kinh ngạc, kể cả trong những ngày đầu của SSD. Tuy nhiên, AHCI đã được tối ưu hóa cho các ổ quay cơ học có độ trễ cao, chứ không phải cho loại có độ trễ thấp, “non-volatile” như SSD, chuyên gia của Kingston giải thích.

Các ổ đĩa thể rắn trở nên quá nhanh, cuối cùng chúng đã bão hòa kết nối SATA III. SATA III và AHCI đơn giản không thể cung cấp đủ băng thông cho các ổ SSD ngày càng được tối ưu về tốc độ.

Với tốc độ của ổ đĩa và khả năng liên tục được nâng cao, việc tìm kiếm được tập trung cho một giải pháp thay thế tốt hơn. Và may mắn thay nó đã được sử dụng trong hệ thống PC.

PCIe là gì?

PCIe là một giao diện phần cứng khác. Nó được biết đến nhiều nhất là cách khe cắm card đồ họa vào máy tính để bàn, nhưng nó cũng được sử dụng cho card âm thanh, card mở rộng Thunderbolt và ổ đĩa M.2,…

Một bo mạch chủ Gigabyte hiển thị các khe cắm PCIe

Nếu bạn nhìn vào bo mạch chủ (xem bên trên), bạn có thể dễ dàng thấy vị trí của các khe cắm PCIe. Chúng chủ yếu có các biến thể x16, x8, x4 và x1. Những con số này cho biết có bao nhiêu làn (lane) truyền dữ liệu mà một khe có. Số lane càng nhiều, bạn càng có thể di chuyển nhiều dữ liệu bất kỳ lúc nào, đó là lý do tại sao các card đồ họa sử dụng các khe x16.

Ngoài ra còn có một khe M.2 trong hình trên, ngay dưới khe x16 trên cùng. Các vị trí M.2 có thể sử dụng tối đa bốn làn, do đó, chúng là x4.

Các khe cắm PCIe chính trong bất kỳ máy tính nào đều có các làn được kết nối với CPU để có hiệu suất tốt nhất có thể. Phần còn lại của các khe PCIe kết nối với chipset . Điều này cũng hỗ trợ kết nối khá nhanh với CPU, nhưng không nhanh bằng các kết nối trực tiếp.

Hiện tại, có hai thế hệ PCIe đang được sử dụng: 3.0 (phổ biến nhất) và 4.0 . Vào giữa năm 2019, PCIe 4.0 hoàn toàn mới và chỉ được hỗ trợ trên bộ xử lý Ryzen 3000 của AMD và bo mạch chủ X570 . Phiên bản 4, như bạn mong đợi, có tốc độ nhanh hơn.

Tuy nhiên, hầu hết các thành phần vẫn chưa bão hòa băng thông tối đa của PCIe 3.0. Vì vậy, trong khi PCIe 4.0 rất ấn tượng, nó vẫn chưa cần thiết cho các máy tính hiện đại.

NVMe thông qua PCIe

PCIe, giống như SATA III; cả hai đều được sử dụng để kết nối các thành phần riêng lẻ với một hệ thống máy tính. Giống như SATA III cần AHCI trước khi ổ cứng hoặc SSD có thể giao tiếp với hệ thống máy tính, các ổ đĩa dựa trên PCIe dựa vào bộ điều khiển máy chủ, được gọi là bộ nhớ nhanh không biến động (NVMe).

Nhưng tại sao chúng ta không nói về ổ đĩa SATA III so với PCIe hoặc AHCI so với NVMe?

Lý do là khá đơn giản. Chúng tôi luôn gọi các ổ đĩa là dựa trên SATA, như SATA, SATA II và SATA III, không có gì ngạc nhiên ở đó.

Khi các nhà sản xuất ổ đĩa bắt đầu tạo ổ đĩa PCIe , có một khoảng thời gian ngắn chúng tôi đã nói về SSD PCIe.

Tuy nhiên, ngành công nghiệp không có bất kỳ tiêu chuẩn nào để thống nhất như đã làm với các ổ đĩa SATA. Thay vào đó, như Western Digital giải thích, các công ty đã sử dụng AHCI và xây dựng trình điều khiển và firmware riêng để chạy các ổ đĩa đó.

Đó là một mớ hỗn độn và AHCI vẫn chưa đủ tốt. Như Kingston giải thích với chúng tôi, mọi người cũng gặp khó khăn hơn khi chấp nhận các ổ đĩa nhanh hơn SATA thay vì trải nghiệm plug-and-play, họ cũng phải cài đặt trình điều khiển đặc biệt.

Cuối cùng, ngành công nghiệp đã thống nhất xung quanh tiêu chuẩn mà hiện giờ nó đã trở thành NVMe và thay thế cho AHCI. Tiêu chuẩn mới tốt hơn rất nhiều, thật hợp lý khi bắt đầu nói về NVMe. Và phần còn lại, như người ta nói, chỉ còn là lịch sử.

NVMe được xây dựng với các ổ SSD dựa trên PCIe hiện đại. Các ổ NVMe có thể chấp nhận nhiều lệnh hơn cùng một lúc so với ổ cứng SSD hoặc ổ đĩa cơ học trên SATA III. Vì thế, kết hợp với độ trễ thấp hơn, giúp ổ NVMe nhanh hơn và phản hồi nhanh hơn.

Ổ đĩa NVMe trông như thế nào?

Ổ SSD Samsung M.2

Nếu bạn đi mua một ổ đĩa dựa trên NVMe ngay hôm nay, thứ bạn muốn chỉ là như một chiếc kẹo cao su M.2.  M.2 thể hiện form-factor của ổ đĩa, cho thấy chúng trông như thế nào. Ổ đĩa M.2 thường có dung lượng lưu trữ lên tới khoảng 1 TB, nhưng chúng đủ nhỏ để giữ giữa ngón tay cái và ngón trỏ của bạn.

Các ổ M.2 kết nối với các khe PCIe M.2 đặc biệt hỗ trợ tối đa bốn lanetruyền dữ liệu. Các ổ đĩa này thường dựa trên NVMe, nhưng bạn cũng có thể tìm thấy các ổ M.2 sử dụng SATA III, chỉ cần đọc kỹ bao bì.

M.2 dựa trên SATA III không phải là tất cả những gì phổ biến ngày nay, nhưng chúng vẫn tồn tại. Một số ví dụ phổ biến là WD Blue 3D NAND và Samsung 860 Evo.

Bạn có cần quay lưng ngay với ổ đĩa SATA III không?

Mặc dù NVMe rất tuyệt vời, nhưng không có lý do gì để từ bỏ các ổ đĩa SATA III ngay lập tức. Mặc dù có những hạn chế của SATA III, nó vẫn là một lựa chọn tốt cho hệ thống lưu trữ thứ cấp.

Ví dụ, bất cứ ai xây dựng một PC mới, sẽ sử dụng tốt ổ đĩa M.2 NVMe cho ổ đĩa khởi động và bộ lưu trữ chính của mình. Sau đó, anh ta có thể thêm một ổ cứng rẻ hơn hoặc ổ SSD 2,5 inch với dung lượng lớn hơn như bộ nhớ thứ cấp.

Nó có thể là một ý tưởng tốt để có tất cả lưu trữ của bạn chạy trên PCIe. Tuy nhiên, ngay bây giờ, các ổ NVMe bị giới hạn trong khoảng 2 TB. Dung lượng cao hơn thì chi phí quá cao. Ổ đĩa NVMe 1 TB, M.2 có mức giá khoảng 100 USD (tương đương với chi phí cho ổ cứng SATA III với khả năng lưu trữ 2 TB).

Giá, tất nhiên, có thể thay đổi khi chúng tôi nhận được ổ đĩa M.2 dung lượng cao hơn. Kingston cho biết chúng ta có thể thấy các ổ M.2 có dung lượng 4 và 8 TB vào khoảng đầu năm 2021.

Cho đến lúc đó, sự kết hợp của M.2 với SSD thứ cấp và ổ cứng HDD cơ học là lựa chọn tốt nhất.

Ý tưởng tương tự áp dụng cho máy tính xách tay. Nếu bạn đang mua bộ máy mới, hãy tìm một thiết bị có bộ lưu trữ flash NVMe, và khay 2,5inch dự phòng cho ổ cứng HDD hoặc SATA III SSD.

Tuy nhiên, không phải tất cả các ổ NVMe đều được tạo ra như nhau. Bạn cần chắc chắn phải đọc qua các nhận xét về ổ đĩa định mua của bạn trước khi quyết định giải ngân.

Liên hệ tác giả