NVMe دربرابر SATA؛ کدام نوع SSD برای شما مناسب‌تر است؟

درحال‌حاضر انواع متعددی از حافظه‌های SSD در بازار وجود دارند که از مشهورترین آن‌ها می‌توان به SATA 3 و NVMe اشاره کرد. اگر قصد خرید حافظه‌ی SSD برای کامپیوتر شخصی یا سرورهای خود را داشته باشید، قطعا با این اصطلاحات آشنا شده‌اید. همه‌ی کاربران از جزئیات و تفاوت‌های فنی انواع حافظه‌ی SSD اطلاع ندارند. در این مطلب زومیت تلاش می‌کنیم تا شباهت‌ها و تفاوت‌های انواع حافظه‌ی SSD خصوصا SATA و NVMe را مقایسه کنیم. پیش از هر چیز توصیه می‌کنیم مطلب کامل راهنمای خرید SSD و هارددیسک را مطالعه کنید.

در ابتدای مقاله اشاره‌ای به کلیت مفهوم SSD و دلیل محبوبیت آن در میان تولیدکننده‌های کامپیوتر شخصی و لپ تاپ خواهیم داشت. در سال‌های اخیر، تمامی تولیدکننده‌ها تلاش کرده‌اند تا به‌جای هارد درایوهای سنتی مکانیکی، از درایوهای SSD استفاده کنند و مصرف‌کننده‌ها نیز پیش‌ازپیش به این حافظه‌های پرسرعت علاقه‌مند شده‌اند. درواقع هارد درایوهای سنتی به‌خاطر قطعات متحرک، محدودیت‌های زیادی داشتند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به سرعت پایین اشاره کرد.

هارددرایوهای سنتی، عملکردی شبیه به دستگاه‌های ضبط و پخش کاست داشتند. در آن دستگاه‌ها شاهد یک دیسک متحرک به‌همراه یک لنز در بخش هدر هستیم که اطلاعات را در زمان گردش دیسک از روی آن می‌خواند. همان بخش هدر، عملیات نوشتن روی دیسک را نیز انجام می‌دهد.

هارد دیسک‌های سنتی (HDD) از صفحات چرخان مغناطیسی برای ذخیره داده استفاده می‌کردند

سرعت خواندن و نوشتن هاردهای سنتی، به سرعت گردش دیسک اصلی آن‌ها (7,200RPM، 5,400 RPM و غیره) ارتباط دارد. به‌خاطر همین وابستگی، سرعت خواندن و نوشتن داده در HDD محدود می‌شود. به‌علاوه، زمان انتظار برای حرکت کردن هدر نیز باعث ایجاد تأخیر در فرایندهای نوشتن و خواندن می‌شود. همه‌ی این موارد، باعث شدند تا حافظه‌های ذخیره‌سازی سریع‌تر موسوم به SSD متولد شوند.

SSD مخفف Solid State Drive به‌معنای درایو حالت جامد است و در دسته‌ی حافظه‌های ذخیره‌سازی بدون قطعات متحرک جای می‌گیرد. SSDها از تراشه‌های نیمه‌هادی برای نوشتن و دسترسی به حافظه بهره می‌برند. SSD آرایه‌ای عظیم از قطعات نیمه‌هادی دارد که در حالت شارژ یا دشارژ هستند. کامپیوتر، حالت مذکور را به‌‌صورت صفر و یک خوانده و به اطلاعات قابل فهم تبدیل می‌کند. نکته‌ی جذاب در حافظه‌های SSD این است که سلول‌ها وضعیت شارژ و دشارژ خود را پس از خاموش شدن دستگاه نیز حفظ می‌کنند و درنتیجه اطلاعات از بین نمی‌رود.

کامپیوترهای مجهز به حافظه‌های SSD به‌لطف فناوری فلش به‌کاررفته در آن‌ها توانایی خواندن و نوشتن اطلاعات را با سرعتی بسیار بیشتر دارند. همان‌طور که در ابتدای مقاله گفته شد، امروز انواع متعددی از حافظه‌های مذکور در بازار وجود دارد که SATA 3 و NVMe از مشهورترین آن‌ها هستند. این درایوها از آرایه‌های مشابه نیمه‌هادی بهره می‌برند که در بالا توضیح دادیم؛ اما ظرفیت‌ها و توانایی‌های آن‌ها با هم تفاوت دارد.

نمونه SSD در فرم‌فاکتور ۲.۵ اینچی با رابط SATA

بسیاری از SSDها به‌قدری سریع هستند که تنها عامل محدودکننده‌ی سرعت آن‌ها، شیوه‌ی اتصال به کامپیوتر است. کامپیوترهای شخصی (رومیزی و لپ تاپ) از دو نوع اتصال برای ارتباط درایو ذخیره‌سازی با قطعات دیگر بهره می‌برند: SATA 3 و NVMe.

اتصال‌های SATA 3 ترکیب دوگانه‌ای از کابل داده و برق را از SSD به مادربرد کامپیوتر شامل می‌شوند. پروتکل Serial ATA‌ یا SATA ارزان‌ترین و مرسوم‌ترین رابط SSD در صنعت محسوب می‌شود. ازطرفی حتی جدیدترین نسل این پروتکل نیز عمری بیش از ۱۰ سال دارد و سرعت انتقال آن حداکثر به ۶ گیگابیت‌برثانیه می‌رسد. ساتا از پروتکل قدیمی Advanced Host Controller Interface یا AHCI برای اتصال زیرسیستم‌‌‌های حافظه/پردازنده‌ی مرکزی بهره می‌برد. پروتکل AHCI ابتدا برای درایوهای مجهز به قطعات متحرک (HDD) توسعه یافت و در راهکارهای سریع‌تر، محدودیت‌هایی دارد. ازطرفی SATA محدودیت‌های مقیاس‌پذیری هم دارد و در کاربردهای سروری با محدودیت استفاده‌ از حداکثر ۶ دستگاه SATA، آن‌چنان مناسب نیست.

خطوط یا لین‌های PCI-E، خطوط انتقال داده در مادربرد هستند. در تعداد این مسیرها، محدودیت‌هایی وجود دارد و پورت‌ها و درگاه‌های متنوع، خطوط متنوعی دراختیار دارند. در مادربردهای مرسوم جدید بسته به نوع قطعه‌‌ای که قرار است به آن متصل شود شاهد درگاه‌هایی مانند x1, x2, x4, x16 هستیم؛ درگاه تعبیه شده در مادربردها برای حافظه‌های با فرم‌فکتور M.2 عموما در مادربردهای جدید از نوع x4 و سازگار با نسل سوم PCIe هستند که حداکثر سرعت انتقال داده‌ی اسمی ۳.۹۴ گیگابایت بر ثانیه را به ارمغان می‌آورد. ممکن است درگاه شما از نوع x2 باشد پس حتما برای استفاده‌ی حداکثری از توانایی حافظه‌ی خود باید به این مسئله توجه کنید.

برای درک بهتر تفاوت انتقال داده توسط درگاه‌های مبتنی بر PCIe و SATA به این مثال توجه کنید؛ خودرو را به‌عنوان اطلاعات در نظر بگیرید که قرار است از یک مبدا به یک مقصد برسند؛ درگاه ساتا همانند یک خیابان با یک مسیر عبود خودرو، درگاه‌های مبتنی بر PCIe نیز همانند آزادراهی برای این خوردها محسوب می‌شوند. SATA همانند آنچه در بررسی حافظه‌های سری ۸۶۰ سامسونگ اشاره کردیم محدودکننده‌ی پتانسیل‌های این حافظه‌ها بودند به این معنی که NAND‌ها و کنترلر توان بیشتری از آنچه در عمل ارائه می‌کنند دارند. 

نکته‌ی مهم این است که استفاده از پتانسیل یک قطعه به کاربری وابستگی مستقیم دارد؛ به این معنی که ممکن است کاربری شما ساده‌تر از آن باشد که پیوسته به انتقال داده با سرعت بالا نیاز داشته باشید؛ برای مثال در تست‌های انجام شده توسط زومیت در بررسی حافظه‌ها مشاهده کردیم در زمان لودینگ بازی‌ها تفاوت بین نمونه‌های SATA و NVMe چندان فاحش نیست که قیمت را توجیه کند. در طرف مقابل برتری سرعت NVMe در کاربردهایی همچون ویرایش ویدئوها و تصاویر حجیم ممکن است ملموس‌تر باشد. فهرست زیر، تفاوت انواع حافظه را در سرعت خواندن/نوشتن نشان می‌دهد:

• هارد درایو 7,200RPM: میانگین سرعت خواندن/نوشتن ۸۰ تا ۱۶۰ مگابایت‌برثانیه
• SATA 3 SSD: سرعت خواندن/نوشتن تا حداکثر ۵۵۰ مگابایت‌برثانیه
• NVMe SSD: سرعت خواندن/نوشتن تا حداکثر ۳،۵۰۰ مگابایت‌برثانیه

در مقایسه‌ی بالا، دو روش یا پروتکل برای خواندن و نوشتن داده را در SSD مقایسه کردیم. یکی از آن‌ها از خطوط PCIe استفاده می‌کند و دیگری با ارتباط کابلی به مادربرد متصل می‌شود. اصطلاح دیگری در دنیای درایوهای حالت جامد وجود دارد که به‌نام M.2 شناخته می‌شود. این اصطلاح، عبارتی برای توضیح فرم‌فاکتور فیزیکی درایو است. درایو‌های M.2 انواع نازکی از درایوهای SSD هستند که در تصویر زیر نمونه‌ای از آن‌ها را مشاهده می‌کنید. درواقع آن‌ها پروتکل جدیدی به فهرست اضافه نمی‌کنند و انواع درایوهای M.2 با اتصال SATA یا NVMe در بازار وجود دارد.

تصویر بالا نمونه‌ای از حافظه‌ی M.2 مبتنی بر SATA است و تصویر زیر نیز یک درایو SSD از نوع NVMe را نشان می‌دهد.

درایوهای M.2 لزوما سریع‌تر از درایوهای دیگر نیستند. ازطرفی آن‌ها اغلب به‌خاطر فرم‌فاکتور نازک‌تر از پروتکل NVMe بهره می‌برند که ذاتا اتصالی سریع‌تر به‌همراه دارد. درنهایت مصرف‌کننده در زمان خرید درایو M.2 باید به پروتکل اتصال آن نیز دقت کند. همان‌طور که در تصویر نیز مشاهده می‌کنید حافظه‌های M.2 مبتنی بر SATA عموما دو زبانه‌ی ۵ و ۶ پینی در دو طرف زبانه‌ی اصلی دارد اما حافظه‌ی مبتنی بر PCIe یک زبانه‌ی ۵ پینی درکنار یک زبانه‌ی بزرگ و اصلی دارد. 

پیش از این در زومیت به‌تفصیل به معرفی حافظه‌های NVMe و انواع آن پرداخته و برای بررسی تفاوت عملکرد انواع مختلف، بنچمارک‌های متعددی اجرا کرده بودیم. نتایجی که در جدول زیر مشاهده می‌کنید به‌خوبی تفاوت دو نوع NVMe در کلاس‌های مختلف، تفاوت SATA و NVMe و تفاوت بین هارددیسک‌ها و حافظه‌های SSD را مشخص می‌کنند.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید، SSD‌های NVMe سرعت بسیار بیشتری در تست‌های زومیت نسبت به نمونه‌های SATA داشتند. البته ممکن است محصولاتی از هر سه نوع حافظه وجود داشته باشند که عملکردی بهتر یا پایین‌تر از سطح گفته‌شده داشته باشند، اما مقادیر ذکرشده در جدول‌های فوق به‌صورت میانگین درنظر گرفته شده است.

*تمامی بنچمارک‌های ذکرشده در این جدول با نرم‌افزار HD Tune Pro و توسط زومیت اجرا کرده است.

اگر به‌عنوان مصرف‌کننده به‌دنبال ارتقا ذخیره‌سازی کامپیوتر شخصی از هارد درایوهای سنتی هستید، هر دو پروتکل NVMe و SATA 3 بهبود سرعت قابل‌توجهی را به‌همراه خواهند داشت. ازطرفی درایوهای NVMe قیمت بالاتری دارند و باتوجه‌به گران‌تر بودن ذاتی درایوهای SSD، انتخاب آن‌ها نیاز به بررسی عمیق‌تر کاربرد نهایی دارد. همان‌طور که گفته شد، درایو NVMe برای انتقال فایل‌های حجیم کارایی بالایی دارد. اگر چنین کارایی از درایو ذخیره‌سازی کامپیوتر خود نیاز ندارید، خرید انواع SATA 3 مقرون‌به‌صرفه‌تر خواهد بود چون با قیمت برابر، حافظه‌ی ذخیره‌سازی بیشتری را ارائه می‌کنند.

در کاربری‌های گیمینگ، درایوهای SATA 3 و NVMe کارایی تقریبا یکسانی نشان می‌دهند؛ از این رو اگر کاربری اصلی شما بازی است احتمالا نمونه‌های SATA جوابگو باشند. در زمان نگارش این مقاله قیمت حافظه‌های NVMe تقریبا ۵۰ درصد گران‌تر از نمونه‌های SATA است ولی باتوجه‌به روند شرکت‌ها در توجه بیشتر به نمونه‌‌های NVMe و تجهیز لپ‌تاپ‌ها و مادربردهای جدید به درگاه‌های M.2 با پشتیبانی NVMe احتمالا شاهد نزدیک‌تر شدن قیمت این دو نوع محصول خواهیم بود.

• آیا تمام حافظه‌های M.2 سریع هستند؟ارتباطی بین سرعت و فرم‌فکتور فیزیکی M.2 وجود ندارد؛ تفاوت سرعت به SATA و NVMe حافظه‌ی M.2 بستگی دارد. 
• تفاوت سرعت انتقال اطلاعات در PCIe x2 و PCIe x4 چه میزان است؟x2 حداکثر سرعت نامی ۱.۹۶۹ گیگابایت بر ثانیه و x4 حداکثر ۳.۹۴ گیگابایت بر ثانیه را ارائه می‌دهد؛ حتما پیش از خرید حافظه به نوع درگاه مادربرد و حافظه‌‌ای که خریداری می‌کنید توجه داشته باشید.
• آیا از ظاهر درگاه امکان تشخیص SATA یا PCIe بودن حافظه وجود دارد؟بله. ازطریق شمارش تعداد پین‌های درگاه یا حافظه (مطابق تصویر مقاله) امکان تشخیص وجود دارد.
• آیا ممکن است درگاه حافظه SSD کامپیوتر شما از نوع x4 نباشد؟بله. برخی از مادربردها به دلیل محدودیت‌هایشان درگاه حافظه‌های M.2 با x2 (دو لین) دارند؛ به این معنی که احتمالا سرعت انتقال داده‌ی شما نصف میزان اعلامی توسط شرکت یا بنچمارک‌ها خواهد بود.اگر به‌دنبال خرید SSD هستید، ازطریق بخش محصولات زومیت و با مقایسه قیمت SSD ای دیتا، SSD وسترن، SSD سامسونگ و دیگر برندهای معتبر با یکدیگر می‌توانید به‌راحتی ارزان‌ترین فروشنده‌ی معتبر محصول موردنظر خود را یافته و از آن خرید کنید.