SATA vs. PCIe: Der wichtige Unterschied, den Sie kennen müssen

In der sich ständig weiterentwickelnden Landschaft der Computerhardware spielen Speicherschnittstellen eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Geschwindigkeit, Effizienz und Gesamtleistung von Speichergeräten. Zwei Hauptkonkurrenten in diesem Bereich sind SATA (Serial ATA) und PCIe (Peripheral Component Interconnect Express). Für Benutzer, die fundierte Entscheidungen über ihre Speicherlösungen treffen möchten, ist es wichtig, die Unterschiede, Vorteile und Einschränkungen dieser Schnittstellen zu verstehen.

So unterscheiden Sie die beiden Speicheroptionen nach Größe, Geschwindigkeit, Leistung und Kosten.

Stecker und Größe

Während SATA und PCIe häufig mit den von ihnen unterstützten Laufwerken in Verbindung gebracht werden, ist es wichtig zu wissen, dass sich diese Begriffe auf die Schnittstellentechnologien selbst beziehen. SATA zeichnet sich durch einen kleinen L-förmigen Anschluss aus, der häufig zum Anschluss verschiedener Laufwerke, einschließlich optischer Laufwerke, Festplatten und SSDs, an Motherboards verwendet wird. Dieser Anschluss wird von einem sekundären, längeren L-förmigen Anschluss begleitet, der das angeschlossene Gerät mit Strom versorgt.

SATA-Festplatten sind sowohl in den Größen 3,5 Zoll als auch 2,5 Zoll erhältlich, während SATA-SSDs normalerweise auf den 2,5-Zoll-Formfaktor beschränkt sind. Im Laufe der Jahre hat SATA mehrere Generationen der Entwicklung durchlaufen, wobei SATA III heute am weitesten verbreitet ist und als Standardschnittstelle für moderne Festplatten und Mainstream-SSDs dient.

Andererseits ist PCIe oder PCI Express eine vielseitige Schnittstelle, die auf modernen Motherboards zu finden ist und Sockel unterschiedlicher Größe für Komponenten wie Grafikkarten und kleinere Anschlüsse für Zusatzkarten wie WLAN und USB-Anschlüsse bietet. Die Bandbreite von PCIe kann variieren und reicht von x1 für kleinere und weniger leistungsfähige Verbindungen bis zu x16 für größere Verbindungen mit höherer verfügbarer Bandbreite.

PCIe-SSDs können direkt in PCIe-Steckplätze eingesteckt werden, häufig unter Verwendung des NVM Express (NVMe)-Anschlusstyps. Diese Laufwerke sind normalerweise nur ein Drittel so groß wie eine Standard-Grafikkarte. Sowohl SATA- als auch PCIe-Schnittstellen können den M.2-Anschlusstyp verwenden, obwohl PCIe-Laufwerke in dieser Form häufiger vorkommen. M.2-Laufwerke sind kompakt und schlank und liegen flach auf dem Motherboard, ohne dass zusätzliche Stromversorgung erforderlich ist. Hochleistungs-M.2-Laufwerke können Wärmeverteiler und Kühlkörper enthalten, um sichere Betriebstemperaturen aufrechtzuerhalten.

Unabhängig davon, ob der M.2- oder NVMe-Anschlusstyp verwendet wird, können PCIe-Laufwerke verschiedene Generationen von PCI Express unterstützen. Während PCIe 3.0 am weitesten verbreitet ist, bietet die Einführung von PCIe 4.0, wie sie bei den x570-Motherboards von AMD zu sehen ist, die doppelte Bandbreite (16 GBit/s) und ermöglicht so schnellere und effizientere Laufwerke.

Leistung

Jedes Laufwerk zeichnet sich durch seine Leistungskennzahlen aus, aber sowohl SATA- als auch PCIe-Formate haben ihre Leistungsbeschränkungen. SATA III-Laufwerke sind in erster Linie auf eine maximale Dauerlese- und/oder Schreibgeschwindigkeit von 6 Gbit/s beschränkt, was etwa 550 Mbit/s entspricht. Während eine SATA-Festplatte solche Geschwindigkeiten möglicherweise nicht erreicht, können SATA-III-SSDs wie die beeindruckende Samsung 860 Evo diese Schwelle in synthetischen Tests problemlos erreichen.

Es ist wichtig zu beachten, dass nur wenige Laufwerke in realen Szenarien solche Geschwindigkeiten erreichen, da die praktische Verwendung aufgrund unterschiedlicher Dateigrößen und -zusammensetzungen, die sich auf die Lese- und Schreibgeschwindigkeiten auswirken, unterschiedlich sein kann. M.2-SSDs, die das SATA-Protokoll verwenden, unterliegen denselben Geschwindigkeitsbeschränkungen, was die Notwendigkeit eines PCIe-M.2-Laufwerks unterstreicht, wenn höhere Geschwindigkeiten gewünscht werden.

Hinweis: Nur wenige Laufwerke erreichen im realen Einsatz solche Geschwindigkeiten, da dies das praktische Maximum ist, das das Laufwerk erreichen kann, und Unterschiede in der Dateigröße und -zusammensetzung die Lese- und Schreibgeschwindigkeiten in der Praxis beeinträchtigen können.

Die gleichen Geschwindigkeiten gelten für M.2-SSDs, die das SATA-Protokoll nutzen. Achten Sie also darauf, wenn Sie ein M.2-Laufwerk kaufen. Wenn Sie eine höhere Geschwindigkeit wünschen, benötigen Sie ein PCIe-M.2-Laufwerk, kein SATA-M.2-Laufwerk.

PCIe-Laufwerke bieten unabhängig davon, ob sie den M.2- oder NVMe-Anschlussstandard verwenden, eine höhere Geschwindigkeit, werden jedoch immer noch von der Geschwindigkeit des Speicherchips auf dem Laufwerk und der PCI-Express-Generation, für die sie entwickelt wurden, bestimmt. PCIe 3.0-Laufwerke verfügen typischerweise über eine maximale Dauerlese-/Schreibgeschwindigkeit von 3.500 Mbit/s, während PCIe 4.0-Laufwerke mit einer typischen maximalen Dauerlese-/Schreibgeschwindigkeit von bis zu 7.000 Mbit/s die Messlatte höher legen. Wir erhalten auch PCIe 5.0- Laufwerke der nächsten Generation, die eine Geschwindigkeit von über 10.000 Mbit/s anstreben.

Allerdings werden diese Geschwindigkeiten in realen Szenarien selten erreicht, da PCIe 3.0-Laufwerke in synthetischen Tests üblicherweise etwa 2.500 Mbit/s kontinuierliches Lesen erreichen und die fortschrittlichsten PCIe 4.0-Laufwerke etwa 6.500 Mbit/s kontinuierliches Lesen liefern. Es gibt Ausnahmefälle, in denen Laufwerke, die für Hochgeschwindigkeits-Rechenzentren entwickelt wurden, Lesegeschwindigkeiten von mehr als 7 GBit/s und dauerhafte Schreibgeschwindigkeiten von 6 GBit/s bieten, wenn auch zu einem seltenen und Premium-Preis.

Zusätzliche Leistungskennzahlen wie zufällige Lese- und Schreibgeschwindigkeiten zeigen weniger Unterschiede zwischen SATA- und PCIe-Laufwerken. Während PCIe-Laufwerke zufällige Lese-/Schreibgeschwindigkeiten anpreisen können, die drei- bis fünfmal höher sind als ihre SATA-Gegenstücke, führt die tatsächliche Verbesserung häufig zu einer bescheideneren Verbesserung um das Zwei- bis Dreifache, insbesondere bei längeren Übertragungen. Bei kurzen Transfers verringert sich der Leistungsunterschied deutlich.

Der spürbare Unterschied in der Haptik dieser Laufwerkstypen während der Nutzung hängt stark von den Systemanforderungen des Benutzers ab. Während ein schnelles NVMe- oder M.2-PCIe-Laufwerk im Vergleich zu einer SATA-SSD das Laden von Spielen und die Windows-Startzeiten geringfügig beschleunigen kann, ist der erkennbare Unterschied nicht wesentlich. Insbesondere wenn häufige Übertragungen großer Dateien zur Routine gehören, wird die Ungleichheit deutlicher.

In der Praxis ist der Sprung in der realen Leistung beim Übergang von einer Festplatte zu einer SSD (sogar von SATA zu SATA) deutlicher als beim Upgrade von einer SATA-SSD auf eine PCIe-SSD.

Kosten

Aufgrund ihrer kompakten Größe und ihres höheren Leistungspotenzials sind PCIe-Laufwerke im Vergleich zu ihren SATA-Gegenstücken tendenziell teurer. Der Preisunterschied ist nicht immer signifikant; Beispielsweise besteht zwischen der 500 GB Samsung 870 Evo SATA SSD und der 500 GB Samsung 970 Evo PCIe M.2 SSD möglicherweise nur ein Abstand von etwa 30 US-Dollar.

Allerdings können bestimmte Laufwerke besonders teuer sein. Beispielsweise könnte Intels Optane-basiertes 905P-960-GB-Laufwerk die Kosten von mehr als fünf durchschnittlichen 1-TB-PCIe-Laufwerken zusammen übersteigen.