Đánh giá các giao diện và kết nối lưu trữ - từ SATA đến PCI Express và M.2

Điều quan trọng nhất khi mua SSD đó chính là giao diện hoặc kết nối lưu trữ, bởi đại đa số người dùng vẫn nằm trong ma trận này khi khó có thể phân biệt được điểm khác biệt giữa những giao diện kết nối đó. Trong những năm qua, một số giao diện và kết nối lưu trữ khác nhau đã tồn tại, nhưng kể từ một vài năm trở lại đây, hai giao diện kết nối chính đã chiếm lĩnh thị trường: SATA / AHCI và M.2. Để nói chính xác hơn thì M.2 không phải là một giao diện thực sự, mà là một yếu tố hình thức nhiều hơn với khả năng sử dụng các giao diện khác nhau - bao gồm cả NVM Express. SATA và M.2 có thể được chia thành các loại nhánh phụ khác nhau và chúng cũng được kết hợp một phần.

Ngoài ra, có một loại giao diện và kết nối thứ ba được gọi là U.2 ở trên một số dòng bo mạch chủ cao cấp. Mỗi giải pháp sử dụng các giao diện kết nối đều có các thuộc tính riêng của nó theo nhiều cách để phân biệt các mô hình khác nhau với nhau. Mục đích của bài viết này là để giải thích sự khác biệt giữa các giao diện kết nối, nhưng cũng để sắp xếp giải pháp nào phù hợp nhất cho người dùng khi họ lập kế hoạch nâng cấp hoặc xây dựng một hệ thống mới.

Sự khác biệt giữa các giao diện và kết nối

Hầu hết người dùng có xu hướng sử dụng giao diện và kết nối làm từ đồng nghĩa với nhau. Đây là một cách suy nghĩ logic, nhưng vẫn sai. Một giao diện, khi nói đến SSD và rất đơn giản, là cách mà thiết bị giao tiếp với bo mạch chủ. Mặt khác, kết nối hợp lý hơn vì đây là một liên hệ vật lý kết nối thiết bị lưu trữ với bo mạch chủ. Phổ biến nhất hiện nay là SATA và M.2, với U.2 là một giải pháp thích hợp hơn trên SSD. Để kết hợp hai khái niệm này, chúng ta có thể kết nối SSD thông qua kết nối M.2, trong đó, nó có thể sử dụng AHCI hoặc NVM Express để liên lạc với hệ thống. Kết nối là đầu nối vật lý, trong khi giao diện xử lý giao tiếp thực tế.

Các giao diện: SATA / AHCI và NVM Express

Tất cả các SSD SATA trên thị trường hiện tại đều sử dụng giao diện có cùng tên, được kết hợp với một tiêu chuẩn được gọi là AHCI. Tuy nhiên, thông thường, hai thuật ngữ này được trình bày cùng nhau và sau đó chỉ đề cập đến SATA theo tên, mặc dù AHCI được bao gồm ở đó. Bất kể kết nối vật lý và định dạng của SSD, giao diện SATA có tốc độ truyền dữ liệu tối đa khoảng 550 MB / s. Để rõ ràng, cần nói thêm rằng các bo mạch chủ cũ hơn cũng có thể sử dụng kết hợp giữa SATA và IDE, đây là một tiêu chuẩn truyền bị hạn chế và dần loại bỏ. Ba biến thể của Samsung SSD 860 Evo - tất cả đều có giao diện AHCI, nhưng có các kết nối khác nhau.

Từ trái qua phải: SATA, mSATA và M.2

Mặc dù thực tế là các sản phẩm SSD SATA sử dụng NandFlash mang lại một làn gió rất mới và mạnh trên thị trường khi dần thay thế được các ổ đĩa cơ học truyền thống bởi hiệu năng sử dụng tăng rất cao.  Tuy nhiên, vẫn xảy ra hiện tượng nghẽn cổ chai bởi thực tế là AHCI chỉ được phát triển và tối ưu hóa cho các ổ đĩa cơ học truyền thống. Chính lý do này đã dẫn đến sự phát triển của Non-Volility Memory Express hay NVMe, một giao diện được tùy chỉnh và tối ưu hóa cho SSD. Chuẩn NVMe chỉ hoạt động trên PCI Express, có thể giao tiếp trực tiếp với bộ xử lý để giảm các bước giao tiếp, nhờ thế hiệu năng tăng đáng kể. Cách NVMe sử dụng PCI Express cũng có nghĩa là không có thiết bị dựa trên SATA nào có thể sử dụng tiêu chuẩn này. Điều này là do các thiết bị lưu trữ dựa trên SATA phải thông qua cái gọi là bộ điều khiển SATA, dẫn tới khác nhau về cách thức xử lý. Một ưu điểm khác của NVMe là tiêu chuẩn có khả năng sử dụng một số nhân xử lý và phân phối tải giữa chúng. Đó là một lợi ích thậm chí còn lớn hơn khi một số thiết bị như vậy được sử dụng trong RAID.  

Kết nối: SATA, M.2 và nhiều hơn nữa

Cho đến nay chúng ta thường tập trung vào các giao diện, tức là cách giao tiếp giữa thiết bị lưu trữ và hệ thống. Nhưng đồng thời các giao tiếp này cũng được sử dụng thông qua một số lượng lớn các kết nối khác nhau, do đó ở đây là một kết nối vật lý.

SATA

Kết nối này có sẵn trong ba phiên bản được gọi là SATA 1.5 Gbps, SATA 3.0 Gbps và SATA 6.0 Gbps, nhưng ở hiện tại với các bo mạch chủ mới chủ yếu là SATA 6.0 Gbps hay được gọi là SATA III. Thông thường, với một bo mạch chủ ở phân khúc chủ đạo thường có ít nhất 04 cổng SATA III này trở lên.

Slim-SATA

Mặc dù các đầu nối SATA tương đối nhỏ và mỏng, luôn có những tình huống cần các đầu nối nhỏ hơn. Nó có thể dành cho máy tính xách tay hoặc máy tính nhỏ hơn, chẳng hạn như Intel NUC.

Micro SATA (ATASATA)

Đây là một kết nối thường không còn được sử dụng vì nó được thiết kế chủ yếu cho các ổ đĩa cứng theo hệ số hình dạng 1,8 inch, không được sản xuất nữa.

Mini SATA (mSATA)

Một giải pháp được thiết kế chủ yếu cho máy tính xách tay hoặc máy tính bảng nhằm tiết kiệm được không gian sử dụng. Về cơ bản, nó là một ổ đĩa SSD bình thường nhưng được thiết kế nhỏ hơn.

SATA Express Được gọi là SATA-E và được thêm vào như một giải pháp khẩn cấp khi SSD trở nên quá nhanh đối với giới hạn của SATA 6.0 Gbps. Kết nối có thể sử dụng hai SATA và một kết nối đặc biệt cùng pha với hai kênh này hoặc hai kênh PCI Express. Điều này cho phép các nhà sản xuất duy trì khả năng tương thích với các thiết bị cũ hơn, mặc dù cần một cáp đặc biệt cho chính kết nối SATA Express. Đồng thời, giải pháp này cung cấp tốc độ truyền lên tới 1.969 MB / s khi sử dụng hai kênh PCI Express. Đáng tiếc là kết nối này có tuổi thọ rất ngắn và hầu như đã biến mất trên thị trường khi chỉ được giới thiệu ở dòng bo mạch chủ Haswell.

PCI Express

Cái tên này xuất phát từ thực tế rằng đó là kết nối thay thế cho chuẩn PCI lỗi thời. Cả PCI và PCI Express, khi được sử dụng, có thể hiểu là một khe cắm mở rộng trên bo mạch chủ. PCI Express, kết hợp với giao diện NVMe, được sử dụng làm giao diện thiết bị lưu trữ để giao tiếp trực tiếp với bộ vi xử lý của máy tính. Hiểu đơn giản có nghĩa là có thể kết nối các thiết bị lưu trữ thông qua khe cắm trên bo mạch chủ hoặc thông qua các kết nối M.2 hoặc U.2 sẽ được nói ở bên dưới.

M.2

Trước khi điều này trở thành một tiêu chuẩn được thiết lập, nó được gọi là Yếu tố hình thức thế hệ tiếp theo (NGFF). Như đã đề cập trước đây, đây là kết nối có thể sử dụng các giao diện khác nhau - AHCI qua SATA 6.0 Gbps và NVMe qua PCI Express. Thiết bị M.2 không kết nối qua bất kỳ cáp nào mà sử dụng dạng socket, giống như bộ xử lý hoặc SSD dựa trên mSATA. Một bo mạch chủ có thể có một số vị trí M.2 và mặc dù các kết nối trông giống nhau, nhưng lại có 12 tiêu chuẩn khác nhau, bốn trong số đó được sử dụng tại thời điểm viết bài này và phần còn lại được dành cho các nhu cầu trong tương lai có thể phát sinh. Một kết nối M.2 trống với không gian cho các chiều dài 42, 60, 80 và 110 mm. Được gọi là M.2 2242, M.2 2260, M.2 2280 và M.2 22110, tương ứng. Điều quan trọng cần biết là kết nối M.2 có thể hỗ trợ các tiêu chuẩn khác nhau. Những thiết bị dành M.2 cho lưu trữ thường nằm ở phần dưới của bo mạch chủ hoặc ở trên hoặc giữa các kết nối PCI Express thông thường. Chúng thường có thể kết nối các đơn vị M.2 có kích thước vật lý khác nhau. Kích thước phổ biến nhất là M.2 2280, trong đó "22" chỉ ra rằng chiều rộng là 22 mm và "80" là chiều dài 80 mm.

U.2

Kết nối này được ra mắt cùng lúc với M.2 và một phần có thể được xem là sự thay thế cho SATA Express. Kết nối, như M.2, có thể được sử dụng tối đa bốn kênh PCI Express. Kết nối như vậy phân biệt ở một điểm rất quan trọng và đó là nó yêu cầu một cáp kết nối với SSD. Cùng với những điều này, SSD có thể được hưởng lợi từ tốc độ của hai hoặc bốn kênh PCI Express, cho các giải pháp đặc biệt hiếm khi nhắm mục tiêu vào người tiêu dùng thông thường có đến tám kênh.

Làm thế nào để người dùng biết những thứ đã nêu ở trên phù hợp với họ?

Câu trả lời cho điều này không phải lúc nào cũng rõ ràng. Tùy thuộc vào nhu cầu và tài chính của người dùng. Nếu nhu cầu cơ bản, hầu bao không rủng rỉnh, hãy lựa các sản phẩm dựa trên SATA và ngược lại, chọn NVMe. Một khía cạnh khác không phân biệt giữa giao diện và kết nối, tuy nhiên sẽ được cân nhắc về độ bền của thiết bị theo thời gian. Ở đây các kỹ thuật bộ nhớ khác nhau được sử dụng, trong đó MLC có thể xử lý ghi tốt hơn so với TLC hay QLC. Liên quan đến điều này cũng là những gì bảo hành mà nhà sản đưa ra cho các sản phẩm của họ. Nếu người dùng có một thiết bị nhỏ và di động như máy tính xách tay, Intel NUC…có thể đáng để xem xét một sản phẩm SSD dựa trên SATA / AHCI, mang lại hiệu quả làm việc cũng như tiết kiệm tuổi thọ cho pin.

Một lời khuyên chung là SSD luôn là lựa chọn phù hợp, cho dù người dùng sử dụng nó làm trình cài đặt thiết bị hệ điều hành chính hay bộ nhớ đệm cho ổ cứng cơ học ( Optane là một ví dụ ). Chuyển từ lưu trữ cơ học sang SSD là nâng cấp lớn nhất mà người dùng có thể làm để có được hiệu suất và phản hồi tốt hơn.

Xem thêm:

Top 5 Ổ cứng SSD M.2 PCIe 4.0 tốt nhất năm 2023

Ổ cứng SSD là gì? Cấu tạo và các thông số kỹ thuật

HDD là gì? SSD là gì? Sự khác nhau giữa HDD và SSD