SATA, SAS und M.2 Verbindungsgeschwindigkeiten
Im Laufe der Entwicklung von Speichergeräten sind zahlreiche Verbindungstechnologien entstanden, die revolutionäre Veränderungen in Bezug auf Geschwindigkeit und Effizienz mit sich brachten. SATA-, SAS- und M.2-Verbindungen gehören heute zu den gängigsten Lösungen, aber wofür werden sie eingesetzt und wie unterscheiden sie sich?
Die Leistung von Computerhardware-Standards wird oft mit theoretischen Maximalwerten beworben, die unter idealen Laborbedingungen gemessen werden (in der Praxis können die Übertragungsraten durch Gerätecontroller, Temperatur oder andere Engpässe begrenzt sein). Diese Werte spiegeln nicht unbedingt die Geschwindigkeiten im realen Einsatz wider, eignen sich aber hervorragend für Vergleichszwecke, da sie die Unterschiede zwischen den technologischen Generationen deutlich aufzeigen.
In den folgenden Tabellen stelle ich den theoretischen Maximalwert für jeden Standard bereit, gerundet zur besseren Lesbarkeit und zum Vergleich, und immer in Byte (genauer gesagt MB/s) angegeben. Ich habe hier über Computer-Datenübertragungs- und Speicherstandards, Maßeinheiten, Geschwindigkeiten und deren theoretische Grundlagen geschrieben.
SATA (Serial ATA)
SATA (Serial ATA) entstand im Jahr 2003 als Nachfolger von Parallel ATA (PATA) und hat sich heute zum am weitesten verbreiteten Verbindungsstandard für Speicherlaufwerke entwickelt. Der Hauptvorteil von SATA ist die serielle Datenübertragung, die im Vergleich zum älteren PATA-Standard höhere Geschwindigkeiten und einen effizienteren Betrieb ermöglichte. IDE (Integrated Drive Electronics) war der ursprüngliche Name und entwickelte sich später zum ATA-Standard (Advanced Technology Attachment), um ein breiteres Anwendungsspektrum abzudecken. Sowohl SATA- als auch PATA-Laufwerke können als Nachfolger des IDE-Konzepts betrachtet werden, da beide über eine integrierte Controllerelektronik verfügen, die Grundlage des ursprünglichen IDE-Designs.
SATA-Speicherlaufwerke (HDDs und SSDs) sind auch heute noch weit verbreitet, insbesondere aufgrund ihrer Kosteneffizienz. Die Leistung moderner SSDs übersteigt jedoch die Grenzen von SATA III deutlich, was die Einführung neuerer Technologien erforderlich macht.
| Standard | Schnittstellengeschwindigkeit | Datenrate (MB/s) | Übliche Verwendung |
|---|---|---|---|
| PATA (IDE - UDMA/133) | 133 Mbps | ~16.6 MB/s | Ältere HDDs |
| SATA I | 1.5 Gbps | 150 MB/s | Ältere HDDs, frühe SSDs |
| SATA II | 3 Gbps | 300 MB/s | HDDs, SSDs der Einstiegsklasse |
| SATA III | 6 Gbps | 600 MB/s | Moderne SSDs, HDDs |
SAS (Serial Attached SCSI)
SAS (Serial Attached SCSI) ist ein Hochleistungs-Verbindungsstandard, der hauptsächlich in Unternehmensumgebungen eingesetzt wird. Wie SATA verwendet er serielle Datenübertragung, ist aber viel robuster und zuverlässiger, was ihn ideal für Server und Rechenzentren macht. SAS-Controller und Backplanes sind im Allgemeinen mit SATA-Laufwerken kompatibel (wodurch SATA-Laufwerke an SAS-Systeme angeschlossen werden können), SATA-Controller können jedoch keine SAS-Laufwerke verarbeiten. SAS-Speichergeräte sind teurer, eignen sich aber gut für Umgebungen mit hoher Auslastung, in denen Zuverlässigkeit und Leistung entscheidend sind.
| Standard | Erscheinungsjahr | Schnittstellengeschwindigkeit (Gbit/s) | Datenrate (MB/s) |
|---|---|---|---|
| SAS-1.0 | 2004 | 3 Gbps | 300 MB/s |
| SAS-2.0 | 2009 | 6 Gbps | 600 MB/s |
| SAS-3.0 | 2013 | 12 Gbps | 1,200 MB/s |
| SAS-4.0 | 2017 | 22.5 Gbps (effektiv) | ~2,400 MB/s |
Hinweis: Die SAS-Geschwindigkeiten sind pro Lane angegeben. SAS-Schnittstellen können mehrere Lanes verwenden.
M.2-Formfaktor (SATA, NVMe)
M.2 ist kein Schnittstellenstandard an sich, sondern vielmehr ein Formfaktor, der hauptsächlich für SSDs verwendet wird. Der M.2-Anschluss ermöglicht den Einsatz kleiner, leistungsstarker Speichergeräte und unterstützt mehrere Schnittstellen, insbesondere SATA und NVMe (Non-Volatile Memory Express), das typischerweise den PCIe-Bus verwendet.
| M.2-Typ | Zugrundeliegende Schnittstelle | Theoretische Geschwindigkeit (MB/s) |
|---|---|---|
| M.2 SATA | SATA III | 600 MB/s |
| M.2 NVMe (PCIe 3.0 x4) | PCIe 3.0 x4 | ~3,940 MB/s |
| M.2 NVMe (PCIe 4.0 x4) | PCIe 4.0 x4 | ~7,880 MB/s |
| M.2 NVMe (PCIe 5.0 x4) | PCIe 5.0 x4 | ~15,750 MB/s |
Hinweis: Die für M.2-NVMe-Laufwerke angegebenen Geschwindigkeiten basieren auf der theoretischen maximalen Bandbreite der von ihnen verwendeten PCIe-Schnittstelle (typischerweise 4 Lanes). Die tatsächliche Laufwerksleistung variiert.*
Zusammenfassung
- SATA: Die kostengünstigste Lösung für Heim- und Büroumgebungen, in denen maximale Geschwindigkeit nicht die Hauptrolle spielt (geeignet für HDDs und Mainstream-SSDs).
- SAS: Entwickelt für Hochleistungsserver und Rechenzentren, die hohe Zuverlässigkeit, Robustheit und schnelle Datenübertragung für anspruchsvolle Arbeitslasten benötigen.
- M.2 (NVMe/PCIe): Wird in modernen Computern, Gaming-PCs und professionellen Workstations eingesetzt, in denen maximale Speichergeschwindigkeit erforderlich ist und der PCIe-Bus über das NVMe-Protokoll genutzt wird.