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M.2-SSD mit NVMe gegen SATA3 - M.2, NVMe, SATA Express vs. SATA3 im Vergleich

Schneller und (noch) deutlich teurer als herkömmliche SATA3-SSDs: Wir testen, ob sich der Umstieg von einer SATA-3-SSD auf eine M.2-SSD samt NVMe im Spiele-Alltag lohnt.

von Christoph Liedtke,
02.05.2017 13:39 Uhr

Wir vergleichen mit der BX200 von Crucial eine herkömmliche SATA-3-SSD mit den extrem schnellen M.2-SSDs samt NVMe-Protokoll von Samsung und Toshiba OCZ.Wir vergleichen mit der BX200 von Crucial eine herkömmliche SATA-3-SSD mit den extrem schnellen M.2-SSDs samt NVMe-Protokoll von Samsung und Toshiba OCZ.

M.2-SSDs mit NVMe-Protokoll liefern auf dem Papier deutlich höhere Übertragungsraten als herkömmliche SATA-3-SSDs mit AHCI-Protokoll, aber bringen sie auch für PC-Spiele einen Vorteil? Und inwiefern unterscheiden sich die verwendeten Schnittstellen M.2 und Protokolle wie NVMe? Wir geben einen Überblick zur Technik und testen die M.2-NVMe-SSDs Samsung SSD 960 Pro und Toshiba OCZ RD400 gegen eine Crucial BX200 als traditionelle SATA-3-SSD mit AHCI.

Mit einem Preis von aktuell rund 30 Cent pro Gigabyte sind SATA-3-SSDs mit einem halben Terabyte Speicher deutlich preiswerter als M.2-NVMe-Modelle. Für die Toshiba OCZ RD400 werden knapp 55 Cent pro Gigabyte fällig, die Samsung SSD 960 Pro verlangt für das Gigabyte über 61 Cent und ist damit doppelt so teuer wie SATA-3-SSDs.

Halbwegs aktuelle SATA-3-SSDs schreiben und lesen Daten mit bis zu 550 Megabyte pro Sekunde und werden damit bereits seit längerem von der alternden SATA3-Schnittstelle limitiert. Mit dem Wechsel zu PCI Express-Verbindungen umgehen die Hersteller diese Geschwindigkeitsbegrenzung. M.2-NVMe-SSDs werden mit bis zu vier PCIe-3.0-Lanes angebunden, die eine theoretische Datenrate von knapp 4.000 MByte/s bieten.

Eigentlich sollte SATA Express die Nachfolge von SATA3 antreten, das herkömmliche SSDs über zwei SATA-Ports mit PCI Express anbindet. Allerdings stehen dem Standard nur maximal zwei PCIe-Lanes (1.000 MByte/s bei 2x PCIe-2.0-Lanes und 2.000 MByte/s bei PCIe-3.0-Lanes) zur Verfügung. SATA Express limitierte daher schon bei der Markteinführung so sehr, dass heute nur noch wenige Mainboards die Schnittstelle implementieren und auch die Auswahl an SSDs mit SATA Express ist rar – die Schnittstelle gilt als gescheitert.

Die Toshiba OCZ RD400 ist auch mit PCIe-Adapterkarte erhältlich. Das ist praktisch, wenn auf dem Mainboard kein M.2-Slot vorhanden/frei ist. Sie findet dann in einem PCIe-x4-Slot Platz.Die Toshiba OCZ RD400 ist auch mit PCIe-Adapterkarte erhältlich. Das ist praktisch, wenn auf dem Mainboard kein M.2-Slot vorhanden/frei ist. Sie findet dann in einem PCIe-x4-Slot Platz.

Schnittstelle vs. Protokoll

Als Nachfolger von mSATA übernahm M.2 schließlich das Erbe als schnelle Datenschnittstelle in Desktop-PCs und Notebooks. Die SSD-Steckkärtchen, die nur 22 Millimeter breit und meistens 80 Millimeter lang sind (Formfaktor M.2 2280), sind deutlich kompakter als die üblichen SATA-3-SSDs.

Der M.2-Standard gibt zum einen den Formfaktor der Geräte vor als auch deren Verbindung mit dem Mainboard. So gibt es nicht nur M.2-SSDs samt NVMe-Protokoll, sondern auch Modelle, die anstatt einer PCIe-Verbindung Daten per SATA übertragen und somit das gewohnte AHCI-Protokoll (Advanced Host Controller Interface) nutzen. Diese SSDs werden in ihrer Geschwindigkeit aber ebenso wie ihre 2,5-Zoll-Pendants von der SATA3-Schnittstelle limitiert.

Immer mehr M.2-SDDs setzen daher auf das NVMe-Protokoll (Non-Volatile Memory Express), das im Unterschied zu AHCI speziell für (Flash-Speicher-)Datenträger mit PCIe-Verbindung entworfen wurde und stark auf parallele Zugriffe optimiert ist. Es nutzt zudem Multicore-Prozessoren besser aus und hat in Sachen Latenzen, Befehlsraten und Effizienz die Nase gegenüber dem für magnetische Festplatten entworfene AHCI die Nase vorn.

M.2-SSDs wie die Samsung SSD 960 Pro werden im entsprechenden Slot mit einer Schraube fixiert. Kabel für den Datentransfer oder die Stromversorgung entfallen komplett.M.2-SSDs wie die Samsung SSD 960 Pro werden im entsprechenden Slot mit einer Schraube fixiert. Kabel für den Datentransfer oder die Stromversorgung entfallen komplett.

Testkandidaten

Um herauszufinden, ob auch Spieler von der gesteigerten theoretischen Leistung im Alltag profitieren, testen wir eine herkömmliche SATA-3-SSD in Form der Crucial BX200 gegen eine Samsung SSD 960 Pro im M.2-Schacht sowie eine Toshiba OCZ RD400, die per mitgelieferter Adapterkarte direkt in einem der PCIe-Slots des Mainboards steckt. Beide setzen auf das NVMe-Protokoll.

Das Modell von Crucial besitzt 480 GByte an 2D-NAND-Speicher, liest Daten mit bis zu 540 MByte/s und schreibt mit maximal 490 MByte/s.

Die 960 Pro mit 512 GByte 3D-NAND-Speicher liest Daten mit 3.500 MByte/s und schreibt mit bis zu 2.100 MByte/s. Die M.2-2280-SSD wird durch vier PCIe-3.0-Lanes mit dem Mainboard verbunden. Wichtig hierbei ist, dass die SSD auch mit vier statt zwei Leitungen angebunden ist – also mindestens in einem entsprechenden PCIe-x4-Slot auf dem Mainboard steckt – und die NVMe-Treiber von Samsung installiert werden.

Die Toshiba OCZ RD400 besitzt ebenfalls 512 GByte Speicher, setzt aber wie die Crucial auf 2D-NAND. Sie erreicht laut OCZ Datenraten von 2.600 MByte/s lesend und immerhin noch 1.600 MByte/s schreibend. Toshiba liefert die M.2-SSD auch mit passender PCIe-Adapterkarte aus, das ist insofern praktisch, wenn Ihr Mainboard keine (freien) M.2-Slots besitzt, verwenden müssen Sie die Adapterkarte aber nicht.

Technische Daten

Crucial
BX200

Samsung
SSD 960 Pro

Toshiba
OCZ RD400

Formfaktor

2,5-Zoll

M.2 2280

M.2 2280

Schnittstelle

SATA-3

M.2/M-Key (PCIe 3.0 x4)

M.2/M-Key (PCIe 3.0 x4)

Kapazität

480 GByte

512 GByte

512 GByte

Transferrate Lesen/Schreiben

540 / 490 MByte/s

3.500 / 2.100 MByte/s

2.600 / 1.600 MByte/s

IOS Lesen/Schreiben

66.000 / 78.000

330.000 / 330.000

190.000 / 120.000

NAND-Speicher

2D-NAND TLC, Micron

3D-NAND MLC, Samsung

2D-NAND MLC, Toshiba/SanDisk

Cache

512 MB DDR3

512 MB LPDDR3

512 MB LPDDR3

Protokoll

AHCI

NVMe 1.1

NVMe 1.1

M.2-NVMe-SSDs in der Praxis - Bilder ansehen


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