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O que é SATA Express, SATA M.2, SSDs PCIe e NVMe?

Por| Editado por Jones Oliveira | 01 de Setembro de 2023 às 16h25

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Pexels/Phiraphon Srithakae
Pexels/Phiraphon Srithakae

Os SSDs já caíram no gosto dos usuários de notebooks e computadores de mesa, deixando os tradicionais discos rígidos de lado. Porém, ainda há muita confusão e desinformação sobre os vários formatos, interfaces e protocolos de SDD por aí, como os do tipo SATA, M.2 NVMe e assim por diante.

Mesmo que essa salada de siglas e nomes faça tudo parecer muito complexo, esse assunto não é um bicho de sete cabeças. É importante prestar atenção nos formatos e saber diferenciar os protocolos, então tudo vai começar a fazer sentido. O ponto de partida para entender todas essas unidades é o famoso padrão SATA.

SSDs SATA

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O SATA (Serial ATA) é tanto uma interface quanto um formato de SSDs. Como interface, foi criado em 2000 para realizar a comunicação com os discos rígidos tradicionais, mas pouco tempo depois começou a integrar os SSDs.

O formato SATA, por outro lado, é referente às unidades de 2,5 polegadas que popularizam os SSDs desde a sua criação entre as décadas de 1980 e 1990. Esses modelos ainda são amplamente vendidos no mercado e integram máquinas ligeiramente mais antigas.

Além do formato e protocolo, o cabo que faz a conexão entre o SSD e o PC também se chama SATA. Trata-se de um cabinho de plástico com um dos conectores em “L” que vai ligado na traseira do componente e em um plug correspondente e de mesmo nome na placa-mãe. A unidade de armazenamento também precisa ser energizada, portanto, há mais uma conexão na parte de trás, que deve ser plugada utilizando um cabo de energia direto da fonte — e adivinhe, esse cabo também se chama SATA.

Hoje, o protocolo SATA é dividido nas categorias I, II e III, sendo esta última a mais atual. Modelos com a comunicação I e II sequer são encontrados e já estão obsoletos. O SATA III (ou 3.0) surgiu em 2008 e trouxe mais velocidade para os SSDs, mantendo a mesma conexão física dos seus antecessores. Esse protocolo passou por algumas revisões ao longo dos anos até chegar no estágio atual, que compreende o SATA 3.5, mas que continua sendo chamado de SATA III.

Embora ainda seja amplamente comercializado, o protocolo SATA já está ficando “defasado” em comparação com o NVMe, que será explicado adiante. Isso acontece porque essa interface só transfere dados em velocidades de até 600 MB/s, mesmo na revisão mais recente.

Logo, é possível resumir o SATA como um formato físico de SSDs e uma interface. Acontece que a comunicação entre os componentes (o SSD, a placa-mãe e o processador) passa por um intermediário chamado de AHCI (Advanced Host Controller Interface), um protocolo que faz o solid state drive e o computador “conversarem”.

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O grande problema é que esse AHCI e o SATA são originários dos discos rígidos, que têm taxas de transferência de até 600 MB/s. Ou seja, esses protocolos são limitados e não fazem os SSDs SATA serem tão velozes como poderiam ser.

O SATA Express

Pensando em resolver os problemas de velocidade dos SSDs Serial ATA, a indústria resolveu criar o SATA Express em 2014. Essa conexão utilizava um cabo com dois conectores SATA e um terceiro conector. O truque é que além de usar o Serial ATA, esse novo formato também utilizava a conexão PCI Express, que seria esse conector adicional.

Como o SATA padrão só chegava a até 600 MB/s, a tecnologia Express subiu essa taxa para algo entre 1.000 MB/s a 1.600 MB/s em cenários em que o PCIe 3.0 era utilizado. Aliás, o SATA Express era retrocompatível com o SATA III, portanto, os encaixes físicos eram exatamente iguais.

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A grande questão é que o SATA Express foi “esquecido no churrasco” pouco tempo após ser lançado. A tecnologia não engrenou no mercado por conta dos custos mais elevados, mas ainda assim o formato físico dos SSDs de 2,5 polegadas seguiu adiante e o protocolo SATA fez parte da próxima evolução dos SSDs.

M.2 SATA

Vendo a dificuldade de emplacar a variante Express, as fabricantes resolveram fazer uma nova investida no SATA III e lançaram um novo formato físico: o M.2 SATA.

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Aqui, é preciso prestar atenção para não se confundir com os diversos termos. Primeiro, M.2 é um formato de SSDs que lembra bastante uma tira de chiclete. Segundo, o M.2 também é um slot de conexão, ou seja, é um encaixe que está presente nas placas-mãe. Esse encaixe tem diferenças para os SSDs SATA e NVMe, que já foram explicados no artigo sobre qual dos dois é melhor.

O M.2 SATA usa o formato M.2 e o protocolo Serial ATA, unindo essas duas tecnologias. O problema é que somente o formato físico mudou, mas a forma de comunicação permaneceu basicamente a mesma. Dessa forma, o M.2 SATA ainda está preso às taxas máximas de transferência de 600 MB/s, assim como no SSDs de 2,5 polegadas.

Mas qual é a ideia de mudar o formato se a taxa de transferência continuou a mesma? A resposta é o tamanho, já que mesmo que fossem “pequenos”, os modelos de 2,5 polegadas ainda ocupavam um espaço considerável nos aparelhos e impossibilitava a indústria de criar portáteis cada vez mais finos e leves.

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Por ter um formato de plaquinha e ser muito fino, o M.2 chegou para resolver esse problema de espaço dentro de notebooks e outros dispositivos, mesmo que a velocidade fosse a mesma. Para se ter uma ideia, os M.2 têm 22 milímetros de largura por 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 ou 110 mm de comprimento.

O encaixe desse tipo de solid state drive tem dois dentinhos na parte da ponta do M.2, que vai conectado no slot M.2 da placa-mãe e se comunica com o computador através do controlador AHCI. Ou seja, ele consegue funcionar sem estar ligado a uma porta SATA padrão, já que usa o conector M.2 e elimina o uso de cabos.

M.2 NVMe e o PCIe

Não contentes com os resultados, a indústria mais uma vez resolveu confundir os consumidores e lançou um novo tipo de SSD. Chamados de M.2 NVMe, esses dispositivos são os verdadeiros sucessores do antigo SATA e já estão se tornando o novo padrão. A possibilidade de você encontrar um M.2 NVMe em notebooks, computadores de mesa e consoles de nova geração é altíssima.

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Esses produtos usam o formato M.2, mas o protocolo é o NMVe (Non Volatile Memory Express), que dispensa as controladoras AHCI e se comunica com o restante dos componentes via PCI Express. Graças a isso, as taxas de transferência dos SSDs M.2 NVMe são de até 8.000 MB/s.

A questão do PCI Express

Vale reforçar que o PCIe é tanto um encaixe físico quanto uma interface usada em unidades de armazenamento, placas de vídeo, etc.

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O PCI Express é um tipo de conexão ponto a ponto que funciona por meio de pistas. Cada pista leva e traz informações entre dois dispositivos conectados. Hoje, as placas-mãe suportam o PCIe 4.0, mais popular e barato, mas há modelos topo de linha com PCIe 5.0.

Em ambas as gerações, a conexão utiliza 16 pistas (x16) por encaixe. Teoricamente, o PCIe tem 2.000 MB/s por pista na versão 4.0 e até 4.000 MB/s por pista na versão 5.0. Se cada pista possui esse valor e são 16 no total, a conta lógica indica que um SSD PCIe 5.0 poderia ter até 64.000 MB/s de taxa de transferência. Teoricamente isso está certo, mas, na prática, esses x16 são direcionados ao processador e placas de vídeo.

O chipset da placa-mãe usa x4 e os SSDs também. Assim, a velocidade máxima do PCIe 4.0 x4 é entre 7.000 MB/s e 8.000 MB/s. Já no PCIe 5.0 x4 esse número pode saltar para algo entre 14.000 MB/s a 16.000 MB/s.

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O que causa confusão é como tudo isso se une para o SSD M.2 NMVe funcionar na prática. O funcionamento se dá da seguinte forma: o usuário insere o Solid State Drive no slot M.2, que utiliza as pistas do PCI Express para transmitir a informação e se comunica com a placa-mãe através da interface NVMe.

Assim, o M.2 NVMe se tornou o padrão da indústria devido ao tamanho reduzido e velocidades exponencialmente mais altas que seus antecessores. Graças à grande oferta, o preço dos SSDs M.2 NVMe já são comparáveis aos dos modelos M.2 SATA. No caso de modelos com PCIe 5.0, há poucos produtos disponíveis no varejo e quando são encontrados, o preço não é nada amigável.

SSD PCIe

Em alguns casos, os solid state drives podem usar a conexão padrão do PCIe, similar a que encaixamos placas de vídeos, para funcionar. Esses modelos, que até lembram o formato de uma GPU, são mais escassos no mercado doméstico e geralmente se conectam em conexões PCIe x8 ou x16, como o WD Black AN1500.

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O problema é que isso não é muito vantajoso para consumidores comuns, visto que o preço desse tipo de produto ultrapassa a barreira dos R$ 6.000 com facilidade. Além disso, é mais prático usar um SSD M.2 NVMe convencional, já que ocupa menos espaço no gabinete.

Qual SSD vale mais a pena?

O melhor SSD é aquele que atende melhor as suas necessidades. Porém, explicando de uma forma “simples”, os SSDs M.2 NVMe são mais interessantes que um SSD SATA ou M.2 SATA atualmente.

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As taxas de transferência são bem mais altas e os preços já são muito similares, além da compatibilidade com praticamente todos os dispositivos lançados nos últimos anos. No entanto, se você tem uma máquina mais antiga e quer fazer uma atualização, o bom e velho SATA de 2,5 polegadas ainda vai te servir bem.