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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.

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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.

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.