SATA vs. PCIe: Was ist der Unterschied?

Den Unterschied zwischen Solid-State-Laufwerken (SSD) und Festplattenlaufwerken (HDD) zu kennen, ist nur die Spitze des Eisbergs, wenn es um Speicherlösungen geht. Die richtige Wahl zu treffen geht viel tiefer, da Ihnen normalerweise zwei weitere Optionen zur Verfügung stehen – SATA oder PCIe – was die Sache noch verwirrender macht.

Sowohl PCIe als auch SATA haben verschiedene Vorteile, aber welches passt am besten zu Ihren Anforderungen? Glücklicherweise sind wir hier, um Ihnen dabei zu helfen, die beiden Speicheroptionen nach Größe, Geschwindigkeit, Leistung und Kosten zu unterscheiden.

Obwohl SATA und PCIe am häufigsten im Hinblick auf die von ihnen unterstützten Laufwerke bezeichnet werden, handelt es sich bei den Technologien selbst tatsächlich um das Schnittstellenmedium. SATA ist ein kleiner L-förmiger Anschluss, der seit Jahren zum Anschließen von Laufwerken aller Art an Motherboards verwendet wird, einschließlich optischer Laufwerke sowie Festplatten und SSDs. Daran schließt sich ein zweiter, längerer L-förmiger Anschluss an, der das Gerät mit Strom versorgt.

SATA-Festplatten gibt es sowohl in der 3,5-Zoll- als auch in der 2,5-Zoll-Größe, während SATA-SSDs auf 2,5-Zoll beschränkt sind. SATA hat mehrere Generationen der Entwicklung durchlaufen, aber SATA III ist heute am weitesten verbreitet und die typische Schnittstelle für moderne Festplatten und Mainstream-SSDs.

PCIe bezieht sich auf PCI Express, eine vielseitige Schnittstelle auf modernen Motherboards, die alles von größeren Sockeln für Grafikkarten bis hin zu kleineren Anschlüssen für Zusatzkarten für WLAN, USB-Anschlüssen und mehr bietet. Die Größe und Bandbreite kann von x1 bei der kleinsten und am wenigsten leistungsfähigen bis zu x16 bei der größten und größten verfügbaren Bandbreite variieren.

PCIe-SSDs können direkt daran angeschlossen werden, obwohl diese technisch gesehen auf dem NVM Express (NVMe)-Anschluss basieren, wie das oben beschriebene Laufwerk der Intel 750-Serie. Sie sind in der Regel etwa ein Drittel so groß wie eine Standard-Grafikkarte.

Sowohl SATA als auch PCIe können auch einen anderen Anschlusstyp namens M.2 verwenden, obwohl PCIe-Laufwerke dieser Form häufiger vorkommen. Diese Laufwerke sind viel kleiner und verfügen normalerweise über einen oder zwei eigene Steckplätze auf der Hauptplatine.

M.2-Laufwerke sind typischerweise sehr dünn und nur wenige Zentimeter lang, liegen oft flach auf dem Motherboard und benötigen keinen zusätzlichen Strom. Allerdings werden die schnellsten Modelle mit Wärmeverteilern und Kühlkörpern ausgeliefert, um sie auf sicheren Betriebstemperaturen zu halten.

Unabhängig davon, ob Ihr PCIExpress-Laufwerk den M.2- oder NVMe-Anschlusstyp verwendet, können sie verschiedene PCIExpress-Generationen unterstützen. Am gebräuchlichsten ist PCIe 3.0, aber zuletzt wurde bei den x570-Motherboards von AMD PCIe 4.0 eingeführt. Der Hauptunterschied zwischen den beiden ist die Bandbreite, wobei PCIe 4.0 die doppelte Bandbreite (16 Gbit/s) bietet, was schnellere Laufwerke ermöglicht.

Jedes Laufwerk hat seine eigenen individuellen Leistungswerte, aber auch die SATA- und PCIe-Formate haben ihre eigenen Leistungsobergrenzen. SATA III-Laufwerke sind fast ausschließlich auf eine maximale dauerhafte Lese- und/oder Schreibgeschwindigkeit von 6 Gbit/s oder etwa 550 Mbit/s beschränkt. Eine SATA-Festplatte wird nie solche Geschwindigkeiten erreichen, aber SATA-III-SSDs, wie die hervorragende Samsung 860 Evo, werden diesen Schwellenwert in synthetischen Tests problemlos erreichen können.

Hinweis: Nur wenige Laufwerke erreichen im realen Einsatz solche Geschwindigkeiten, da dies das praktische Maximum ist, das das Laufwerk erreichen kann, und Unterschiede in der Dateigröße und -zusammensetzung die Lese- und Schreibgeschwindigkeiten in der Praxis beeinträchtigen können.

Die gleichen Geschwindigkeiten gelten für M.2-SSDs, die das SATA-Protokoll nutzen. Achten Sie also darauf, wenn Sie ein M.2-Laufwerk kaufen. Wenn Sie eine höhere Geschwindigkeit wünschen, benötigen Sie ein PCIe-M.2-Laufwerk, kein SATA-M.2-Laufwerk.

PCIExpress-Laufwerke sind unabhängig davon, ob sie den M.2- oder NVME-Anschlussstandard verwenden, schneller, werden jedoch durch die Geschwindigkeit der Speicherchips auf dem Laufwerk selbst und die PCIExpress-Generation, für die sie entwickelt wurden, begrenzt. PCIE 3.0-Laufwerke haben normalerweise eine maximale Dauerlese-/Schreibgeschwindigkeit von 3.500 MBit/s, während PCIE 4.0-Laufwerke eine typische maximale Dauerlese-/Schreibgeschwindigkeit von 5.000 MBit/s haben.

Diese Geschwindigkeiten werden in der realen Welt selbst bei synthetischen Tests selten erreicht, da PCIE 3.0-Laufwerke tendenziell eine kontinuierliche Lesegeschwindigkeit von etwa 2.500 MBit/s erreichen, während die besten PCIE 4.0-Laufwerke eine kontinuierliche Lesegeschwindigkeit von etwa 4.000 MBit/s erreichen.

Es gibt extreme Fälle, in denen Laufwerke, die speziell für Hochgeschwindigkeits-Rechenzentren entwickelt wurden, mehr als 7 GBit/s beim Lesen und 6 GBit/s beim kontinuierlichen Schreiben bieten. Diese sind jedoch selten und sehr teuer.

Zu den weiteren Leistungskennzahlen, die es zu beachten gilt, gehören zufällige Lese- und Schreibgeschwindigkeiten, die bei SATA- und PCIE-Laufwerken weniger ausgeprägt sind. Während PCIE-Laufwerke zufällige Lese-/Schreibgeschwindigkeiten haben können, die drei- bis fünfmal höher sind als die ihrer SATA-Gegenstücke, führt dies in Wirklichkeit nur zu einer zwei- bis dreifachen Verbesserung, und selbst dann nur bei längeren Übertragungen. Bei kurzen Transfers ist der Leistungsunterschied viel geringer.

Der tatsächliche Unterschied dieser Laufwerkstypen, also wie sie sich bei der Verwendung anfühlen, hängt viel mehr davon ab, wofür Sie Ihr System verwenden. Obwohl ein schnelles NVME- oder M.2-PCIE-Laufwerk Spiele ein paar Sekunden schneller lädt oder Windows etwas schneller startet als eine SATA-SSD, werden Sie keinen großen Unterschied bemerken. Wenn Sie regelmäßig große Dateien oder große Dateisammlungen übertragen, fällt dies deutlich stärker auf.

Der Sprung in der realen Leistung ist bei der Umstellung von einer Festplatte auf eine SSD (sogar von SATA auf SATA) weitaus offensichtlicher als bei der Umstellung von einer SATA-SSD auf eine PCIE-SSD.

Aufgrund ihrer geringeren Größe und höheren Leistungsgrenze sind PCIE-Laufwerke teurer als ihre SATA-Gegenstücke. Das ist nicht immer drastisch, da der Preis zwischen der 500 GB Samsung 860 Evo SATA SSD und der 500 GB Samsung 970 Evo PCIE M.2 SSD nur etwa 30 US-Dollar beträgt. Einige Laufwerke können jedoch übermäßig teuer sein. Intels Optane-basiertes 905P-960-GB-Laufwerk kann mehr als das Fünffache eines durchschnittlichen 1-TB-PCIe-Laufwerks kosten.