PCIe vs SATA: qué diferencias hay y cómo elegir un SSD con estas tecnologías

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Estas unidades van unidas a siglas como PCIe, SATA y un sinfín de datos que probablemente carezcan de sentido para ti. Te contamos qué diferencias hay entre PCIe y SATA y cómo elegir un SSD con estas tecnologías.

Si de algo puede presumir la informática es de ir sobrada de siglas que tal vez signifiquen mucho para los usuarios más expertos, pero que muchas veces suponen un auténtico laberinto para los neófitos en esto de los componentes para ordenadores.

Vamos a intentar descifrarlas y arrojar algo de luz sobre qué significan las siglas SATA y PCIe que puedes encontrarte a la hora de actualizar o ampliar el almacenamiento interno de tu ordenador. La parte negativa es que, para explicar qué ventajas e inconvenientes tienen las tecnologías SATA y PCIe, necesitamos recurrir a más siglas.

No te asustes, también te desgranaremos su significado y al final de este artículo sabrás qué es SATA y PCIe y te moverás entre ellas como pez en el agua.

SATA, el ocaso de la leyenda

Hace ya más de quince años que la interfaz SATA (por sus siglas en inglés de Serial Advanced Technology Attachment) o tecnología avanzada de unión en serie, monopolizaba la conectividad de las unidades de almacenamiento. Pero el inexorable avance de la tecnología ha hecho que estas conexiones pierdan la efectividad de antaño y sean sustituidas por otras más optimizadas.

La interfaz SATA es mucho más que el formato de conector que encontramos en la placa base o en los discos duros, es la forma en la que la controladora del disco interpreta las instrucciones y solicitudes de datos de los sistemas de almacenamiento y las envía al procesador o al resto de componentes que la solicitan.

Dentro de la interfaz SATA nos encontramos tres formas de interpretar esa transmisión:

  • IDE (Integrated Development Environment): es un estándar obsoleto que se encuentra en vías de desaparición y permite la compatibilidad con sistemas y unidades de almacenamiento antiguas. Corresponde a los primeros desarrollos de la interfaz ATA.
  • AHCI (Advanced Host Controller Interface): Es una estructura de memoria más desarrollada que sustituyó al IDE y que actualmente se utiliza en la mayoría de unidades SATA. Incorpora mejoras en la forma de acceso a los datos, permitiendo que los discos HDD funcionen más rápido gracias al sistema NCQ (Native Command Queuing) que optimiza el orden en las peticiones de datos del almacenamiento.
  • RAID (Redundant Array of Independent Disks): Permite optimizar el espacio entre los dispositivos de almacenamiento conectados, bien para mejorar la velocidad de las unidades, o la seguridad de los datos.

La interfaz SATA ha ido evolucionando con los años para adaptarse a las mejoras en el rendimiento que generación tras generación iban ofreciendo los discos duros. El primer estándar de SATA alcanzaba una tasa de transferencia teórica de 150 MB/s. Para la segunda se duplicaba esa tasa hasta los 300 MB/s y en el actual SATA III se alcanza una tasa de 600 MB/s.

Estas tasas son más que suficientes para soportar la velocidad de lectura y escritura de los HDD. Los problemas para el interfaz SATA comenzaron cuando los SSD empezaron a evolucionar mejorando sus prestaciones y llegando al límite de la capacidad de transferencia del SATA.

Dado que las memorias integradas en las actuales unidades SSD son capaces de obtener altas velocidades de lectura y escritura, muy por encima de esos 600 MB/s que permite el interfaz SATA III, nos encontramos que este tipo de conexión está creando un embudo o cuello de botella en tu ordenador que impide que los datos se puedan transmitir a otros componentes a mayor velocidad.

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Esta interfaz utiliza el conector SATA que, muy probablemente ya habrás visto en las placas base o en los discos duros tradicionales. Sin embargo, tal y como veremos más adelante, la interfaz SATA también puede utilizar otro formato de conector que no es el que estamos tan habituados a ver.

PCIe, el nuevo estándar en almacenamiento

¿Pero eso del PCIe no es donde se conectan las tarjeta gráficas en la placa base? Efectivamente, las tarjetas gráficas, las tarjetas de sonido, de red y muchas otras tarjetas y adaptadores utilizan la interfaz PCIe. De hecho, sus siglas (del inglés Peripheral Component Interconnect Express) vienen a significar algo así como Interconexión de componentes periféricos express.

Sin embargo, eso no significa que puedas conectar un disco duro directamente al mismo zócalo que la tarjeta gráfica ya que PCI es el tipo de interfaz, no el tipo de conector.

Al igual que en caso del SATA, al hablar de interfaz PCIe no nos estamos refiriendo al conector físico, sino a la forma en la que se transmite la información desde la unidad de almacenamiento al procesador. Tal y como sucedía en el caso del SATA, el PCIe también cuenta con diferentes formas de gestionar e interpretar la información que se le solicita:

  • AHCI: Como habrás notado, este modo ya existe en SATA, pero también se ha implementado en la interfaz PCIe con el objetivo de mantener la compatibilidad con los dispositivos y sistemas SATA anteriores, aunque no es el sistema que mejores resultados ofrece en términos de velocidad.
  • NMVe o NMVHCI (Non-Volatile Memory Host Controller Interface): Esta especificación se ha creado a medida de las unidades SSD con interfaz PCIe, por lo que ofrece los mejores resultados en cuanto a velocidad de transferencia y optimiza la latencia y el procesado paralelo de los actuales procesadores.

La principal ventaja del PCIe frente al SATA es que permite transmitir una mayor cantidad de información de una vez, por lo que se dice que tiene un mayor ancho de banda. Este ancho de banda se distribuye en varios carriles en la placa base (10 carriles en el caso del SATA, 25 carriles en total en el caso de PCIe) y, dependiendo de la cantidad de carriles que sea capaz de gestionar el conector PCIe o utilizar cada dispositivo, así será su rendimiento final.

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Por ejemplo, el conector PCIe más popular es el de la tarjeta gráfica que es un PCie x16. Eso significa que será capaz de gestionar 16 carriles por los que transmitir o recibir información de forma simultánea. En cambio, si utilizas alguno de los slots secundarios de la placa que se especifican como PCIe x8, solo gestionarán 8 carriles, por lo que su velocidad total será la mitad del PCie x16.

Al permitir transferir una mayor cantidad de información cada vez, y con una latencia mucho menor, las unidades que utilizan la interfaz PCIe consiguen doblar o triplicar la velocidad de transmisión de datos que los SATA.

Versión de PCIe Ancho de banda por carril y dirección Total ancho de banda
PCIe 1.0 ~250 MB/s ~8 GB/s
PCIe 2.0 ~500 MB/s ~16 GB/s
PCIe 3.0 ~1 GB/s ~32 GB/s

La arquitectura de la interfaz PCIe ha sufrido una evolución a lo largo del tiempo y ha ido mejorando sus prestaciones. Por ejemplo, en la primera versión PCIe 1.0, cada carril permitía una transmisión a 250 MB/s por cada carril, el estándar PCIe 2.0 dobló esa tasa hasta los 500 MB/s por carril, mientras que el actual PCI 3.0 se encuentra en 1 GB/s.

Multiplicando esta velocidad de carril por el número de carriles que gestiona el puerto o el dispositivo, nos dará como resultado la velocidad total de transmisión del dispositivo. Por ejemplo, si tienes una unidad SSD PCie 2.0 x4 que permite gestionar 4 carriles, la velocidad máxima de transferencia será de 2000 MB/s (PCI 2.0 = 500 MB/s por carril x 4 carriles).

Esto significa que, en igualdad de condiciones, una unidad PCIe NMVe es capaz de transmitir datos al cuádruple de velocidad que una SATA.

Llegados a este punto dejamos a un lado la teoría sobre los formatos SATA y PCIe y sus diferentes protocolos de uso para metemos en harina para descubrir por qué es importante conocer todo esto que has visto hasta ahora.

Factor de forma M.2: no todos son exactamente iguales

Hasta ahora, era sencillo diferenciar entre una unidad SSD y un disco HDD. Pero con la llegada de los sistemas basados en conectores PCIe se complica esta identificación ya que este sistema ha traído un nuevo factor de forma para el almacenamiento: el formato M.2.

El aspecto de una unidad con formato M.2 es similar al de un módulo de memoria RAM, aunque en realidad integra los mismos componentes que encontrarías en el interior de un SSD de 2,5 pulgadas que estamos acostumbrado a ver. La principal novedad de las unidades M.2 es que permiten utilizar un conector M.2 PCIe con el que se amplía el ancho de banda para la transmisión de datos y, por lo tanto, la supera la velocidad del SSD SATA tradicional.

Para poder utilizar una unidad con formato M.2, la placa base de tu dispositivo debe contar con uno o varios puertos de conexión específico para este formato, no se conectan a los slots PCIe como si fueran una tarjeta gráfica o de sonido. Dentro de este mismo formato existen ciertas diferencias físicas que afectan de forma directa al rendimiento de la unidad. Una de las más evidentes es el tamaño.

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Existen unidades M.2 con anchos de 12, 16, 22 y 30 mm, aunque las más comunes son las de 22 mm. Lo mismo sucede con el largo, donde encontramos tamaño de 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 y 110 mm. Saber qué tamaño tiene el disco M.2 es importante ya que debe ser compatible con el puerto de conexión M.2 que tienes en la placa base y si compras uno demasiado ancho o demasiado largo tendrías problemas para instalarlo en la placa base.

Las dimensiones de la unidad M.2 vienen claramente indicadas en la referencia con el parámetro Type o tipo. A este parámetro le acompaña una cifra. Los dos primeros dígitos corresponden al ancho, mientras que los dos o tres siguientes indican el largo. Así, si encuentras una unidad M.2 con la referencia Type 22110, significa que tiene un ancho de 22 mm y un largo de 110 mm.

Por cuestiones de espacio físico, cuanto más larga sea una unidad, más cantidad de chips de memoria podrá integrar y, por lo tanto, mayor será su capacidad. Por lo cual, si la placa base de tu ordenador solo admite unidades M.2 de un tamaño reducido (de 42 mm o de 60 mm, por ejemplo), su capacidad de almacenamiento se verá mucho más limitada que si permite utilizar unidades más largas.

PCIe o SATA, qué tipo elegir para una unidad M.2

Como ya hemos contado, PCIe o SATA no hace referencia solo a la forma del conector de la placa base, sino que atiende a la forma en la que se transfieren los datos.

Lo vemos claramente en el caso de las unidades M.2 donde el conector utilizado es el PCIe, pero la interfaz interna utilizada puede ser SATA o PCIe NMVe, ofreciendo un único conector físico para ambas interfaces.

A pesar de que lo más habitual es encontrar unidades con el conector M.2 diferenciadas como SATA o PCIe NMVe, la denominación correcta sería PCIe AHCI o PCIe NMVe, dado que es el protocolo AHCI el que permite a la unidad con el conector PCIe del formato M.2 comportarse como si trabajase con una interfaz SATA tradicional. No obstante, para no crear confusión, vamos a seguir nombrándolos como M.2 SATA y M.2 PCIe NMVe.

Como ya sabes, la diferencia entre ambas interfaces es la forma de transmitir los datos. En el caso de la interfaz SATA tiene un ancho de banda menor ya que solo permite gestionar 2 carriles de información, mientras que en el caso del PCIe NMVe utiliza hasta 4 carriles para transmitir más información de golpe. A pesar de que, en apariencia física, una unidad M.2 SATA y una unidad M.2 PCIe NMVe sean casi iguales, su forma arquitectura interna es totalmente diferente.

Por ese motivo, antes de lanzarse a comprar una unidad M.2, es importante saber qué tipo de interfaz soportan los conectores M.2 de la placa base. Pueden tener compatibilidad solo para M.2 SATA, solo para M.2 PCIe NMVe o para ambos sistemas. Una unidad PCIe NMVe no funcionaría si el puerto solo soporta M.2 SATA, por lo que debes asegurarte antes de comprarla.

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Los carriles de transmisión SATA y PCIe en la placa base son limitados. Por lo que esta compatibilidad con una u otra interfaz puede afectar al funcionamiento de otros puertos que compartan los mismos carriles de transmisión. Dicho de otra forma, si tu placa tiene 6 puertos SATA tradicionales y un puerto M.2 SATA, al conectarle una unidad M.2 SATA podrían dejar de funcionar unos determinados puertos SATA tradicionales ya que el puerto M.2 estaría ocupando los carriles que antes estaban asignados a esos conectores SATA.

Lo mismo sucede con los carriles PCIe. Si tienes todas las ranuras PCIe ocupadas y utilizas uno de los puertos M.2 PCIe NMVe, la velocidad de alguna de las tarjetas PCIe que tengas conectadas podría verse afectada ya que algunos de esos carriles PCIe se asignarían al puerto M.2 que ahora estás usando. Toda esta información la encontrarás en las especificaciones de la placa base ya que depende de la distribución y construcción de cada placa.

Dicho esto, a la hora de elegir una unidad M.2 PCIe, debes tener en cuenta la versión del PCIe que está usando (PCIe 1.0, PCIe 2.0 o PCIe 3.0), así como el número de carriles que es capaz de gestionar.

Como hemos visto hasta ahora, en realidad no tienes que elegir entre un M.2 SATA o PCIe NMVe ya que la placa base tiene mucho que decir al respecto. Sin embargo, si tu placa base permite usar ambos sistemas, sin dudarlo, elige una unidad M.2 PCIe NMVe ya que, al poder gestionar más carriles a la vez, te ofrecerá una velocidad muy superior a la que nunca alcanzará una M.2 SATA. Eso sí, su precio será algo más caro. Al fin y al cabo, el esa mejora de rendimiento se paga.

Aquí encontrarás una selección de unidades M.2 PCIe NMVe al mejor precio

A pesar de tener diferente factor de forma, el rendimiento de las unidades SSD M.2 SATA y el de las unidades SSD con conector SATA tradicional es exactamente el mismo en igualdad de condiciones.

Para el ojo inexperto resultará complicado distinguir una unidad M.2 SATA de una PCie NMVe a simple vista, pero te resultará muy útil si en la etiqueta identificativa no se indica explícitamente a qué tipo pertenece. La clave la tenemos en el conector.

A pesar de contar con un conector igual de ancho, en las unidades M.2 PCIe encontramos una o dos muescas que, además de indicar en qué posición va instalada la unidad, habilitan o deshabilitan algunos pines del conector indicando así si es una unidad M.2 SATA o M.2 PCIe NMVe.

En el conector M2. PCIe encontramos en algunas unidades solo tienen una muesca. Si en la sección más estrecha contamos 5 pines de contacto, estaríamos ante una unidad PCIe NMVe y soportaría la gestión de 4 carriles.

En cambio, si contamos 6 pines en esa sección estaríamos ante un almacenamiento M.2 SATA. Sin embargo, una de las formas más habituales de encontrar el formato M.2 SATA es con dos muescas en el conector, ya que de ese modo también serán compatibles con los conectores M.2 de las placas base que admitan ambos formatos. Pese a esta compatibilidad en el conector, su arquitectura interna continuará funcionando como establece el formato SATA, por lo que su velocidad es la misma que cualquier otro SSD SATA tradicional.

Esta es una selección de unidades M.2 que puedes encontrar en Amazon

En la etiqueta de la unidad también puedes encontrar información sobre, por ejemplo, qué versión de PCIe está usando para hacerte una idea de la velocidad a la que se transmite la información o cuántos carriles puede gestionar. En una de esas etiquetas, la información de la unidad se mostraría en este formato: PCIe 3.0 NVMe x4. Esto indica que la unidad usa un PCI 3.0 y que gestiona 4 carriles, lo cual indicaría que estaría ofreciendo una velocidad total cercana a los 4.000 MB/s (PCIe 3.0 = 1 GB/s por carril, 1 GB/s x 4 = 4.000 GB/s).

Conociendo todos estos datos, ya sabes qué diferencias hay entre un M.2 SATA y un PCIe NMVe y cómo elegir un SSD con estas tecnologías.