何謂 NVMe SSD 技術?

何謂 NVMe SSD 技術?

NVMe 的優點

NVMe 技術提供了優秀的儲存容量、卓越的速度表現和出色的相容性。
因為 NVMe 使用 PCIe 插槽,其傳輸資料量比 SATA 設備增加 25 倍。因為擁有更多的資料傳輸量,NVMe 處理指令的速度比 AHCI 驅動程式快了 2 倍。
此外,NVMe 每秒可處理的輸入/輸出資料量 (IOPS) 超過 100 萬,與 AHCI 驅動程式相比,速度提升了 900%。NVMe 也能直接與系統 CPU 進行傳輸,優秀的相容性賦予它令人驚豔的速度。
各種尺寸規格的 NVMe 儲存設備,皆可和所有主流作業系統搭配使用。

NVME LogoNVMe (非揮發性記憶體通訊協定) 是一種通訊介面兼驅動程式,可充分利用 PCIe 提供的高頻寬。
它以增加效能和效率為設計目標,同時增加各大企業及客戶端系統的互通性。
NVMe 專為 SSD 所設計,並可在儲存介面和使用高速 PCIe 插槽的系統 CPU 之間進行傳輸,不受尺寸規格限制。

NVMe 協定使用平行、低延遲的資料路徑,用於像是高效能處理器架構的基礎媒介中。相較於 SAS 和 SATA 協定,NVMe提供了顯著的高效能和低延遲。NVMe 可支援高達 64,000 個 I/O 佇列,且每個佇列上有 64,000 個項目。
與使用傳統驅動程式AHCI (進階主機控制器介面)的傳統儲存設備相比,使用 NVMe 驅動程式可以加快輸入/輸出任務資料的速度。由於 NVMe是專門為 SSD 量身打造,它終將成為全新的產業標竿。

SSD 儲存:過去和現在

資料匯流排在系統內傳輸資料,因此當以 NAND 為基礎的 SSD 首次問世時,產業顯然需要新的匯流排和協定。


  • 初代 SSD 相對緩慢,因此使用現有的 SATA 儲存基礎架構顯得較為便捷。
即使 SATA 匯流排已發展到 16Gbps,在商業使用上,幾乎所有 SATA 匯流排都仍維持在 6Gbps。
  • PCIe 3.0 的總傳輸量為 16Gbps,而 PCIe 4.0 的傳輸量是 PCIe 3.0 的 2 倍。它最多可提供 16 條通道,以及高達 32,000MB/s 的資料傳輸量,而 SATA III 僅有 600MB/s 的資料傳輸量。

使用現有更高頻寬匯流排技術的決定,讓 SATA 協定被 PCIe 技術取代。 PCIe 儲存技術的問世比 NVMe早了幾年,但因為先前的解決方案受限於 SATA 和 AHCI 等較舊的資料傳輸協議,直到近幾年才透過NVMe充分發揮其潛力。NVMe 透過提供低延遲的指令和高達 64,000 個佇列,成為可突破資料傳輸瓶頸的解決方案。大量的佇列可以讓資料傳輸更快速,因為資料是運用晶片和區塊、以分散方式寫入 SSD,而不是寫入傳統的機械式硬碟。

傳輸驅動程式:AHCI vs NVMe

作業系統使用傳輸驅動程式與儲存設備進行資料傳輸。NVMe 驅動程式比 SATA 介面中常用的 AHCI 驅動程式還要快速。

  • NVMe 特別為採用快閃技術的 SSD 打造,速度比 AHCI 驅動程式更快,而AHCI則是為傳統的機械式硬碟所設計。
  • NVMe 具有 64,000 個指令佇列,且每個佇列可傳送 64,000 個指令,但 AHCI 只有一個指令佇列,而每個佇列只能傳送 32 個指令。
  • AHCI 驅動程式的指令須使用較長的 CPU 週期,延遲時間為 6 微秒,而 NVMe 驅動程式的指令則只需要較短的 CPU 週期,延遲時間為 2.8 微秒。

NVMe 驅動程式可直接與系統 CPU 進行傳輸,但 AHCI 則必須透過 SATA 控制器才能進行傳輸。AHCI 最高可達到 10萬 IOPS (每秒輸入/輸出資料量),而 NVMe 則可達到超過 100 萬的 IOPS。IOPS (每秒輸入/輸出資料量,發音為 i-ops)是很常見的測量指標,可用來衡量電腦儲存裝置的效能。

NVMe SSD 尺寸規格

NVMe SSD 擁有各式各樣的尺寸規格,視使用情境或應用程式而有所不同。

    • 個人/用戶端產品採用 BGA 和 M.2 的尺寸規格。
    • 資料中心/伺服器相關應用則採用 M.2、U.2、U.3 和 EDSFF 的尺寸規格。

目前針對 EDSFF(企業與資料中心SSD尺寸規格)已發展出多元的尺寸規格和標準,可以共享相同的協定(NVMe)、相同的介面(PCIe),或使用自己的連接器 (SFF-TA-1002)、腳位和功能(SFF-TA-1009)。

Kingston NVMe SSDs

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