Женщина работает на ПК, в ее очках отражается экран

Понимание SSD-технологии: NVMe, SATA, M.2

Преимущества NVMe

Технология NVMe обеспечивает превосходное хранение данных, превосходную скорость и превосходную совместимость. Благодаря подключению накопителей по PCIe, NVMe может передавать за то же время в 25 раз больше данных, чем SATA. Наряду с большей скоростью обмена данными, команды NVMe выполняются вдвое быстрее, чем AHCI. Кроме того, NVMe SSD могут обрабатывать свыше 2 миллионов операций ввода-вывода в секунду (IOPS), что дает преимущество в скорости по сравнению с AHCI до 900%. NVMe-накопители подключаются напрямую к центральному процессору системы, что также способствует невероятной скорости и совместимости. NVMe-накопители работают со всеми основными операционными системами и производятся в разных форм-факторах.

NVME LogoNVMe (Non-Volatile Memory Express) — это интерфейс связи и драйвер, который использует преимущества увеличенной полосы пропускания, обеспечиваемой PCIe. Он разработан для повышения производительности и эффективности, обеспечивая при этом совместимость с широким спектром корпоративных и клиентских систем. Технология NVMe была разработан для твердотельных накопителей и обменивается данными между интерфейсом хранилища и процессором системы, используя высокоскоростные разъемы PCIe без ограничений форм-фактора.

Протокол NVMe использует параллельные пути передачи данных с малой задержкой к базовому носителю, подобно архитектурам высокопроизводительных процессоров. Это обеспечивает значительно более высокую производительность и меньшие задержки по сравнению с протоколами SAS и SATA. NVMe может поддерживать множество очередей ввода-вывода — до 64 тыс. очередей глубиной 64 тыс. записей каждая. В результате задачи ввода/вывода могут передавать больший объем данных быстрее, чем старые модели хранения данных с использованием устаревших драйверов, таких как AHCI (Advanced Host Controller Interface). Поскольку протокол NVMe разработан специально для твердотельных накопителей, он неизбежно станет новым отраслевым стандартом.

Твердотельные накопители: SATA против PCIe

Шины данных передают данные внутри системы, и когда впервые появились твердотельные накопители на базе технологии NAND, для отрасли стало очевидно, что необходимы новая шина и новый протокол.

  • Ограничения жестких дисков (HDD) стали причиной широкого внедрения твердотельных накопителей (SSD). SSD-накопители могли использовать ту же инфраструктуру, что и жесткие диски (HDD), при этом обеспечив значительно более высокую производительность как при последовательном, так и при случайном доступе к данным. Хотя спецификация SATA III поддерживает скорость до 6 Гбит/с, жесткие диски были не способны полностью использовать эту пропускную способность, тогда как новые коммерчески доступные SSD-накопители быстро достигли пределов возможностей интерфейса.
  • Одна линия PCIe 4.0 поддерживает значительно большую пропускную способность в 16 Гбит/с. 16 линий PCIe 4.0 обеспечивают скорость передачи данных до 32 000 МБ/с (256 Гбит/с). PCIe 5.0 удваивает пропускную способность до значения в 64 ГБ/с (512 Гбит/с) для 16 линий (32 Гбит/с для одной линии), с теоретической максимальной скоростью передачи в 64 000 МБ/с. Для сравнения, более старый стандарт SATA III ограничен скоростью всего 600 МБ/с, что делает PCIe 5.0 более чем в 100 раз быстрее SATA III и подчеркивает огромный рост производительности с каждым новым поколением PCIe.с более высокой пропускной способностью привело к замене протоколов SATA на технологию PCIe. Технология PCIe появилась за несколько лет до NVMe, но поскольку предыдущие решения были ограничены старыми протоколами передачи данных, такими как SATA и AHCI, они не могли быть использованы в полной мере до последнего времени. Технология NVMe устранила узкие места и сняла ограничения, обеспечивая выполнение команд с малой задержкой и очереди глубиной 64 тыс. записей. Большое количество очередей обеспечивает более быструю передачу данных, поскольку данные записываются на твердотельные накопители рассредоточенно с использованием ячеек и блоков, а не на вращающихся дисках, таких как жесткие диски.

Коммуникационные драйверы AHCI и NVMe

Коммуникационные драйверы используются операционными системами для обмена данными с устройствами хранения. Драйверы NVMe работают быстрее, чем драйверы AHCI, которые обычно используются в интерфейсах SATA.

  • Драйвер NVMe разработан специально для твердотельных накопителей с флеш-технологией. В результате он работает быстрее, чем драйверы AHCI, которые были разработаны для обычных вращающихся жестких дисков.
  • В то время как в NVMe есть 64 тыс. очередей команд и возможность отправки 64 тыс. команд на каждую очередь, в AHCI есть только одна очередь команд и возможность отправки только 32 команд на очередь.
  • В драйверах AHCI команды используют большое число циклов ЦП с задержкой 6 микросекунд, в то время как команды драйвера NVMe используют малое число циклов ЦП с задержкой 2,8 микросекунды.

Драйвер NVMe напрямую взаимодействует с системным процессором, а AHCI должен связываться с контроллером SATA. AHCI имеет показатель IOPS (число операций ввода/вывода в секунду) до 100 тыс., в то время как для NVMe IOPS составляет более 1 миллиона. IOPS (число операций ввода-вывода в секунду, произносится "ай-опс") — это стандартный показатель производительности, используемый для тестирования компьютерных запоминающих устройств.

Форм-факторы твердотельных накопителей NVMe

Твердотельные накопители NVMe бывают разных форм-факторов, но это зависит от варианта использования или приложения.

  • В потребительских устройствах и клиентских системах используются форм-факторы BGA и M.2.
  • В центрах обработки данных и серверах используются форм-факторы M.2, U.2, U.3 и EDSFF.

Загрузка инфографики

В рамках EDSFF (Enterprise and Data Center SSD Form Factor) предпринимаются усилия по обеспечению динамического диапазона форм-факторов и стандартов, которые используют один и тот же протокол (NVMe), один и тот же интерфейс (PCIe) и собственный краевой разъем (SFF-TA-1002), распиновку и функции (SFF-TA-1009).

Полезна ли была эта информация?

вид сверху на ноутбук на темном столе с изображением дорожек печатной платы

Спросите специалиста

Планирование правильного решения требует понимания требований вашего проекта и системных требований. Позвольте специалистам Kingston помочь вам.

Спросите специалиста

Ресурсы NVMe

Блог Главная

Kingston NVMe SSDs

Загрузить еще

Связанные видеоролики

Триша держит SSD-накопители M.2 и SATA 5:33

Как выбрать твердотельный накопитель: SATA, 2,5 дюйма, NVMe, M.2, PCIe, U.2

Итак, вы хотите значительно повысить быстродействие своего ПК, установив твердотельный накопитель. Но как выбрать подходящий вариант?

Триша держит внешний корпус M.2 и твердотельный накопитель M.2 3:22

Как установить твердотельный накопитель NVMe в ноутбук

Мы покажем пошаговую процедуру форматирования и очистки твердотельного накопителя или жесткого диска.

Trisha 指向 PCIe Express Gen 4 徽标 4:44

PCIe Gen 4 - 这是什么？

我们介绍了 PCIe Gen 4、如何利用上它以及您是否应升级。

Триша рассматривает твердотельный накопитель NVMe в корпусе ПК 4:07

Рассматриваем накопители NVMe

В этом видеоролике мы доходчиво расскажем о NVMe и его отличиях от предыдущих технологий накопителей.

Связанные статьи

Блог Главная