Обработка данных лежит в основе любого бизнеса. ПК с посредственными характеристиками вполне приличен для простой обработки данных, но в больших масштабах этого будет недостаточно. Поскольку объем данных продолжает расти, компании всегда ищут новейшие технологии, которые могут ускорить обработку данных. Компоненты высокоскоростного компьютера имеют решающее значение для обработки больших объемов данных в реальном времени. Одним из ключевых компонентов, требующих обновления, является внутреннее вторичное запоминающее устройство. Эти устройства играют жизненно важную роль в сборе, доступе, обработке и преобразовании данных, и они значительно эволюционировали, чтобы удовлетворить потребности бизнеса. Накопитель NVMe (Non-Volatile Memory Express) – это последняя и самая быстрая эволюция устройств хранения. Прежде чем мы углубимся в NVMe, давайте кратко рассмотрим различные внутренние вторичные носители данных, используемые сегодня.
Жесткий диск (HDD). Магнитный и механический вращающийся привод считается устаревшим запоминающим устройством. Он существует с середины 20 века. Жесткие диски состоят из движущихся частей, которые чаще всего вызывают выход устройства из строя. В настоящее время доступны форм-факторы жестких дисков 3,5 и 2,5 дюйма. Сегодняшние жесткие диски используют интерфейс стандарта SATA (Serial Advanced Technology Attachment), который заменил уже устаревшие стандарты IDE (Integrated Drive Electronics) и PATA (Parallel Advanced Technology Attachment).
Твердотельный накопитель (SSD). SSD – это устройство хранения нового поколения, которое хранит информацию во флэш-памяти. Он выполняет те же функции, что и HDD, только быстрее. В отличие от HDD, он вряд ли выйдет из строя, поскольку в нем нет движущихся частей. SSD-накопители используют интерфейс SATA или PCIe (Peripheral Component Interconnect Express).
Так где же тут NVMe? Чтобы лучше понять NVMe, позвольте нам сначала узнать о различиях между интерфейсами SATA и PCIe.
SATA против PCIe
SATA и PCIe – это интерфейсные носители для внутренних запоминающих устройств. SATA используется как для жестких дисков, так и для твердотельных накопителей, а более поздняя версия PCIe используется для твердотельных накопителей.
Жесткий диск – самый медленный среди аппаратных компонентов компьютеров. Чтобы не отставать от скорости других компонентов, абсолютно необходимо было заменить стандарты IDE и PATA более быстрым интерфейсом SATA.
SATA – это одновременно и разъем, и стандарт шины. Разъем SATA соединяет жесткие и твердотельные диски с шиной SATA материнской платы компьютера. Этот простой разъем претерпел несколько разработок, и его последняя версия, SATA III, широко используется в современных жестких дисках и твердотельных накопителях. SATA III имеет скорость передачи 600 МБ/с и использует AHCI (Advanced Host Controller Interface) для связи с устройствами SATA. AHCI был разработан специально для вращающихся жестких дисков, но поскольку при его разработке не было стандарта для дисков SATA, AHCI был одобрен для работы с SATA. Хотя AHCI был совместим с дисками SATA, он не полностью оптимизировал потенциал твердотельных накопителей на основе флэш-памяти из-за их низкой скорости передачи данных. Кроме того, существует потребность в контроллере SATA для AHCI для связи с диском SATA, что еще больше замедляет передачу данных.
PCIe – это стандарт высокоскоростной шины расширения, который заменил старые и более медленные стандарты шины PCI, PCI-X и AGP. Он использовался в основном для графики, карт Wi-Fi и Ethernet. PCIe имеет прямое соединение с процессором, что значительно увеличивает скорость передачи данных. В отличие от SATA, PCIe не требует наличия контроллера между диском и процессором для передачи данных туда и обратно. PCIe также обладает другими впечатляющими преимуществами, такими как меньшая задержка, масштабируемая производительность, увеличенный ввод/вывод до 40 линий на сокет ЦП и низкое энергопотребление. PCIe 3.0 – это последнее поколение PCIe со скоростью передачи 985 МБ/с на полосу и до 16 полос. Эти превосходные характеристики PCIe делают его идеальным слотом для твердотельных накопителей. Но одного все еще не хватает; стандарт связи между твердотельными накопителями и интерфейсом PCIe.
Использует ли NVMe PCIe?
Между NVMe и PCIe много путаницы, поскольку эти два слова часто используются как синонимы. В других случаях SSD и NVMe считаются двумя разными дисками. Но что такое NVMe?
NVMe не является ни интерфейсом, ни накопителем. В настоящее время это промышленный стандарт связи для запоминающих устройств NVM, таких как твердотельные накопители. На самом деле он разработан специально для SSD на базе флеш-памяти. Хотя PCIe является физическим интерфейсом, NVMe – это протокол, который управляет устройствами NVM, использующими PCIe. Таким образом, он похож на AHCI, только намного быстрее.
Для сравнения, AHCI имеет только одну очередь команд и может отправлять 32 команды на очередь, NVMe, с другой стороны, имеет умопомрачительные очереди 64 КБ и может отправлять 64 КБ команд на очередь. Это подавляющее количество команд 4Mв итоге! В отличие от AHCI, который проходит через контроллер SATA перед отправкой данных в ЦП, NVMe связывается напрямую с ЦП без необходимости в каком-либо контроллере. Кроме того, он имеет более миллиона операций ввода-вывода в секунду (операций ввода-вывода в секунду) по сравнению с 100 КБ AHCI. Кроме того, он имеет меньшую задержку всего на несколько микросекунд по сравнению с 30-100 микросекундами AHCI. Поговорим о скорости передачи. Как упоминалось ранее, PCIe имеет скорость передачи 1 ГБ/с на полосу. NVMe использует четыре полосы PCIe, что означает, что теоретически твердотельные накопители NVMe имеют скорость передачи 3,9 ГБ/с . Более чем в 6 раз быстрее по сравнению со скоростью передачи 600 МБ/с для дисков SATA.
Дело сделано, NVMe – верный победитель во всех отношениях, но есть один недостаток – цена. NVMe стоит дороже, и для некоторых это непрактичный выбор. Твердотельные накопители SATA могут запускать программы, передавать файлы и запускать компьютер относительно быстро, но, например, для обработки больших видеофайлов или в отраслях, где требуется одновременный запуск нескольких приложений и обработка огромных файлов в реальном времени, дополнительные деньги, потраченные на диски NVMe достойная расплата.
Использует ли NVMe PCIe? Несомненно, да! NVMe работает рука об руку с PCIe для исключительно высокоскоростной передачи данных и является значительным улучшением по сравнению со старым стандартом AHCI.