قصة مشهورة. بمجرد ظهور أجهزة كمبيوتر أكثر قوة، بمجرد زيادة أداء المعالجات وقدرة وسائط التخزين، ويتنهد المستخدم بارتياح - "الآن لدي ما يكفي لكل شيء، ليس من الضروري الضغط والحفظ،" ثم تظهر على الفور تقريبًا احتياجات جديدة، مما يستنزف المزيد والمزيد من الموارد، وهو برنامج جديد أيضًا "لا يحرم نفسه من أي شيء". مشكلة أبدية. دورة لا نهاية لها. وبحث لا نهاية له عن حلول جديدة. التخزين السحابي، والشبكات العصبية، والذكاء الاصطناعي - من الصعب حتى تخيل القوة الهائلة التي تتطلبها هذه التقنيات. ولكن دعونا لا ننزعج، لأن أي مشكلة، عاجلاً أم آجلاً، هناك حل.
أحد هذه الحلول كان بروتوكول NVM-express، الذي، كما يقول الخبراء، أحدث ثورة في استخدام الذاكرة الصلبة غير المتطايرة. ما هو NVMe وما الفوائد التي يجلبها معه؟
تعتمد سرعة الكمبيوتر إلى حد كبير على سرعة قراءة البيانات من الوسائط وسرعة معالجة الأوامر. بغض النظر عن مدى الأداء العالي لنظام التشغيل ككل، يمكن تقويض كل شيء بواسطة محرك الأقراص الثابتة العادي، مما يؤدي إلى إبطاء البرامج عند الفتح أو "التفكير" عند أداء المهام الكبيرة. ناهيك عن حقيقة أن محرك الأقراص الصلبة قد استنفد عمليًا إمكاناته لزيادة حجم تخزين المعلومات وبالتالي أصبح غير واعد. وكان المحرك الميكانيكي قديمًا أكثر وأبطأ من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر.
والآن تم استبدال محركات الأقراص الثابتة بمحركات أقراص الحالة الثابتة (SSD) - محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة وأجهزة التخزين غير الميكانيكية غير المتطايرة. ظهرت محركات أقراص SSD الأولى في السوق في النصف الثاني من العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. وسرعان ما بدأوا في التنافس مع محركات الأقراص الثابتة من حيث الحجم. ولكن لفترة طويلة لم يتمكنوا من تحقيق إمكاناتهم ومزاياهم بشكل كامل في السرعة والوصول المتوازي إلى الخلايا، لأن الواجهات والبروتوكولات الحالية تم تصميمها وفقًا للمعايير القديمة المصممة لدعم محركات الأقراص الصلبة عبر SATA وحتى واجهات SCSI (SAS) الأقدم .
كانت الخطوة التالية في إطلاق إمكانات الذاكرة غير المتطايرة هي الانتقال إلى حافلات PCI-express. ولكن بحلول ذلك الوقت لم تكن قد تم تطوير معايير صناعية جديدة بالنسبة لهم. وفي عام 2012، تم إصدار أجهزة الكمبيوتر الأولى التي نفذت بروتوكول NVM-express.
يجب عليك الانتباه على الفور إلى حقيقة أن NVMe ليس جهازًا أو واجهة اتصال خاصة به. هذا بروتوكول، أو بشكل أكثر دقة، مواصفات بروتوكول تبادل البيانات.
لذلك، فإن عبارة "محرك NVMe" ليست صحيحة تمامًا، والمقارنة مثل "HDD - SSD - NVMe" خاطئة تمامًا ومضللة للمستخدم الذي بدأ للتو في التعرف على الموضوع. من الصحيح مقارنة محرك الأقراص الثابتة بمحرك أقراص SSD من ناحية، ومحرك أقراص SSD متصل عبر واجهة SATA (عبر بروتوكول AHCI) ومحرك أقراص SSD متصل عبر ناقل PCI-express باستخدام بروتوكول NVM-express، من ناحية أخرى. ربما لم تعد مقارنة محركات الأقراص الثابتة بمحركات أقراص الحالة الثابتة (SSD) مثيرة للاهتمام لأي شخص. الجميع يفهم الفرق، والجميع يدرك جيدًا فوائد هذا الأخير. فقط لملاحظة بعض المزايا (المذهلة للغاية). بالمقارنة مع محركات الأقراص الصلبة، فإن محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة أصغر حجمًا ووزنًا، وهي صامتة، والغياب التام لمحركات الأقراص الميكانيكية يجعلها أكثر مقاومة للضرر عدة مرات (على سبيل المثال، عند السقوط) ويزيد ببساطة من عمر الخدمة.
إن مقارنة إمكانيات SSD مع ناقل قديم وبروتوكول قديم وSSD على ناقل PCIe مع بروتوكول NVMe هو بالتأكيد أكثر أهمية وسيكون مفيدًا لكل من اعتاد على مواكبة المنتجات الجديدة، ولأولئك الذين ذاهبون لشراء جهاز كمبيوتر جديد، وحتى لأولئك الذين، على سبيل المثال، يبحثون عن أفضل استضافة.
تم إنشاء واجهة SATA، كما ذكرنا سابقًا، لمحركات الأقراص الثابتة، والتي يمكن لرأسها الوصول فعليًا إلى خلية واحدة فقط في المرة الواحدة. ليس من المستغرب أن تحتوي أجهزة SATA على قناة واحدة فقط. بالنسبة لمحركات أقراص SSD، هذا للأسف لا يكفي، لأن إحدى مزاياها هي دعم التدفقات المتوازية. تتحكم وحدة تحكم SSD أيضًا في تحديد الموقع الأولي، وهي ميزة مهمة أخرى. يوفر ناقل PCI-express عملية متعددة القنوات، ويحقق بروتوكول NVMe هذه الميزة. ونتيجة لذلك، يتم نقل البيانات المخزنة على محركات أقراص SSD عبر 65 قائمة انتظار تحكم متوازية، يمكن لكل منها استيعاب أكثر من 536 أمرًا في وقت واحد. قارن: يمكن لـ SATA وSCSI استخدام قائمة انتظار واحدة فقط، مما يدعم ما يصل إلى 65 وما يصل إلى 536 أمرًا، على التوالي.
بالإضافة إلى ذلك، تتطلب الواجهات القديمة وصولين إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) لتنفيذ كل أمر، لكن NVMe تمكن من القيام بذلك دفعة واحدة.
الميزة الثالثة المهمة هي العمل مع الانقطاعات. تم تطوير بروتوكول NVMe للمنصات الحديثة التي تستخدم معالجات متعددة النواة. لذلك، فهو يتضمن معالجة متوازية للخيوط، بالإضافة إلى آلية محسنة للعمل مع قوائم الانتظار ومعالجة المقاطعات، مما يسمح بمستويات أعلى من الأداء. بمعنى آخر، عندما يظهر أمر ذو أولوية أعلى، يبدأ تنفيذه بشكل أسرع.
تثبت العديد من الاختبارات التي أجرتها العديد من المنظمات والخبراء أن سرعة تشغيل محركات أقراص NVMe SSD هي في المتوسط 5 مرات أعلى من سرعة توصيل محركات أقراص SSD عبر الواجهات القديمة.
لنتحدث الآن عما إذا كانت محركات أقراص SSD المطبقة على PCIe باستخدام بروتوكول NVMe متاحة للجميع. ولا يتعلق الأمر فقط بالتكلفة. من حيث السعر، لا تزال هذه المبيعات أعلى بشكل ملحوظ، على الرغم من أن أسعار مكونات الكمبيوتر معروفة بأنها مرتفعة فقط في بداية المبيعات وتميل إلى الانخفاض بسرعة كبيرة.
نحن نتحدث عن حلول بناءة، حول ما يسمى عادة في اللغة المهنية "شكل عامل". وبعبارة أخرى، في أي شكل يتم إنتاج هذه المكونات من قبل الشركات المصنعة. حاليا في السوق هناك ثلاثة عوامل الشكل.
الأول وهذا ما يسمى "NVMe SSD". إنها بطاقة توسعة ومتصلة بنفس فتحات بطاقة الفيديو. هذا غير مناسب لجهاز كمبيوتر محمول. ومع ذلك، كما هو الحال بالنسبة للعديد من أجهزة الكمبيوتر المكتبية، حيث يتم تجميع المزيد والمزيد منها على اللوحات الأم المدمجة، حيث يوجد غالبًا فتحتان أو حتى فتحة PCIe واحدة (والتي تشغلها عادةً بطاقة الفيديو).
عامل الشكل الثاني - يو2. ظاهريًا، يشبه محرك الأقراص الثابتة العادي، ولكنه أصغر حجمًا بكثير. يتم استخدام U2 عادة على الخوادم، لذلك من غير المرجح أن يشتريه المستخدم العادي.
الثالث - م2. هذا هو عامل الشكل الأكثر تطورًا. يتم استخدامه بنشاط في أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وقد تم تطبيقه مؤخرًا على بعض اللوحات الأم لأجهزة الكمبيوتر المكتبية. ومع ذلك، عند شراء M2، يجب أن تكون حذرًا للغاية، لأن محركات أقراص SATA SSD لا تزال تُنتج بهذا الشكل.
ومع ذلك، هناك حاجة أيضًا إلى توخي الحذر عند تقييم جدوى شراء أي من عوامل الشكل المذكورة لنفسك. أولاً، يجب عليك تقييم ما إذا كانت اللوحة الأم للكمبيوتر المحمول أو الكمبيوتر الشخصي تحتوي على الفتحات اللازمة. وحتى لو كان الأمر كذلك، فهل يحتوي جهاز الكمبيوتر الخاص بك على معالج قوي بما فيه الكفاية، لأن المعالج الضعيف لن يسمح لك بتجربة فوائد SSD. إذا كان لديك كل هذا وغالبًا ما تستخدم كميات كبيرة من البيانات، فبالطبع، فإن NVMe SSD هو ما تحتاجه.
كإعلان
- هذا يتعلق بالخوادم الافتراضية لشركتنا.
نحن نستخدم محركات أقراص الخادم السريعة حصريا من Intel لفترة طويلة، ولا نبخل بالأجهزة، فقط المعدات ذات العلامات التجارية وبعض أفضل مراكز البيانات في روسيا والاتحاد الأوروبي. أسرع وتحقق من ذلك 😉
المصدر: www.habr.com