Berühmte Geschichte. Sobald leistungsstärkere Computer auf den Markt kommen, sobald die Leistung von Prozessoren und die Kapazität von Speichermedien steigt und der Benutzer erleichtert aufseufzt: „Jetzt habe ich genug für alles, ich muss nicht mehr quetschen und sparen“, dann Fast sofort tauchen neue Bedürfnisse auf, die immer mehr Ressourcen verbrauchen. , neue Software, die sich auch „nichts verweigert“. Ewiges Problem. Ein endloser Kreislauf. Und eine endlose Suche nach neuen Lösungen. Cloud-Speicher, neuronale Netze, künstliche Intelligenz – es ist kaum vorstellbar, welche gigantische Leistung diese Technologien erfordern. Aber seien wir nicht verärgert, denn für jedes Problem gibt es früher oder später eine Lösung.
Eine dieser Lösungen war das NVM-Express-Protokoll, das Experten zufolge die Verwendung von nichtflüchtigen Festkörperspeichern revolutioniert hat. Was ist NVMe und welche Vorteile bringt es mit sich?
Die Geschwindigkeit eines Computers hängt weitgehend von der Geschwindigkeit beim Lesen von Daten vom Medium und der Geschwindigkeit bei der Verarbeitung von Befehlen ab. Egal wie leistungsfähig das Betriebssystem insgesamt ist, alles kann durch eine normale Festplatte beeinträchtigt werden, was dazu führt, dass Programme beim Öffnen langsamer werden oder bei der Ausführung großer Aufgaben „denken“. Ganz zu schweigen davon, dass die Festplatte ihr Potenzial zur Vergrößerung des Informationsspeichervolumens praktisch ausgeschöpft hat und daher nicht mehr vielversprechend ist. Und der mechanische Antrieb war noch veralteter und bremste die Entwicklung der Computertechnologie.
Und jetzt wurden Festplatten durch SSDs ersetzt – Solid-State-Laufwerke, nichtflüchtige, nicht mechanische Speichergeräte. Die ersten SSD-Laufwerke kamen in der zweiten Hälfte der 2000er Jahre auf den Markt. Schon bald begannen sie, in Bezug auf das Volumen mit Festplatten zu konkurrieren. Ihr Potenzial und ihre Vorteile in Bezug auf Geschwindigkeit und parallelen Zugriff auf Zellen konnten sie jedoch lange Zeit nicht voll ausschöpfen, da die vorhandenen Schnittstellen und Protokolle nach alten Standards aufgebaut waren, die für die Unterstützung von Festplattenlaufwerken über SATA und noch ältere SCSI (SAS)-Schnittstellen ausgelegt waren .
Der nächste Schritt zur Erschließung des Potenzials des nichtflüchtigen Speichers war der Übergang zu PCI-Express-Bussen. Zu diesem Zeitpunkt waren jedoch noch keine neuen Industriestandards für sie entwickelt worden. Und im Jahr 2012 wurden die ersten Computer veröffentlicht, die das NVM-Express-Protokoll implementierten.
Sie sollten sofort darauf achten, dass NVMe kein Gerät oder dessen Verbindungsschnittstelle ist. Dabei handelt es sich um ein Protokoll, genauer gesagt um eine Spezifikation eines Datenaustauschprotokolls.
Daher ist der Ausdruck „NVMe-Laufwerk“ nicht ganz korrekt und ein Vergleich wie „HDD – SSD – NVMe“ ist für einen Benutzer, der sich gerade erst mit dem Thema vertraut macht, absolut falsch und irreführend. Richtig ist der Vergleich einer HDD mit einer SSD einerseits, einer SSD, die über die SATA-Schnittstelle (über das AHCI-Protokoll) angeschlossen ist, und einer SSD, die über den PCI-Express-Bus mit dem NVM-Express-Protokoll angeschlossen ist, andererseits. Der Vergleich von HDDs mit SSDs dürfte für niemanden mehr interessant sein. Jeder versteht den Unterschied und jeder ist sich der Vorteile des Letzteren bewusst. Um nur einige (sehr auffällige) Vorteile zu erwähnen. Im Vergleich zu Festplatten sind Solid-State-Laufwerke kleiner und leichter, geräuschlos und durch den völligen Verzicht auf mechanische Laufwerke sind sie um ein Vielfaches widerstandsfähiger gegen Beschädigungen (z. B. beim Herunterfallen) und erhöhen schlichtweg ihre Lebensdauer.
Der Vergleich der Fähigkeiten einer SSD mit einem alten Bus und einem alten Protokoll und einer SSD auf einem PCIe-Bus mit einem NVMe-Protokoll ist sicherlich von viel mehr Interesse und wird für alle nützlich sein, die es gewohnt sind, mit neuen Produkten Schritt zu halten, für diejenigen, die es tun die einen neuen Computer kaufen wollen, und sogar diejenigen, die zum Beispiel auf der Suche nach dem besten Hosting sind.
Die SATA-Schnittstelle wurde, wie bereits erwähnt, für Festplatten geschaffen, deren Kopf jeweils nur auf eine Zelle physikalisch zugreifen kann. Es ist nicht verwunderlich, dass SATA-Geräte nur über einen Kanal verfügen. Für SSDs reicht das leider nicht aus, denn einer ihrer Vorteile ist die Unterstützung paralleler Streams. Der SSD-Controller steuert auch die Anfangspositionierung, was ein weiterer wesentlicher Vorteil ist. Der PCI-Express-Bus bietet Mehrkanalbetrieb und das NVMe-Protokoll realisiert diesen Vorteil. Dadurch werden die auf den SSDs gespeicherten Daten über 65 parallele Steuerwarteschlangen übertragen, von denen jede mehr als 536 Befehle gleichzeitig speichern kann. Vergleichen Sie: SATA und SCSI können nur eine Warteschlange verwenden und unterstützen bis zu 65 bzw. bis zu 536 Befehle.
Darüber hinaus erfordern alte Schnittstellen zwei Zugriffe auf den RAM, um jeden Befehl auszuführen, NVMe schafft dies jedoch in einem Rutsch.
Der dritte wesentliche Vorteil ist das Arbeiten mit Unterbrechungen. Das NVMe-Protokoll wurde für moderne Plattformen mit Multicore-Prozessoren entwickelt. Daher umfasst es die parallele Verarbeitung von Threads sowie einen optimierten Mechanismus für die Arbeit mit Warteschlangen und die Interrupt-Verarbeitung, was eine höhere Leistung ermöglicht. Mit anderen Worten: Wenn ein Befehl mit einer höheren Priorität erscheint, beginnt seine Ausführung schneller.
Zahlreiche Tests verschiedener Organisationen und Experten belegen, dass die Betriebsgeschwindigkeit von NVMe-SSDs im Durchschnitt fünfmal höher ist als bei der Anbindung von SSDs über ältere Schnittstellen.
Lassen Sie uns nun darüber sprechen, ob auf PCIe mit dem NVMe-Protokoll implementierte SSDs für jedermann verfügbar sind. Und es geht nicht nur um die Kosten. Preislich gesehen sind solche Umsätze immer noch spürbar höher, obwohl die Preise für Computerkomponenten bekanntermaßen nur zu Beginn des Verkaufs hoch sind und tendenziell recht schnell sinken.
Es geht um konstruktive Lösungen, um das, was man in der Fachsprache üblicherweise nennt "Formfaktor". Mit anderen Worten, in welcher Form diese Komponenten von den Herstellern hergestellt werden. Derzeit auf dem Markt gibt es drei Formfaktoren.
Erste Dies wird als „NVMe SSD“ bezeichnet. Es handelt sich um eine Erweiterungskarte, die an dieselben Steckplätze wie die Grafikkarte angeschlossen wird. Dies ist nicht für einen Laptop geeignet. Allerdings wie bei vielen Desktop-Computern, da immer mehr von ihnen auf kompakten Motherboards montiert sind, auf denen oft zwei oder sogar ein PCIe-Steckplatz vorhanden ist (der normalerweise von einer Grafikkarte belegt wird).
Zweiter Formfaktor - U2. Äußerlich ähnelt es einer normalen Festplatte, ist aber deutlich kleiner. U2 wird normalerweise auf Servern verwendet, daher ist es unwahrscheinlich, dass der durchschnittliche Benutzer es kauft.
Dritter - M2. Dies ist der sich am weitesten entwickelnde Formfaktor. Es wird aktiv in Laptops eingesetzt und wurde kürzlich bereits auf einigen Motherboards für Desktop-PCs implementiert. Allerdings sollte man beim Kauf einer M2 sehr vorsichtig sein, da SATA-SSDs immer noch in diesem Formfaktor produziert werden.
Allerdings ist auch bei der Beurteilung der Machbarkeit, einen der genannten Formfaktoren für sich selbst zu erwerben, Vorsicht geboten. Zunächst sollten Sie prüfen, ob Ihr Laptop- oder PC-Motherboard über die erforderlichen Steckplätze verfügt. Und selbst wenn dies der Fall ist, verfügt Ihr Computer über einen ausreichend leistungsstarken Prozessor, denn mit einem schwachen Prozessor können Sie die Vorteile einer SSD trotzdem nicht nutzen. Wenn Sie das alles haben und zudem häufig mit großen Datenmengen arbeiten, ist natürlich eine NVMe-SSD genau das Richtige für Sie.
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Source: habr.com