Słynna historia. Gdy tylko pojawią się mocniejsze komputery, gdy tylko wzrośnie wydajność procesorów i pojemność nośników, a użytkownik odetchnie z ulgą – „teraz mam na wszystko, nie muszę się przeciskać i oszczędzać”, wtedy niemal natychmiast pojawiają się nowe potrzeby, zabierając coraz więcej zasobów., nowe oprogramowanie, które również „niczego sobie nie odmawia”. Wieczny problem. Niekończący się cykl. I niekończące się poszukiwanie nowych rozwiązań. Przechowywanie w chmurze, sieci neuronowe, sztuczna inteligencja – trudno sobie nawet wyobrazić, jakiej gigantycznej mocy wymagają te technologie. Ale nie załamujmy się, bo na każdy problem prędzej czy później znajdzie się rozwiązanie.
Jednym z takich rozwiązań był protokół NVM-express, który zdaniem ekspertów zrewolucjonizował zastosowanie półprzewodnikowej pamięci nieulotnej. Co to jest NVMe i jakie korzyści ze sobą niesie?
Szybkość komputera w dużej mierze zależy od szybkości odczytu danych z nośników i szybkości przetwarzania poleceń. Bez względu na to, jak wydajny jest system operacyjny jako całość, zwykły dysk twardy może wszystko zepsuć, co powoduje spowolnienie programów podczas otwierania lub „myślenie” podczas wykonywania dużych zadań. Nie wspominając już o tym, że dysk twardy praktycznie wyczerpał swój potencjał zwiększania wolumenu przechowywania informacji i dlatego stał się mało obiecujący. A napęd mechaniczny był jeszcze bardziej przestarzały i spowalniał rozwój technologii komputerowej.
A teraz dyski twarde zostały zastąpione dyskami SSD - dyskami półprzewodnikowymi, nieulotnymi, niemechanicznymi urządzeniami pamięci masowej. Pierwsze dyski SSD pojawiły się na rynku w drugiej połowie lat 2000-tych. Dość szybko zaczęły konkurować z dyskami twardymi pod względem objętości. Ale przez długi czas nie mogły w pełni wykorzystać swojego potencjału i zalet w szybkości i równoległym dostępie do komórek, ponieważ istniejące interfejsy i protokoły były budowane według starych standardów przeznaczonych do obsługi dysków HDD przez SATA i jeszcze starszych interfejsów SCSI (SAS). .
Kolejnym krokiem w uwolnieniu potencjału pamięci nieulotnej było przejście na magistrale PCI-express. Ale do tego czasu nie opracowano jeszcze dla nich nowych standardów przemysłowych. W 2012 roku wypuszczono pierwsze komputery, które zaimplementowały protokół NVM-express.
Należy od razu zwrócić uwagę na fakt, że NVMe nie jest urządzeniem ani jego interfejsem połączeniowym. Jest to protokół, a dokładniej specyfikacja protokołu wymiany danych.
Dlatego sformułowanie „dysk NVMe” nie jest do końca trafne, a porównanie w stylu „HDD – SSD – NVMe” jest absolutnie błędne i wprowadzające w błąd użytkownika dopiero zapoznającego się z tematem. Prawidłowe jest porównanie z jednej strony dysku twardego z dyskiem SSD, z drugiej dysku SSD podłączonego przez interfejs SATA (poprzez protokół AHCI) i dysku SSD podłączonego przez magistralę PCI-express przy użyciu protokołu NVM-express. Porównanie dysków twardych z dyskami SSD prawdopodobnie nie jest już dla nikogo interesujące. Każdy rozumie różnicę i każdy doskonale zdaje sobie sprawę z zalet tego ostatniego. Wystarczy zwrócić uwagę na kilka (bardzo uderzających) zalet. W porównaniu do dysków twardych dyski półprzewodnikowe mają mniejszy rozmiar i wagę, są ciche, a całkowity brak dysków mechanicznych czyni je wielokrotnie bardziej odpornymi na uszkodzenia (na przykład w przypadku upadku) i po prostu zwiększa ich żywotność.
Porównanie możliwości dysku SSD ze starą magistralą i starym protokołem oraz dysku SSD na magistrali PCIe z protokołem NVMe z pewnością jest o wiele bardziej interesujące i przyda się każdemu, kto jest przyzwyczajony do bycia na bieżąco z nowościami, tym, którzy zamierzają kupić nowy komputer, a nawet tym, którzy na przykład szukają najlepszego hostingu.
Interfejs SATA, jak już wspomniano, został stworzony dla dysków twardych, których głowa może fizycznie uzyskać dostęp tylko do jednej komórki na raz. Nic dziwnego, że urządzenia SATA mają tylko jeden kanał. W przypadku dysków SSD to niestety nie wystarczy, gdyż jedną z ich zalet jest obsługa strumieni równoległych. Kontroler SSD kontroluje także początkowe pozycjonowanie, co jest kolejną istotną zaletą. Magistrala PCI-express zapewnia działanie wielokanałowe, a protokół NVMe realizuje tę zaletę. W rezultacie dane przechowywane na dyskach SSD przesyłane są przez 65 536 równoległych kolejek kontrolnych, z których każda może pomieścić jednocześnie ponad 65 536 poleceń. Porównaj: SATA i SCSI mogą używać tylko jednej kolejki, obsługującej odpowiednio do 32 i do 254 poleceń.
Ponadto stare interfejsy wymagają dwóch dostępów do pamięci RAM w celu wykonania każdego polecenia, ale NVMe udaje się to zrobić za jednym razem.
Trzecią istotną zaletą jest praca z przerwami. Protokół NVMe został opracowany dla nowoczesnych platform wykorzystujących procesory wielordzeniowe. Dlatego obejmuje równoległe przetwarzanie wątków, a także zoptymalizowany mechanizm pracy z kolejkami i obsługą przerwań, co pozwala na wyższy poziom wydajności. Innymi słowy, gdy pojawi się polecenie o wyższym priorytecie, jego wykonanie rozpoczyna się szybciej.
Liczne testy przeprowadzone przez różne organizacje i ekspertów dowodzą, że prędkość działania dysków SSD NVMe jest średnio 5 razy większa niż przy podłączaniu dysków SSD poprzez starsze interfejsy.
Porozmawiajmy teraz o tym, czy dyski SSD zaimplementowane na PCIe z protokołem NVMe są dostępne dla każdego. I nie chodzi tylko o koszty. Cenowo sprzedaż ta jest nadal zauważalnie wyższa, choć wiadomo, że ceny podzespołów komputerowych są wysokie dopiero na samym początku sprzedaży i mają tendencję do dość szybkiego spadku.
Mówimy o rozwiązaniach konstrukcyjnych, o tym, co w języku fachowym zwykle się nazywa „współczynnik kształtu”. Innymi słowy, w jakiej formie te komponenty są produkowane przez producentów. Obecnie na rynku istnieje trzy czynniki kształtu.
pierwszy Nazywa się to „NVMe SSD”. Jest to karta rozszerzeń podłączana do tych samych gniazd co karta graficzna. To nie nadaje się do laptopa. Jednak podobnie jak w przypadku wielu komputerów stacjonarnych, ponieważ coraz więcej z nich jest montowanych na kompaktowych płytach głównych, gdzie często znajdują się dwa lub nawet jedno gniazdo PCIe (które zwykle jest zajęte przez kartę graficzną).
Drugi współczynnik kształtu -U2. Zewnętrznie przypomina zwykły dysk twardy, ale ma znacznie mniejszy rozmiar. U2 jest zwykle używany na serwerach, więc przeciętny użytkownik raczej go nie kupi.
Po trzecie - M2. Jest to najbardziej ewoluujący współczynnik kształtu. Jest aktywnie wykorzystywany w laptopach, a ostatnio został już wdrożony na niektórych płytach głównych komputerów stacjonarnych. Jednak przy zakupie dysku M2 należy zachować szczególną ostrożność, ponieważ dyski SSD SATA są nadal produkowane w tej obudowie.
Jednakże należy zachować ostrożność przy ocenie wykonalności zakupu któregokolwiek z wymienionych elementów obudowy dla siebie. Najpierw powinieneś ocenić, czy płyta główna laptopa lub komputera PC ma niezbędne gniazda. A nawet jeśli tak, to czy Twój komputer ma wystarczająco mocny procesor, bo słaby procesor i tak nie pozwoli Ci doświadczyć zalet dysku SSD. Jeśli masz to wszystko i często operujesz dużą ilością danych, oczywiście dysk SSD NVMe jest tym, czego potrzebujesz.
O prawach reklamy
- dokładnie chodzi o serwery wirtualne naszej firmy.
Od dłuższego czasu używamy wyłącznie szybkich dysków serwerowych firmy Intel, nie skąpimy na sprzęcie, tylko markowy sprzęt i jedne z najlepszych centrów danych w Rosji i UE. Pospiesz się i sprawdź 😉
Źródło: www.habr.com