что такое nvme ssd и чем они лучше обычных ssd дисков
Чем отличаются новые NVME диски от обычных SSD
SSD-хостинг гораздо надежнее хостинга на обычных жестких дисках и помогает повысить производительность ваших сайтов. Когда Вы хостите свой WordPress сайт на SSD + используете плагин для кэширования, не удивляйтесь, если ваш сайт станет загружаться гораздо быстрее чем за 3 секунды. Согласно KissMetrics, загрузка также влияет на ваш рейтинг в Google.
Диски NVMe являются PCIe SSD. Поэтому некоторые из них могут быть установлены непосредственно в слот PCIe, как графическая карта, но в целом SSD-накопители NVME подключаются через разъем M.2 из-за ограниченного количества слотов PCIe (и графическая карта уже использует самую быструю линию, подключенную напрямую в процессор).
Проблема охлаждения NVMe
Учитывая стоимость и фактор перегрева, разумным решением по соотношению цена / производительность является установка SSD NVMe для операционной системы и добавление более дешевого SATA SSD для хранения файлов изображения и видео.
В таблице сравниваются обычный SSD и SSD NVMe, в качестве производителя выбрана марка SAMSUNG с одинаковым объемом памяти для лучшей наглядности.
В Украине и соседних странах хостинг на SSD NVMe пока не столь популярный, так как подразумевает высокую цену оборудования, а как следствие более высокие тарифы. Для большинства сайтов и проектов, при хранении и обработке информации достаточно классических и надежных SSD.
SATA M.2 накопители против PCI-E NVME — стоит ли переплачивать при покупке в домашний ПК
Содержание
Содержание
Без SSD-накопителей сложно представить современный компьютер. Они быстры и бесшумны, да и цена на них «не кусается» как несколько лет назад. На выбор представлена масса моделей, различающихся объемом, ресурсом и скоростью. Если с объемом и ресурсом ситуация однозначная — чем больше, тем лучше, то со скоростью устройства все далеко не так просто.
Принцип работы интерфейса
Накопители SATA M.2 и PCI-E NVME хоть и похожи внешне, но имеют важное различие в типе используемой шины. SATA M.2 использует для подключения шину SATA, которую также задействуют HDD-накопители.
PCI-E-накопители более разнообразны. Они могут различаться по количеству линий передачи данных и версии интерфейса. Под нужды накопителя используются напрямую линии PCI-E, что позволяет обойти ограничение пропускной способности шины SATA, которое составляет 600 МБ/с. Основная масса современных PCI-E-накопителей имеет ключ M разъема подключения, SATA в свою очередь универсальный B+M. Версий с единственным B ключом уже не встретить, беспокоиться о несовместимости не придется.
NVME (энергонезависимая память) в аббревиатуре устройства, обозначает наличие спецификации на протоколы доступа к SSD-накопителям, которые подключаются по шине PCI Express. Такие устройства оптимизированы для работы с современными многоядерными процессорами и обеспечивают более низкие задержки обработки запросов. Можно найти единичные экземпляры без этого стандарта, но они очень редко встречаются в продаже.
Характеристики записи/чтения в повседневных задачах
Максимальная пропускная способность шины SATA III составляет 600 МБ/с, что обеспечивает накопителям SATA M.2 показатели в среднем
560 МБ/с для чтения и
530 МБ/с для записи.
У NVME накопителей в свою очередь эти показатели могут достигать
3300 МБ/с при версии PCI-E 3.0×4.
В случае последней версии PCI-E 4.0х4 параметры чтения/записи могут достигать вовсе 5000 МБ/с и 4400 МБ/с. Ниже представлены результаты тестирования обоих типов накопителей.
Разница видна невооруженным глазом. Казалось бы, в соответствии с результатами тестов, приложения должны загружаться намного быстрее, но это не так. Основная масса выполняемых операций проходит с небольшими файлами, в том числе и загрузка ОС. И тут на первое место выходит не последовательная скорость чтения файлов, а скорость работы со случайными блоками, так как на них приходится большая часть дисковой активности накопителя. А с ней уже не наблюдается тотальное преимущество NVME перед SATA.
Вследствие этого скорость загрузки ОС и стандартных программ с NVME лишь немного выше, чем у SATA. В играх аналогичная ситуация — бывают отдельные проекты, где разница составляет более
5 секунд. Но общая масса проектов загружается с минимальной разницей в скорости. Так, где же можно увидеть эти заоблачные скорости от NVME-накопителя? Ответ — лишь в определенных сценариях. Например, при копировании крупного файла или при работе с видеоредакторами и прочими специализированными программами, использующими крупные массивы данных.
Нагрев и энергопотребление
Критический нагрев несвойственен накопителям типа SATA M.2. Для того чтобы перегреть такой SSD должны сложиться множество факторов: полное отсутствие обдува, продолжительные нагрузки, неудачное расположение и высокие температуры в помещении. Поэтому они не требуют дополнительных радиаторов для охлаждения.
В случае с NVME ситуация не такая позитивная. Компоненты обладают заметным тепловыделением. Особенно ярко это заметно при большой нагрузке на накопитель. Сочетание неудачного расположения разъема на плате в упор к горячей видеокарте, также может добавить поводов для беспокойства. Косвенно на этот нюанс намекают и сами производители. В продаже не встретить SATA-накопители с комплектным радиатором, в то время как NVME часто идут с этим девайсом.
Если же радиатора в комплекте нет, а температура высоковата, определенным выходом станет покупка отдельного радиатора на SSD-накопитель. Также в продаже можно встретить материнские платы с наличием радиатора в комплекте. Энергопотребление наряду с миниатюрным размером является одним из факторов, влияющих на нагрев накопителя. Потребление NVME-устройства может превышать SATA в несколько раз.
Одним из главных аргументов, при подборе комплектующих для домашнего компьютера, выступает цена. Тут нам не требуется каких-то заоблачных мощностей, а приоритет покупки сводится к соотношению цена/надежность. И в этом плане SATA-накопители являются идеальным вариантом. Они уже не так дороги, как несколько лет назад.
Да, говорить о полной замене HDD в качестве хранилища всего, пока рано. Но тенденция к этому есть, медленно и верно идет движение в эту сторону. За счет снижения стоимости памяти, используемой в производстве, мы можем приобрести по доступной цене емкий накопитель, что представить в недалеком прошлом было сложно. NVME-накопители превосходят SATA по производительности в несколько раз, и за эти скорости приходится платить, используем мы их или нет. Причем порой за цену NVME можно купить SATA-устройство с емкостью в два раза больше. Но и тут можно найти свои исключения из правил. Иногда попадаются устройства NVME дешевле SATA, при аналогичной емкости.
Это обусловлено используемым типом памяти и износоустойчивостью конкретных моделей.
Поддержка материнскими платами в 2020 году
В современных реалиях, даже у самых бюджетных плат имеется минимум один комбинированный разъем под оба интерфейса. Беспокоиться о том, что SATA-интерфейс не будет поддерживаться, нет оснований. Да, на рынке уже появляются устройства следующего поколения NVME, с поддержкой PCI-E 4.0. Но, как правило, в типичной компоновке PCI-E 4.0 занимает верхний слот, а нижний отдается под нужды SATA/PCI-E 3.0.
Рассмотрим несколько вариантов реализации слотов на примере новейших чипсетов AMD и Intel — B550 и Z490, соответственно. Asrock B550 Taichi имеет 2 разъема M.2, где верхний поддерживает PCI-E 4.0×4 или PCI-E 3.0×4, а нижний SATA или PCI-E 3.0×4.
В случае с Asus Tuf Z490-Plus Gaming мы видим и вовсе два слота поддерживающих SATA или PCI-E 3.0×4. В зависимости от модели могут возникать некоторые «подводные камни» при установке SSD, в виде отключения портов и т.п. Подробнее эти особенности будут рассмотрены в ближайших темах.
Говоря о дальнейшей перспективе, интерфейс PCI-E выглядит более выигрышным, нежели SATA. Пока будущая модернизация интерфейса SATA туманна, в то время как PCI-E все больше наращивает мощности в плане скорости. Но представить отказ производителей в поддержке SATA M.2, в ближайшие годы невозможно.
| Характеристика | SATA M.2 | PCI-E NVME |
| Скорость загрузки ОС, игр и программ (без специализированных задач) | Немного ниже (разница в пределах погрешности) | Чуть выше (разница в пределах погрешности) |
| Нагрев и энергопотребление | Ниже | Выше |
| Стоимость устройства с равноценным объемом (в общей массе) | Ниже | Выше |
| Поддержка материнскими платами в 2020 году | Хорошая | Отличная (более перспективный интерфейс в будущем) |
Подведем итоги. Несомненно, будущее за NVME накопителями — современный интерфейс и выдающиеся скорости, но эти плюсы нивелируются в текущих реалиях. Операционная система, стандартные программы и игры, банально пока не могут использовать весь потенциал такого типа накопителей.
Огромное преимущество PCI-E-устройства в синтетических тестах скорости над SATA, на практике, превращается в перевес в пару секунд, что можно списать на погрешность. И резонно возникает вопрос, стоит ли платить больше? Очевидно, что нет. Мы можем купить более дешевый и емкий накопитель SATA, который удовлетворит все наши потребности. Рассматривать же покупку NVME-накопителя в домашний ПК стоит в нескольких случаях: у вас уже занят слот с разъемом SATA, разница в цене аналогичных объемов минимальна, вы планируете в будущем использовать ПК для работы. Во всех остальных ситуациях присмотритесь к накопителям с SATA-интерфейсом нужного вам объема.
Что такое NVMe SSD: чем он лучше SATA
Аббревиатура NVMe уже давно вошла в повседневную жизнь, но что это такое? Чем NVMe SSD лучше SATA? Давайте разбираться.
Первые твердотельные накопители использовали устаревшие физические интерфейсы SATA/SAS и протоколы. Это объяснялось просто: производителям нужно было сократить издержки людей и компаний, собирающихся перейти с жестких дисков на SSD. Но ни один из этих интерфейсов и протоколов не был рассчитан на высокоскоростные накопители, откровенно тормозя их работу.
После появления PCIe ситуация немного улучшилась, но первые PCIe SSD не использовали никаких корпоративных стандартов, не имели единых функций и, в целом, затрудняли актуальное как для корпоративного, так и потребительского рынка масштабирование системы. Потребность в едином протоколе, способном работать с быстрыми SSD, нарастала. Поэтому неудивительно, что после появления NVMe, этот интерфейс быстро вошел в обиход и теперь используется практически во всех современных SSD.
NVMe или Non-Volatile Memory Express — это свежий протокол, разработанный специально для твердотельных накопителей, подключаемых по шине PCIe. Он обеспечивает намного более высокую скорость обмена данными по сравнению с SATA SSD, использующими AHCI, что объясняется сразу несколькими причинами.
Параллелизм и глубина очереди
Если устаревший SATA SSD может работать только с одной очередью, глубина которой ограничена 32 командами, то протокол NVMe добавляет твердотельным накопителям возможность одновременного обслуживания до 65 тысяч очередей с таким же числом команд в каждой.
Если проводить параллель с обычной жизнью, представьте себе забитый народом огромный торговый центр только с одной работающей кассой. Сколько времени вам придется провести в Центре, пока вы не сможете выйти из него с покупками? Это и есть SATA SSD. А теперь представьте тот же торговый центр с 65 тысячами касс, скорость обслуживания вырастет просто многократно. Конечно, на деле столько касс вам не понадобится, но в этом случае NVMe обеспечивает необходимый задел на будущее. Ведь прогресс не стоит на месте.
Что такое NVMe у твердотельных накопителей?
Содержание
Содержание
Аббревиатура NVMe сейчас на слуху. То тут, то там можно услышать или прочитать, что-то вроде «Не хочу SATA, это старье. Хочу NVMe!» А что же это вообще такое? Давайте разбираться.
Что же такое NVMe?
NVM Express или NVMe (от англ. Non-Volatile Memory Express) — это спецификация протокола (упрощенно — протокол) обмена данными через линии PCI Express. Создавалась специально для твердотельных накопителей и ориентировалась на достижение максимальной производительности и масштабируемости в дальнейшем.
Следует отметить, что NVMe — это именно протокол, поэтому распространенное выражение «NVME накопитель/SSD» применяется не совсем корректно. Ведь под этим пользователи практически всегда понимают устройство в формате M.2, тем самым объединяя под одним названием и протокол, и форм-фактор накопителя.
Какие преимущества дает использование NVMe в накопителях?
Использованием линий PCIe означает высокий максимальный предел теоретических скоростных характеристик дисков, что было показано еще накопителями, не поддерживающими NVMe. Тогда зачем нужна была вся затея с ее разработкой?
Увеличение глубины очереди команд и количества очередей
Первые диски хоть и показывали высокие скорости, используя преимущества шины PCIe, но использовали эмуляцию AHCI, где была лишь одна очередь на 32 команды. Использование одной очереди обусловлено тем, что AHCI создавался для жестких дисков, а у них ни о каком параллелизме при работе думать не приходилось. С появлением SSD все изменилось. В спецификации NVMe заложено использование до 65535 очередей и до 65535 команд в каждой очереди с указанием приоритета очередей и четким арбитражем последних. Эти огромные показатели хоть и не нужны сейчас, но задел на будущее оставляют приличный.
Представьте бригадира и некоторое количество рабочих, очень быстрых рабочих. Если бригадир один и выдает по небольшому количеству поручений одному рабочему сразу, то пока он раздает указания остальным, предыдущие уже могут всю работу выполнить и простаивать. А если бригадиров столько же, сколько рабочих и они выдают поручения сразу на полдня, то утилизация ресурсов будет гораздо выше.
Работа с многоядерными/многопроцессорными системами, внедрение механизма прерываний и поддержка виртуализации
Совместно с первым пунктом это нацелено на увеличение параллелизма в работе, что в результате приводит к улучшение скоростных характеристик. Каждое ядро процессора может управлять несколькими очередями (отправка/завершение). Управление прерываниями (MSI-X — Message Signaled Interrupt Extended) позволяет при поступлении приоритетной задачи быстрее поставить ее на выполнение. Также была произведена оптимизация по поддержке работы с технологиями виртуализации, которая обязательна для серверов, куда NVMe в первую очередь и были нужны.
Проведем параллель с дорогой. Ясно, что пропускная способность однополосной дороги существенно меньше, чем у четырехполосной. Если только у нее не одна полоса (ядро) для въезда, иначе это колосс на глиняных ногах. А если по дороге будет ехать пожарная машина, то все расступятся и она проедет первой (спасибо прерываниям и приоритизации).
Сокращение задержек при работе
Чтобы убрать задержки при выполнении команд накопителем нужен простой и короткий путь. Поэтому посредники в лице SATA-контроллера были исключены. Также был написан более простой и эффективный набор команд для работы протокола, использующий меньше процессорного времени.
Примерной аналогией будет ситуация, когда вам нужно пробежать обычную стометровку и с препятствиями. Первую, конечно, пробежать проще и быстрее, особенно если у вас ноги длиннее (проще команды) и быстрее двигаются (меньше расходуют ресурсов).
Ускорение работы с оперативной памятью
Если AHCI требовалось два запроса в DRAM, то NVMe использует один запрос на чтение 4 Кб, обеспечивая эффективную работу небольших операций ввода/вывода. Опять же сокращает накладные расходы, позволяя увеличить эффективность в единицу времени в сравнении с AHCI. Ведь быстрее оплатить покупку просто приложив карту, чем еще дополнительно вводить пин-код.
Это лишь несколько основных важных отличий NVMe, по которым виден основной вектор при работе над протоколом. SSD, в отличие от HDD, обладает некоторой степенью параллелизма — контроллер поддерживает несколько каналов для подключения микросхем памяти. В итоге большой пласт работы направлен на максимальную возможность распараллеливания операций. Несколько очередей с большой очередью команд — сценарий, в котором накопители показывают лучшие результаты. Работа с многоядерными процессорами также позволяет максимально загрузить работой диск.
Другой целью разработки было исключение промежуточных звеньев. Так удаление контроллера SATA из цепочки «процессор — накопитель», новые команды и драйвер позволили снизить задержки в обработке команд так, что основным фактором, влияющим на латентность, стали сами микросхемы NAND. Они же и остаются лимитирующим фактором в скорости записи. 3DXpoint от Intel сделала первый шаг в направлении уменьшения латентности памяти. Будем ждать, что смогут преподнести будущие типы микросхем.
Все внесенные изменения обеспечили не только и не столько скачок в скоростных показателях (это сделал еще переход на PCIe в SSD, эмулировавших AHCI), а существенное увеличение числа операций ввода-вывода (IOPS), что особенно важно в высоконагруженных сценариях/режимах работы.
Опять же если вернуться к AHCI, то ее разработка зиждилась на максимальном сохранении совместимости с разными устройствами. NVMe же возводили практически с нуля, основываясь лишь на использовании линий PCI-Express. И это наложило некоторые особенности реализации в конечном итоге.
Так для работы NVMe необходима поддержка со стороны операционной системы (ОС). Впрочем, сейчас драйвер есть во всех современных ОС: Windows, Mac OS и ядрах Linux/BSD. А для использования в качестве загрузочного накопителя, потребуется наличие драйвера в UEFI материнской платы. Как его добавить в старые модели плат, можно прочитать здесь.
Собираетесь купить SSD диск? Что такое NVMe SSD и чем они лучше обычных SSD
SSD диски уже довольно основательно поселились не только в обычных компьютерах и ноутбуках, но и в серверах. Сегодня, устанавливать обычные жёсткие диски под операционную систему, всё равно что добывать огонь трением.
Дожидаться пока загрузится система на ноуте с жёстким диском на 5400 оборотов, это просто боль. а именно такие HDD и ставят на большинство дешёвых и даже не самых дешёвых моделей. Складывается впечатление, что производители последние лет пять провели в глухой эстонской деревне, не получая вестей из внешнего мира.
Этот булыжник можно смело оправить даже в огород Apple с их младшими моделями iMac, где до сих пор ставятся унылые HDD. Ладно хоть новые Mac mini теперь идут исключительно с твердотельными накопителями, даже в стартовой конфигурации, пусть и со стыдными для 2018 года 128Gb, но зато NVMe. Опа. а что это за слово такое NVMe?
Что такое NVMe SSD и чем они лучше обычных SSD дисков?
Если вы задались целью приобрести SSD, то можете с удивлением обнаружить, что ориентироваться исключительно на объём не приходится, ценники запросто могут отличаться в два, а то и три раза. Я уже немного касался данной темы, когда рассказывал о характеристиках надёжности TBW и DWPD у SSD дисков. Но связано это не только с надёжностью.
За последние несколько лет, в технологиях производства SSD произошла туева куча изменений и с ходу уже не получится разобраться во всём разнообразии контроллеров, интерфейсов и форм-факторов современных SSD. Сегодня попробую максимально просто рассказать, что такое NVMe SSD, которые приходят на смену обычным SATA SSD и стоит ли, на самом деле, переплачивать за новейшие технологии.
Если с обычными жёсткими дисками всё понятно и интерфейса SATA 3.0 с пропускной способностью в 600 Мбайт/с им хватает с головой, да и вероятность что они когда-то доберутся до таких скоростей практически нулевая, то с SSD дисками совсем другая история. В рамках устаревающего интерфейса SATA им было тесно с самого начала и они быстро достигли потолка.
Для раскрытия всего потенциала новых SSD дисков потребовалось перейти на прямое подключение к скоростной шине PCI Express и смене форм-фактора на M.2, что теоретически позволяет достигать скоростей до 3,94 Гбайт/с. За работу накопителя на шине PCI Express как раз и отвечает NVMe-контроллер, в отличие от SATA-дисков, которые управляются AHCI-контроллерами.
NVMe является сокращением от NVM Express. «NVM» в названии спецификации обозначает энергонезависимую память (Non-Volatile Memory).
Впервые накопители формата M.2 мне встретились около трёх назад на Macbook Pro 13″. Сам по себе M.2 не является интерфейсом, это лишь слот, или типоразмер компактных накопителей, как и 2,5’’ диски с интерфейсом SATA.
Правда Apple и тут отличилась, в очередной раз, желая заработать где только можно и максимально затруднить возможность апгрейда вне стен официального сервисного центра. Вычудили собственные разъёмы, с виду похожие на M.2, но имеющие иное количество и расположение контактов. Мало того, чтобы окончательно всех запутать, сделали эти накопители не совместимыми и в разных поколениях своих же MacBook и iMac. Этой теме я посвятил отдельную статью про оригинальные SSD для Macbook и iMac и какие бывают проблемы с переходниками и конвертерами.
Они могут монтироваться непосредственно на материнскую плату или вставляться в обычный слот PCI Express через специальный переходник. Есть даже адаптеры для установки накопителей M.2 на место обычных 2,5’’ дисков с интерфейсом SATA. Один такой я использую в работе, когда приходится иметь дело с дисками формата M.2, подключая его как внешний через USB-разъём.
Много NVMe-накопителей выпускается в форм-факторе плат PCI Express, что особенно характерно для корпоративного сегмента.
Недорогие SSD накопители в форм-факторе M.2 можно использовать в качестве высокоскоростной флешки или заменять ими обычные диски с помощью SATA адаптера, с соответствующим скоростным ограничением в 600 Мбайт/с.
Вроде как стало понятнее, но тут возникает другой вопрос, а стоит ли дополнительно откладывать по рублю с завтраков на приобретение более скоростного NVMe SSD или можно ограничиться накопителем с интерфейсом SATA, ведь даже он даёт чумовой прирост скорости реакции компьютера по сравнению с обычным HDD.
NVMe SSD в реальных приложениях: стоит ли непременно гнаться за новой технологией?
Сразу хочется отметить, что исполнение накопителя в современном компактном форм-факторе M.2 ещё не гарантирует что он построен на контроллере NVMe. Много дисков начального уровня, выпускаемых в форм-факторе M.2, по прежнему управляются AHCI-контроллерами. Перед покупкой, ознакомьтесь с характеристиками и если увидите, что заявленная скорость чтения 550 Мбайт/с, а записи 330 Мбайт/с, то можно смело утверждать, что никаким NVMe тут даже не пахнет.
Впрочем, тестирование в реальных рабочих условиях, а не синтетических тестах, вроде CrystalDiskMark, замеряющий скоростные характеристики в идеальных условиях, уже не так впечатляют и накопители ведут себя гораздо скромнее. Тут, конечно, всё зависит от того чем вы занимаетесь на компьютере.
Так, использование высокоскоростных NVMe SSD практически никак не влияет на скорость рендеринга 3D-моделей, тут основная нагрузка ложится на видеокарту и центральный процессор, а данные подкачиваются из оперативки. Примерна такая же картина будет наблюдаться и в играх, так что пользы тут от NVMe будет с гулькин нос.
В реальности, такие скорости могут потребоваться только при при обработке видео (Final Cut, iMovie, Adobe Premiere, After Effects) и тяжёлых играх, но обязательно в паре с мощным процессором чтобы успевать прокачивать такой объём данных.
Какой вывод можно сделать из всего сказанного? Если, при выборе накопителя, цена для вас не является определяющим аргументом или вы постоянно работаете с видео, то не раздумывая берите диски с NVMe. Как ни крути, но накопители с интерфейсами SATA/SAS доживают свой век и переход на NVMe SSD неизбежен ввиду их более простой реализации и высокой производительности.
В остальных случаях переплачивать за NVMe SSD думаю не стоит, принципиальной разницы в работе, по сравнению с SSD дисками с интерфейсом SATA, вы не заметите и получится немного сэкономить.
Не ленитесь ставить лайк и подписываться на канал Дзен и паблик Вконтакте, будет ещё много интересного.
Если считаете статью полезной,
не ленитесь ставить лайки и делиться с друзьями.