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 приводят к выходу устройства из строя. В настоящее время доступны жесткие диски размером 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).
Solid Государственный диск (SSD) . SSD — это запоминающее устройство 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. Твердотельные накопители используют интерфейс SATA или PCIe (Peripheral Component Interconnect Express).
Итак, где же NVMe? Чтобы лучше понять NVMe, позвольте нам сначала узнать о различиях между интерфейсами SATA и PCIe.
SATA и PCIe
SATA и PCIe — это интерфейсные носители для внутренних устройств хранения. SATA используется как для жестких дисков, так и для твердотельных накопителей, тогда как более поздняя версия PCIe используется для твердотельных дисков.
Жесткий диск является самым медленным 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 и разъем, и стандарт шины. Разъем SATA подключает жесткие и твердотельные диски к шине SATA материнской платы компьютера. У этого простого разъема было 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 низкой скорости передачи данных.. Кроме того, существует потребность в контроллере SATA для AHCI для связи с диском SATA, что дополнительно замедляет передачу данных. Затем производители исследовали другие интерфейсы, которые могут обеспечить более высокую скорость передачи данных.
PCIe — это стандарт высокоскоростной шины расширения, пришедший на смену более старым и медленным стандартам шины PCI, PCI-X и AGP. Он использовался в основном для видеокарт, 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. [1] 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. Вот тут-то и появляется NVMe.
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. В то время как PCIe является физическим интерфейсом, NVMe — это протокол, который управляет устройствами NVM, использующими PCIe. Следовательно, он похож на AHCI, только намного быстрее.
Для сравнения, AHCI имеет только одну очередь команд и может отправлять 32 команды в каждой очереди, NVMe, с другой стороны, имеет разум: продувает 64 КБ очередей и может отправлять 64 КБ команд на каждую очередь . Всего впечатляющих 4M команд ! В отличие от AHCI, который проходит через контроллер SATA перед отправкой данных в ЦП, NVMe обменивается данными 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, скорость передачи данных PCIe составляет 1 ГБ/с на полосу. NVMe использует четыре канала PCIe, что означает, что теоретически твердотельные накопители NVMe имеют скорость передачи 3,9 ГБ/с . [2] Более чем в 6 раз быстрее по сравнению со скоростью передачи данных 600 МБ/с у дисков SATA.
Готово, NVMe — верный победитель во всех аспектах, 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.
Источники:
[1] J . Metz, «NVMe for Absolute Beginners», 11 ноября 2014 г., https://blogs.cisco.com/datacenter/nvme-for-absolute-beginners, по состоянию на 16 декабря 2020 г.
[ 2] Вестрик, Том, «Что такое диски NVMe и стоит ли их покупать?», 16 сентября 2020 г., https://www.howtogeek.com/404627/what-are-nvme-drives-and-should-you -buy-one/, дата обращения 16 декабря 2020 г.
