Введение: что нужно знать о NVMe
Твердотельные накопители, пожалуй, можно считать уже самым настоящим мэйнстримом. Любой уважающий себя владелец персонального компьютера если и не имеет хотя бы один SSD в своей системе, то очень серьёзно настроен на его приобретение. Однако называть рынок систем хранения данных, основанных на использовании флеш-памяти, окончательно оформившимся и устоявшимся всё ещё преждевременно. На нём появляются всё новые и новые технологии, и это значит, что впереди нас ждёт ещё много всего интересного. Так, ближайшей инновацией, которая должна выступить лейтмотивом очередных крупных изменений в сфере потребительских SSD, скорее всего, станет технология с названием Non-Volatile Memory Express, или NVM Express, или, как её чаще всего называют, NVMe. Это перспективный интерфейсный протокол, созданный специально для высокоскоростных SSD консорциумом из ведущих отраслевых разработчиков, включая Intel, Samsung, SanDisk, Dell и Seagate.
Если вы следите за прогрессом в сфере твердотельных накопителей, то наверняка знаете, что они в своём развитии столкнулись с серьёзной преградой - устаревшими шинами. Serial ATA и Serial Attached SCSI (SAS) предоставляют достаточную полосу пропускания для механических жёстких дисков, но более скоростные SSD с лёгкостью выбирают весь их потенциал. Поскольку пропускная способность SATA ограничена величиной 6 Гбит/с, максимальная скорость флагманских SATA SSD не выходит за величину порядка 500 Мбайт/с. Не спасает и более скоростной SAS-интерфейс: он ограничивает скорость передачи данных величиной 1,2 Гбайт/с. Современные же накопители, основанные на флеш-памяти, способны на гораздо большее.
Этот тупик на самом деле не стал неожиданностью для индустрии: о нём было известно с самого начала. Твердотельные накопители имеют больше общего с системной памятью, нежели с механическими жёсткими дисками, и поэтому рано или поздно они должны были перерасти возможности интерфейсов, традиционно применявшихся для подключения HDD. Но до сих пор встраивать SSD в имеющуюся инфраструктуру было проще и лучше для популяризации новой технологии. И только лишь к настоящему моменту скорости твердотельных накопителей возросли настолько, что отрицательное влияние старых интерфейсов стало игнорировать категорически невозможно, а значит, пришло время от них отказаться.
К счастью, подходящая для использования SSD высокоскоростная шина давно изобретена, и это - PCI Express. Сейчас она активно применяется в качестве транспортного уровня при подключении графических карт и прочих дополнительных контроллеров, нуждающихся в обмене данными с высокой скоростью, например Thunderbolt. Одна линия PCI Express второго поколения обеспечивает пропускную способность на уровне 500 Мбайт/с, а линия PCI Express 3.0 может развивать скорость до 985 Мбайт/с. Таким образом, интерфейсная карта, устанавливаемая в слот PCIe x4 (с четырьмя линиями), может обмениваться данными на скорости до 2 Гбайт/с в случае PCI Express 2.0 и до почти 4 Гбайт/с - при использовании PCI Express третьего поколения. Это отличные показатели, которые вполне подходят и для современных твердотельных накопителей.
Из сказанного закономерно следует, что на рынке не только доступны потребительские SATA SSD, но и потихоньку распространяются варианты для шины PCI Express. Скажем, через наши руки прошли такие модели, как OCZ RevoDrive , Kingston HyperX Predator и Plextor M6e . Но все они характерны тем, что, используя в качестве транспорта данных прогрессивную шину PCI Express, продолжают общаться с системой посредством старых SCSI- или SATA-протоколов. А такой подход не только неверен методологически, но и попросту не даёт полностью раскрыться всем сильным сторонам скоростных твердотельных накопителей. Иными словами, назрела необходимость в реализации принципиально нового подхода, коим и стал специализированный логический интерфейс NVMe, наложенный на транспорт PCI Express.
Если говорить об улучшениях, нашедших место в NVMe, конкретнее, в первую очередь упоминания заслуживает стремление к снижению накладных расходов. Например, передача наиболее типичных 4-килобайтных блоков в новом протоколе требует подачи лишь одной команды вместо двух. А весь набор управляющих инструкций упрощён настолько, что их обработка на уровне драйвера позволяет уменьшить загрузку процессора и возникающие при этом задержки как минимум вдвое. Второе же важное нововведение - поддержка глубокой конвейеризации и многозадачности, заключающаяся в возможности параллельно создавать множественные очереди запросов вместо имевшейся ранее единой очереди на 32 команды. Интерфейсный протокол NVMe способен обслуживать до 65536 очередей, причём каждая из них может содержать до 65536 команд. Фактически какие-либо ограничения ликвидируются вообще, и это очень важно для серверных сред, где на дисковую подсистему может возлагаться огромное количество одновременных операций ввода-вывода. Для персональных компьютеров данное новшество не столь критично, но при одновременной работе нескольких приложений, активно общающихся с накопителем, загрузка процессора благодаря NVMe всё-таки может быть несколько понижена.
Надо сказать, что технология NVMe к моменту своего внедрения оказалась очень хорошо проработанной не только на теоретическом, но и на практическом уровне. Драйверы, которые необходимы для поддержки твердотельных накопителей, работающих по этому протоколу, сейчас имеются во всех основных операционных системах. В Linux поддержка NVMe появилась в версии ядра 3.1; «врождённый» драйвер NVMe имеется в Windows 8.1 и Windows Server 2012 R2; совместимость с NVMe-накопителями была добавлена и в OS X 10.10.3.
Расстраивает лишь то, что NVMe SSD поддерживается далеко не всеми материнскими платами. Для того чтобы такие накопители можно было использовать в качестве загрузочных, UEFI материнской платы должен тоже обладать соответствующим драйвером. Однако производители встроили необходимый микрокод лишь в последние версии прошивок, выпущенные для наиболее свежих моделей материнок. Поэтому поддержка загрузки операционной системы с NVMe-накопителей есть лишь на самых современных платах для энтузиастов, основанных на наборах логики Intel Z97 и Intel X99. В более старых и дешёвых платформах пользователи смогут воспользоваться NVMe SSD лишь как вторыми дисками.
Ещё одна проблема переходного периода заключается в отсутствии в существующих системах необходимых коннекторов для подключения NVMe-накопителей. Именно поэтому на первом этапе большинство SSD с таким интерфейсом будут выпускаться в виде простых PCIe- или M.2-плат, требующих для своей работы подключения к шине PCI Express 3.0. Однако на самом деле для нового поколения SSD разработан и специальный разъём U.2, ранее известный под именем SFF-8639. Этот разъём подразумевает более традиционное кабельное соединение и должен позволить высокопроизводительным SSD сохранить привычное 2,5-дюймовое исполнение. Пока порты U.2 можно найти лишь на единичных системных платах, причём преимущественно серверной направленности. Однако в перспективе U.2 станет повсеместным решением. Он объединяет в себе четыре линии PCI Express 3.0, два наследственных SATA-порта, а также 3,3- и 12-вольтовые линии питания, то есть обладает свойством универсальности. Именно поэтому U.2 должен с лёгкостью вытеснить так и не завоевавший популярность интерфейс SATA Express, который предлагает существенно более скудные возможности.
Стоит упомянуть, что некоторые производители материнских плат стали предлагать переходники со слота M.2 на разъём U.2. Однако в M.2 нет линий 12 В, поэтому такие переходники требуют подключения внешнего питания. Кроме того, не следует забывать, что большинство имеющихся на современных материнских платах слотов M.2 подключается не к процессору, а к южному мосту набора системной логики, а потому располагает лишь двумя линиями PCI Express 2.0. В результате U.2 NVMe-накопители, подсоединённые через переходник, в большинстве случаев не смогут продемонстрировать максимальную заложенную в них производительность.
Впрочем, в настоящее время на рынке доступно всего несколько моделей твердотельных накопителей с интерфейсом NVMe. И в первую очередь это серверные Intel DC P3500, P3600 и P3700, а также Samsung MZ-WEIT10, которые вряд ли могут заинтересовать обычных пользователей. До появления же на рынке широкого ассортимента U.2 NVMe SSD ситуация c распространением нового разъёма вполне может измениться в лучшую сторону. Первые же решения потребительского уровня, ориентированные на радикальных энтузиастов, вполне могут обходиться и обычными слотами PCIe или M.2. Такими, в частности, являются готовящаяся к поступлению в продажу NVMe-версия накопителя Samsung SM951 и уже доступный в магазинах Intel SSD 750, речь о котором как раз и пойдёт в этом обзоре.
⇡ Технические характеристики
Intel на рынке твердотельных накопителей придерживается довольно-таки оригинальной стратегии, заключающейся в том, что разработке SSD для потребительского сегмента уделяется не слишком серьёзное внимание. Основные же усилия при этом направляются на модели, ориентированные на корпоративный и серверный сегменты, и в них Intel удалось прочно закрепиться в числе лидеров. В рамках этой концепции пользователи персональных компьютеров последние несколько лет получают лишь побочные продукты, которые тем не менее пользовались и продолжают пользоваться устойчивым спросом, обеспечиваемым не столько выдающимися характеристиками, сколько репутацией производителя. Но с технологической точки зрения такие модели особого интереса не представляют. Например, до недавних пор ассортимент интеловских потребительских SSD состоял из нескольких модификаций, использующих безнадёжно устаревший контроллер SandForce SF-2281, и из основанного на собственном контроллере накопителя Intel SSD 730 , представляющего собой слегка адаптированный для десктопов аналог серверного Intel DC S3500.
Однако то, что Intel до недавнего времени не хотела расходовать много сил на разработку моделей SATA SSD для персональных компьютеров, совершенно не значит, что компании этот рыночный сегмент стал вообще неинтересен. Просто она решила действовать по-другому - дождаться подходящего момента и выпустить принципиально новое флагманское решение, которое по технологической насыщенности будет заведомо превосходить все конкурирующие варианты. И вот этот момент настал - в начале апреля Intel представила свой новый SSD 750-й серии, ставший первым доступным на рынке потребительским твердотельным накопителем с интерфейсом NVMe.
Надо сказать, что платформа, позволяющая создавать NVMe SSD, у компании была заготовлена уже достаточно давно. Однако до выпуска Intel SSD 750 она применялась лишь в высокопроизводительных SSD для дата-центров, в которые, помимо всего прочего, шла и высоконадёжная, но дорогая eMLC NAND. Теперь же Intel решила попробовать внедрить аналогичную платформу в основанные на обычной MLC-флеш-памяти накопители для энтузиастов, которые должны совместить высокую мощность и принципиально новый интерфейс NVMe с удобоваримой стоимостью. Именно так мы и получили Intel SSD 750.
| Производитель | Intel | |
| Серия | SSD 750 | |
| Модельный номер | SSDPE2MW400G4 SSDPEDMW400G4 |
SSDPE2MW012T4 SSDPEDMW012T4 |
| Форм-фактор | 2.5″ 15-мм U.2 или карта PCIe x4 (HHHL) | |
| Интерфейс | PCI Express 3.0 x4 - NVMe | |
| Ёмкость | 400 Гбайт | 1,2 Тбайт |
| Конфигурация | ||
| Микросхемы памяти: тип, интерфейс, техпроцесс, производитель | Intel 128 Гбит 20-нм MLC NAND | |
| Контроллер | Intel CH29AE41AB0 | |
| Производительность | ||
| Макс. устойчивая скорость последовательного чтения | 2200 Мбайт/с | 2400 Мбайт/с |
| Макс. устойчивая скорость последовательной записи | 900 Мбайт/с | 1200 Мбайт/с |
| Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт) | 430000 IOPS | 440000 IOPS |
| Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт) | 230000 IOPS | 290000 IOPS |
| Физические характеристики | ||
| Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись | 9/12 Вт | 10/22 Вт |
| MTBF (среднее время наработки на отказ) | 1,2 млн ч | |
| Ресурс записи | 127 Тбайт | |
| Габаритные размеры: Д×В×Г | 2,5 дюйма - 100,45 × 69,85 × 15 мм PCIe - 167,65 × 68,9 × 18,74 мм |
|
| Масса | 2,5 дюйма - 125 г PCIe - 195 г |
|
| Гарантийный срок | 5 лет | |
| Рекомендованная цена | $389 | $1 029 |
Надо сказать, что Intel SSD 750 - это не простая адаптация серверного продукта, как было в случае с Intel SSD 730. В данном случае разработчики отнеслись к своей миссии более ответственно и на базе изначально серверной платформы сделали принципиально иной накопитель, в котором проведена глубокая оптимизация микропрограммы под клиентские задачи. Так, в Intel SSD 750 огромное внимание уделено высокому быстродействию при работе с 4-килобайтными блоками. Скорости последовательного чтения и записи при этом несколько пострадали, но, по утверждению разработчиков, усреднённая производительность при типичной десктопной нагрузке в результате стала выше. Да и к тому же переживать о недостатке какого-либо аспекта мощности в Intel SSD 750 попросту глупо - платформа, используемая в этом продукте, настолько сильна, что никаких других SSD для ПК с подобными заявленными скоростями попросту не существует.
Однако серверные корни Intel SSD 750 всё-таки нашли отражение в характеристиках. Так, этот накопитель доступен всего в двух вариантах объёма - 400 Гбайт и 1,2 Тбайт. Выбор далеко не самый удобный, и особенно расстраивает отсутствие какой-либо промежуточной ёмкости. В этой связи можно сказать наверняка, что гораздо более востребованной версией станет Intel SSD 750 400 Гбайт, рекомендованная стоимость которой составляет $389. Это дороже флагманских SATA SSD, но в сравнении с потребительскими PCI Express-накопителями Intel SSD 750 - вполне выгодное предложение, особенно если учесть его новаторство и потрясающе высокие скорости случайных операций.
Intel SSD 750 доступен в двух различных форм-факторах: в виде уже привычной энтузиастам карты расширения с интерфейсом PCI Express 3.0 x4 либо в виде 2,5-дюймового накопителя, но с увеличенной, 15-миллиметровой толщиной. При этом 2,5-дюймовая модель требует для своей интеграции в систему «правильный» интерфейс U.2, что делает её первым потребительским накопителем, рассчитанным на использование разъёмов нового типа. Если говорить о десктопах, то прямое подключение такой разновидности SSD на данный момент возможно лишь через конвертеры. Соответствующие решения есть у ASUS и MSI: обе фирмы предлагают переходники для слота M.2, позволяющие преобразовать такой разъём с линиями PCI Express 3.0 в порт U.2.
2,5-дюймовая версия Intel SSD 750, подключённая к плате ASUS Sabertooth X99 через M.2-переходник
Однако даже если принять во внимание существование U.2-переходников и накопителя Intel SSD 750, сделанного в виде PCIe-карты, следует понимать, что установить его можно далеко не в любую систему. И дело не только в ограниченной поддержке NVMe в BIOS материнских плат прошлых поколений. Intel SSD 750 нуждается в четырёх линиях PCI Express 3.0, которые суммарно могут обеспечить пропускную способность до 4 Гбайт/с. Соответственно, для Intel SSD 750 подходят только такие слоты и разъёмы, которые питаются от процессорного, а не от чипсетного PCI Express-контроллера. Поэтому наилучшей платформой для Intel SSD 750 выступают системы с LGA2011-v3-процессорами, которые располагают PCI Express-контроллером с достаточным количеством линий PCI Express 3.0. Если же говорить о LGA1150-системах, то в них в пользу интеловского накопителя придётся отнять четыре линии от видеокарты. В слотах же PCI Express 2.0 высокопроизводительный Intel SSD 750 свою феноменальную производительность раскрыть попросту не сможет.
PCIe 3.0 x4 NVMe SSD должен коммутироваться с CPU для получения максимальной производительности
Откуда берётся такая высокая производительность, что интеловской новинке действительно нужны четыре линии PCI Express 3.0, несложно понять, если посмотреть на его аппаратную начинку. В его основе лежит контроллер серверного уровня Intel CH29AE41AB0, который работает на частоте 400 МГц и обладает восемнадцатью каналами для подключения флеш-памяти. Если учесть, что большинство контроллеров для потребительских SSD располагают либо восемью, либо четырьмя каналами, становится понятно, что Intel SSD 750 действительно может прокачивать по шине значительно больше данных, чем все те модели SSD, с которыми мы сталкивались до сих пор, включая и варианты, работающие через PCI Express.
Однако применение контроллера со столь высоким уровнем параллелизма имеет и свои отрицательные стороны. А именно, по своему тепловыделению и энергопотреблению он заметно превосходит все другие чипы такого же назначения. Пиковое тепловыделение старшей версии Intel SSD 750 при операциях записи может доходить до 25 Вт, что требует отдельной заботы об теплоотводе. Конечно, до необходимости активного охлаждения дело не доходит, однако высокое тепловыделение и энергопотребление контроллера ставит крест на возможности создания с его помощью накопителей в компактном форм-факторе M.2.
Что касается используемой флеш-памяти, то в этой части Intel SSD 750 не проводит никаких инноваций. Он основывается на обычной MLC NAND интеловского же производства, выпущенной по 20-нм техпроцессу и имеющей ядра объёмом 128 Гбит. Следует заметить, что большинство прочих производителей SSD достаточно давно отказались от подобной памяти, перейдя на чипы, сделанные по более тонким нормам. Да и сама Intel начала перевод на 16-нм память не только своих потребительских, но и серверных накопителей. Однако несмотря на всё это, в Intel SSD 750 устанавливается более старая память, которая имеет более высокий ресурс.
При этом никаких из ряда вон выходящих показателей надёжности для Intel SSD 750 не заявляется. Производитель говорит о возможности перезаписи 70 Гбайт ежедневно в течение пятилетнего гарантийного срока. Таким образом, ресурс записи для новинки составляет порядка 127 Тбайт, что не превышает декларируемую выносливость флагманских моделей SATA SSD, предлагаемых лидерами рынка. Но зато интеловский SSD обеспечивает полную защиту данных от утраты при перебоях питания. На Intel SSD 750 имеется два электролитических конденсатора, и их ёмкости хватает для штатного завершения работы накопителя в автономном режиме.
⇡ Внешний вид и внутреннее устройство
Для тестирования наша лаборатория получила PCIe-вариант Intel SSD 750 ёмкостью 400 Гбайт. Эта версия имеет наиболее ходовые сочетания объёма и исполнения, но при этом её скорости чуть ниже, чем у 1,2-Тбайт модификации, из-за меньшего параллелизма массива флеш-памяти. Выглядит она следующим образом.
|
|
|
Плата накопителя имеет половинную высоту, что позволяет устанавливать её не только в традиционные десктопы, но и в 2U-серверы. Необходимая для этого укороченная планка задней панели входит в комплект поставки.
Сам же накопитель полностью закрыт бронёй. С лицевой стороны это алюминиевый радиатор, а с оборотной - декоративная металлическая пластина, которая на самом деле с микросхемами не соприкасается. Следует отметить, что применение радиатора - необходимость. Основной контроллер интеловского SSD выделяет немало тепла, и при высокой нагрузке даже оснащённый таким охлаждением накопитель может разогреваться до температур порядка 50-55 градусов. Но благодаря радиатору никаких намёков на троттлинг не наблюдается - производительность остаётся постоянной даже в процессе непрерывного и интенсивного использования.
Дизайн печатной платы Intel SSD 750 вызывает немалое удивление. Она несёт на себе такое количество микросхем флеш-памяти, которого хватило бы как минимум на четыре обычных SSD 480-гигабайтного объёма. Однако Intel решила отказаться от повсеместно применяемых чипов большой ёмкости с несколькими полупроводниковыми кристаллами внутри, благо площадь платы это вполне позволяет.
|
|
|
Ещё один интересный факт заключается в том, что среди 36 микросхем MLC NAND, имеющихся на Intel SSD 750 400 Гбайт, встречаются две различные разновидности. Обе они произведены компанией Intel, однако 24 микросхемы имеют маркировку 29F16B08MCMFS и содержат внутри себя по одному 128-гигабитному 20-нм MLC NAND-устройству, а ещё 12 микросхем с маркировкой 29F64G08LCMFS базируются на единичных 20-нм 64-гигабитных кристаллах. Это значит, что 18-канальный контроллер Intel CH29AE41AB0 в общей сложности работает с массивом из 36 NAND-устройств и пользуется всего лишь двукратным чередованием, которое и обуславливает несколько более низкие, чем у модели на 1,2 Тбайт, показатели быстродействия.
Если просуммировать ёмкость всех микросхем, то получится, что общий объём флеш-памяти в Intel SSD 750 400 Гбайт составляет 480 ГиБ, от которых пользователю доступно лишь около 78 процентов. Остальное отводится на подменный фонд, сборку мусора и технологии защиты данных. В Intel SSD 750 реализована традиционная для флагманских накопителей RAID 5 подобная схема на уровне кристаллов MLC NAND, что позволяет успешно восстанавливать данные даже в том случае, когда один из чипов полностью выходит из строя.
Ещё одна особенность применённой в Intel SSD 750 платформы заключается в том, что его контроллер Intel CH29AE41AB0 взаимодействует со сравнительно объёмным массивом DRAM. Добавление в конструкцию накопителя быстродействующего и вместительного кеша - ещё один из способов получения высокой производительности. Поэтому общая ёмкость оперативной памяти у интеловского флагмана составляет 1,25 Гбайт, и набрана она аж пятью DDR3-1600-чипами Micron MT41K512M4DA-125.
Говоря о практических аспектах применения Intel SSD 750, следует напомнить, что это - не совсем обычный SSD для шины PCI Express 3.0 x4. Одного лишь скоростного слота для него недостаточно, от материнской платы требуется также поддержка NVMe-интерфейса на уровне UEFI. Сама Intel предлагает достаточно скромный список совместимых плат, но на самом деле подходящих вариантов несколько больше, правда все они основываются исключительно на последних наборах логики Intel X99 и Z97. В тех же системах, в которых NVMe в UEFI не поддерживается, загрузка операционной системы с Intel SSD 750 невозможна и он может служить лишь дополнительным накопителем.
Любопытно, что хотя Windows 8.1 и имеет встроенный NVMe-драйвер, Intel рекомендует использовать с SSD 750 альтернативный драйвер собственной разработки, который позволяет получить более высокую производительность. И это действительно так — скорость рассматриваемого SSD с драйвером от разработчиков Intel заметно возрастает. Да и вообще, программная поддержка Intel SSD 750 проработана гораздо лучше, чем это принято у других производителей потребительских PCIe SSD. С ним даже оказалась совместима фирменная утилита Intel SSD Toolbox, обладающая набором полезных инструментов для мониторинга состояния твердотельного накопителя, оптимизации операционной системы, обновления прошивок и выполнения операции Secure Erase. Правда, популярные сторонние программы для SMART-мониторинга, например та же CrystalDiskInfo, с Intel SSD 750 не работают, но это - проблема совсем не интеловских разработчиков.
Разъем M.2 были представлены миру несколько лет назад, как стандарт, позволяющий использовать все преимущества SSD , что позволяет их устанавливать в компьютерах небольших размеров.
Крутой диск на любом компьютере
Еще несколько лет назад на каждом рабочем столе можно было найти жесткий диск HDD, шлейфы, шнуры и перемычки – предметы, известные каждому, кто самостоятельно дорабатывал или чинил компьютер.
Жесткие диски того времени использовали разъем и интерфейс ATA, который предлагал пропускную способность 133 МБ/сек. Несколько лет спустя дебютировал интерфейс SATA, который навсегда изменил мир носителей памяти.
SATA пережил три поколения , последний из которых используется и сегодня. Первый, то есть SATA 1, обеспечивает пропускную способность на уровне МБ/сек, SATA 2 позволяет достигать 300 МБ/сек, а SATA 3 – 600 МБ/сек.
Новые решения в хранении данных
Начало XXI века – это время наибольшей популярности HDD – их цены были низкими, так что каждый мог позволить себе на несколько десятков гигабайт памяти, а спустя несколько лет – несколько терабайт.
В то же время начали выпускать твердотельные диски , которые использовались в мобильных устройствах, картах памяти, переносных USB-накопителях, а также в компьютерах, как диски SSD (solid-state drive).
Преимущество SSD в несравненно большей скорости записи и чтения данных, а также в отсутствии механических элементов, что повышает устойчивость к ударам и падения.
SSD-накопители могут иметь небольшие размеры, но из-за популярности интерфейса SATA их стали производить в формате 2,5-дюймовых дисков, подобных HDD.
Обратная совместимость имеет свои недостатки
Интерфейс SATA был создан намного раньше, чем SSD-накопители, поэтому даже последняя версия не в состоянии использовать всех возможностей . В первую очередь, это связано с ограничением 600 МБ/сек, то есть максимальной пропускной способностью интерфейса SATA 3. Это большая проблема, потому что производительность SSD может быть гораздо больше .
Проблему большого размера носителей пытались исправить, вводя стандарт mSATA, который является разъемом непосредственно на материнской плате компьютера. Решение позволило устанавливать SSD в нетбуках и ультрабуках, экономя место и сокращая их вес.
К сожалению, стандарт mSATA основывался на интерфейсе SATA 3, а значит также ограничен пропускной способностью в 600 МБ/сек.
Разъем M.2 – будущее твердотельных носителей
Стандарт M.2 дебютировал как Next Generation Form Factor, то есть как «разъем нового поколения». В 2013 году официально переименован в M.2.
Развитием обязан, прежде всего, компании Intel, которая впервые использовала его в материнских платах с чипсетами H97 и Z97 для последнего поколения процессоров intel Core (Haswell Refresh).
M.2 – это разъем для платы расширения, устанавливаемой непосредственно на материнской плате. Разрабатывался с мыслью о твердотельных накопителях, картах Wi-Fi, Bluetooth, NFC и GPS.
В зависимости от функции, на рынке представлено несколько вариантов карт M.2: 2230, 2242, 2260, 2280 и 22110. Первые две цифры – это ширина (в любом варианте – 22 мм), а остальные цифры – это длина (30 мм, 42 мм, 80 мм или 110 мм). В случае современных SSD, чаще всего применяется вариант 2280.
Стандарт M.2 для связи с материнской платой использует интерфейс PCIe (в настоящее время разрабатывается версия PCIe 3.0), который позволяет обойти ограничения интерфейса SATA 3. В зависимости от количества поддерживаемых линий PCI Express, пропускная способность дисков M.2 для PCIe 3.0 x1 может достигать 1 Гбит/с, а для PCIe 3.0 x16 до 15 Гбит/с.
Разъем M.2 может поддерживать протокол PCI Express, PCIe и SATA. Если диск M.2 PCIe подключен к материнской плате, которая поддерживает только стандарт SATA, то он не будет виден в системе и не будет возможности его использования. Такая же ситуация будет иметь место, когда диск M.2 SATA мы подключим к компьютеру, поддерживающему только интерфейс PCIe.
Разъем носителя M.2 может иметь разное расположение. На рынке доступны карты с ключом B, M, B+M. Покупая SSD-диск , следует предварительно убедиться в том, какие разъемы поддерживает ваша материнская плата в компьютере.
Диски с ключом B не подойдет к гнезду, с ключом M и наоборот. Решением этой проблемы является ключ B+M. Материнская плата с таким сокетом обеспечивает совместимость с дисками обоих типов. Следует, однако, иметь в виду, что это не единственный фактор, свидетельствующий о соответствии.
Технология NVMe – новый стандарт
Старые жесткие диски HDD и SSD для связи контроллера с операционной системой используют протокол AHCI. Так же, как интерфейс SATA, он был создан ещё во времена жестких дисков (HDD) и не в состоянии использовать максимум возможностей современных SSD.
Именно поэтому был создан протокол NVMe. Это технология, созданная с нуля, разрабатывалась с мыслью о быстрых полупроводниковых носителях будущего. Характеризуется малыми задержками и позволяет выполнять большее количество операций в секунду при меньшем использовании CPU.
Для того, чтобы воспользоваться носителем с поддержкой NVMe, необходима поддержка материнской платой стандарта UEFI.
Какой диск M.2 выбрать
При покупке диска M.2 следует обратить внимание на:
- Размер разъема M.2, который имеет материнская плата (2230, 2242, 2260, 2280 и 22110)
- Тип ключа, который имеет разъем M.2 на материнской плате (M, B или B+M)
- Поддержку интерфейса (PCIe или SATA)
- Поколение и количество линий PCIe (например, PCIe 3.0×4)
- Поддержку протокола AHCI или NVMe
В настоящее время лучшим выбором является твердотельный накопитель M.2, использующий интерфейс PCIe 3.0×4 и технологию NVMe . Такое решение обеспечит комфортную работу в играх и программах, требующих очень быстрого чтения/записи и продвинутой обработки графики.
Некоторые твердотельные носители, кроме того, оборудованы радиатором, который снижает температуру, увеличивая, тем самым, производительность и стабильность.
Первые SSD , или твердотельные накопители, использующие флэш-память , появились в 1995 году, и использовались исключительно в военной и аэрокосмической сферах. Огромная на тот момент стоимость компенсировалась уникальными характеристиками, позволяющими эксплуатацию таких дисков в агрессивных средах при широком диапазоне температур.
В масс-маркете накопители SSD появились не так давно, но быстро стали популярны, так как являются современной альтернативой стандартному жёсткому диску (HDD ). Разберёмся, по каким параметрам нужно выбирать твердотельный накопитель, и что он из себя вообще представляет.
Устройство
По привычке, SSD называют «диском», но его скорее можно назвать «твердотельным параллелепипедом », поскольку движущихся частей в нём нет, и ничего по форме похожего на диск – тоже. Память в нём основана на физических свойствах проводимости полупроводников, так что SSD – полупроводниковое (или твердотельное) устройство, тогда как обычный жёсткий диск можно назвать электро-механическим устройством.
Аббревиатура SSD как раз и означает «solid-state drive », то есть, буквально, «твердотельный накопитель ». Он состоит из контроллера и чипов памяти.
Контроллер – наиболее важная часть устройства, которая связывает память с компьютером. Основные характеристики SSD – скорость обмена данных, энергопотребление, и т.п., зависят именно от него. Контроллер имеет свой микропроцессор, работающий по предустановленной программе, и может выполнять функции исправления ошибок кода, предотвращения износа, чистки от мусора.
Память в накопителях может быть как энергонезависимой (NAND ), так и энергозависимой (RAM ).
NAND-память поначалу выигрывала у HDD только в скорости доступа к произвольным блокам памяти, и только с 2012 года скорость чтения/записи также многократно выросла. Сейчас в масс-маркете накопители SSD представлены моделями именно с энергонезависимой NAND -памятью.
RAM
память отличается сверхбыстрыми скоростями чтения и записи, и построена по принципы оперативной памяти компьютера. Такая память энергозависима – при отсутствии питания данные пропадают. Используется как правило в специфичных сферах, вроде ускорения работы с базами данных, в продаже встретить трудно.
Отличия SSD от HDD
SSD отличает от HDD в первую очередь, физическое устройство. Благодаря этому он может похвастаться некоторыми преимуществами, но имеет и ряд серьёзных недостатков.
Основные преимущества:
· Быстродействие. Даже по техническим характеристикам видно, что скорость чтения/записи у SSD
выше в несколько раз, но на практике быстродействие может различаться в 50-100 раз.
· Отсутствие движущихся частей, а соответственно, шума. Также это означает высокую стойкость к механическим воздействиям.
· Скорость произвольного доступа к памяти гораздо выше. В результате скорость работы не зависит от расположения файлов и их фрагментации.
· Гораздо меньшая уязвимость к электромагнитным полям.
· Малые габариты и вес, низкое энергопотребление.
Недостатки:
· Ограничение ресурса по циклам перезаписи. Означает, что перезаписать отдельную ячейку можно определённое количество раз – в среднем, этот показатель варьируется от 1 000 до 100 000 раз.
· Стоимость гигабайта объёма пока достаточно высока, и превосходит стоимость обычного HDD
в несколько раз. Однако, этот недостаток со временем исчезнет.
· Сложность или даже невозможность восстановления удалённых или утерянных данных, связанная с применяемой накопителем аппаратной командой TRIM
, и с высокой чувствительностью к перепадам напряжения питания: при таком повреждении чипов памяти информация с них теряется безвозвратно.
В целом, у твердотельных накопителей есть ряд преимуществ, которыми стандартные жёсткие диски не обладают – в случаях, когда главную роль играют быстродействие, скорость доступа, размеры и устойчивость к механическим нагрузкам, SDD настойчиво вытесняет HDD .
Какой объём SSD понадобится?
Первое, на что стоит обратить внимание при выборе SSD – его объём. В продаже есть модели с ёмкостью от 32 до 2000 Гб.Решение зависит от варианта использования – вы можете установить на накопитель только операционную систему, и ограничиться объёмом SSD в 60-128 Гб , что будет вполне достаточно для Windows и установки основных программ.
Второй вариант – использовать SSD как основную медиа-библиотеку, но тогда вам понадобится диск объёмом в 500-1000 Гб , что выйдет довольно дорого. Это имеет смысл, только если вы работаете с большим количеством файлов, к которым нужно обеспечить действительно быстрый доступ. Применительно к рядовому пользователю – не очень рациональное соотношение цена/скорость.
Но есть и ещё одно свойство твердотельных накопителей – в зависимости от объёма скорость записи может сильно отличаться. Чем больше объём диска, тем, как правило, больше скорость записи. Это связано с тем, что SSD способен параллельно использовать сразу несколько кристаллов памяти, а количество кристаллов растёт вместе с объёмом. То есть в одинаковых моделях SSD с разной ёмкостью в 128 и 480 Гб разница в скорости может различаться примерно в 3 раза.
Учитывая данную особенность, можно сказать, что сейчас наиболее оптимальным по цене/скорости выбором можно назвать 120-240 гигабайтные модели SSD , их хватит для установки системы и наиболее важного софта, а может быть, и для нескольких игр.
Интерфейс и форм-фактор
2.5" SSD
Самым распространённым форм-фактором SSD является формат 2,5 дюйма. Представляет собой «брусок» размерами примерно 100х70х7мм, у разных производителей они могут слегка различаться (±1мм). Интерфейс у 2.5” накопителей, как правило, SATA3 (6 Гбит/с ).Преимущества формата 2.5":
- Распространённость на рынке, доступен любой объём
- Удобство и простота использования, совместим с любыми материнскими платами
- Демократичная цена
- Относительно низкая скорость среди ssd - максимально до 600 Мб/с на один канал, против, например 1 Гб/с у интерфейса PCIe
- Контроллеры AHCI, которые были разработаны для классических жёстких дисков
mSATA SSD
Существует более компактный форм-фактор - mSATA , размерами 30х51х4 мм. Имеет смысл использовать в ноутбуках и любых других компактных устройствах, где установка обычного 2.5” накопителя нецелесообразна. Если у них, конечно, есть разъём mSATA . По скорости - это всё та же спецификация SATA3 (6 Гбит/с ), и не отличается от 2.5".
M.2 SSD
Есть ещё один, самый компактный форм-фактор M.2 , постепенно сменяющий mSATA . Предназначен, главным образом, для ноутбуков. Размеры - 3.5х22х42(60,80) мм. Есть три разных длины планок - 42, 60 и 80 мм, обратите внимание на совместимость при установке в свою систему. Современные материнские платы предлагают, по крайней мере, один слот U.2 под формат M.2.M.2 может быть как с интерфейсом SATA , так и PCIe . Разница между этими вариантами интерфейса в скорости, и при том довольно большая - SATA накопители могут похвастаться скоростью в среднем 550 Мб/с, тогда как PCIe, в зависимости от поколения, может предложить 500 Мб/с на одну линию для PCI-E 2.0 , и скорость до 985 Мб/с на одну линию PCI-E 3.0 . Таким образом, твердотельный накопитель, установленный в слот PCIe x4 (с четырьмя линиями), может обмениваться данными на скорости до 2 Гб/с в случае PCI Express 2.0 и до почти 4 Гб/с – при использовании PCI Express третьего поколения.
Различия в цене при этом существенны, диск форм-фактора M.2 с интерфейсом PCIe обойдётся в среднем в два раза дороже интерфейса SATA при одинаковом объёме.
Форм-фактор имеет разъём U.2, который может иметь коннекторы, отличающиеся друг от друга ключами – специальными «вырезами» в них. Существуют ключи B и , а также B&M . Отличаются скоростью по шине PCIe : ключ М обеспечит скорость до PCIe х4 , ключ M скорость до PCIe х2 , как и совмещённый ключ B&M .
B -коннектор несовместим с M -разъёмом, M -коннектор соответственно, с B -разъёмом, а B&M коннектор совместим с любым. Будьте внимательны, приобретая формата M.2 , так как материнская плата, ноутбук или планшет должны иметь подходящий разъём.
PCI-E SSD
Наконец, последний существующий форм-фактор – , как плата расширения PCI-E
. Монтируется, соответственно в слот PCI-E
, обладают самой высокой скоростью, порядка 2000 Мбайт/с на чтение, и 1000 Мбайт/с на запись
. Такие скорости встанут вам очень дорого: очевидно, что выбирать такой накопитель стоит для профессиональных задач.
NVM Express
Существуют также SSD , имеющие новый логический интерфейс NVM Express , разработанный специально для твердотельных накопителей. От старого AHCI он отличается ещё более низкими задержками доступа и высокой параллельностью работы чипов памяти за счёт нового набора аппаратных алгоритмов.На рынке есть модели как c разъёмом M.2 , так и в PCIe . Минус PCIe тут только в том, что он займёт важный слот, который может пригодиться и под другую плату.
Поскольку стандарт NVMe предназначен именно для флэш-памяти, он учитывает её особенности, тогда как AHCI всё же только компромисс. Поэтому, NVMe - будущее твердотельных накопителей, и со временем он будет только оптимизироваться.
Какой тип памяти в SSD лучше?
Разберёмся в типах памяти SSD . Это одна из главных характеристик SSD, определяющая ресурс перезаписи ячеек и скорость.MLC (Multi-Level Cell) - наиболее популярный тип памяти. Ячейки содержат 2 бита, в отличии от 1-го бита в старом типе SLC , который уже почти не продаётся. Благодаря этому – больший объём, а значит, меньшая стоимость. Ресурс записи от 2000 до 5000 циклов перезаписи. При этом «перезапись» означает перезапись каждой ячейки диска. Следовательно, для модели в 240 Гб, например, можно записать как минимум 480 Тб информации. Так что, ресурса такого SSD даже при постоянном интенсивном использовании должно хватить лет эдак на 5-10 (за которые он уже всё равно сильно устареет). А при домашнем использовании его хватит и вовсе на 20 лет, так что ограниченность циклов перезаписи можно вообще не брать во внимание. MLC – это лучшее сочетание надёжность/цена.
TLC (Triple-Level Cell) - из названия следует, что здесь в одной ячейки хранится сразу 3 бита данных. Плотность записи здесь в сравнении с MLC выше на целых 50% , а значит, ресурс перезаписи меньше – всего от 1000 циклов. Скорость доступа тоже ниже из-за большей плотности. Стоимость сейчас не сильно отличается от MLC . Давно и широко используется во флэшках. Срок службы также достаточный для домашнего решения, но подверженность неисправимым ошибкам и «отмиранию» ячеек памяти заметно выше, причём во время всего срока службы.
3D NAND
– это скорее форма организации памяти, а не её новый тип. Существует как MLC
, так и TLC 3D NAND
. Такая память имеет вертикально размещённые ячейки памяти, и отдельный кристалл памяти в ней имеет несколько уровней ячеек. Получается, что у ячейки появляется третья пространственная координата, отсюда и приставка "3D"
в названии памяти - 3D NAND
. Отличается очень низким количеством ошибок и высокой выносливостью из-за более крупного техпроцесса в 30-40нМ.
Гарантия производителя на отдельные модели достигает 10 лет использования, но стоимость высока. Самый надёжный тип памяти из существующих.
Отличия дешёвых SSD от дорогих
Диски одного и того же объёма могут даже у одного производителя сильно отличаться по цене. Дешёвый SSD от дорого может отличаться следующими моментами:· Более дешёвый тип памяти.
По возрастанию стоимости/надёжности, условно: TLC
≥ MLC
≥ 3D NAND
.
· Более дешёвый контроллер.
Также влияет на скорость чтения/записи.
· Буфер обмена.
Самый дешёвые SSD могут вовсе не иметь буфера обмена, это не сильно удешевляет их, но заметно снижает быстродействие.
· Системы защиты.
Например, в дорогих моделях есть защита от прерывания питания в виде резервных конденсаторов, позволяющих корректно завершить операцию записи, и не потерять данные.
· Брэнд.
Само собой, более раскрученный брэнд будет дороже, что не всегда означает техническое превосходство.
Вывод. Что выгоднее купить?
Можно с уверенностью сказать, что современные SSD накопители достаточно надёжны. Боязнь потери данных и негативное отношение к твердотельным накопителям, как классу, на данный момент уже совсем неоправданны. Если говорить о более-менее популярных брэндах, то даже дешёвая TLC память подойдёт для бюджетного домашнего использования, и её ресурса хватит вам на несколько лет как минимум. Многие производители к тому же дают гарантию в 3 года.Итак, если вы ограничены в средствах, то ваш выбор – это ёмкостью в 60-128 Гб для установки системы и часто используемых приложений. Тип памяти не столь критичен для домашнего использования – TLC это будет или MLC , диск устареет раньше, чем выработается ресурс. При прочих равных, конечно, стоит выбрать MLC .
Если вы готовы заглянуть в средний ценовой сегмент и цените надёжность, то лучше рассмотреть SSD MLC на 200-500 Гб . За старшие модели придётся выложить около 12 тысяч рублей. При этом, объёма вам хватит практически для всего, что должно работать быстро на домашнем пк. Также можно взять модели ещё более повышенной надёжности с кристаллами памяти 3D NAND .
Если ваша боязнь износа флэш-памяти достигает панического уровня, то стоит смотреть на новые (и дорогие) технологии в виде формата накопителей 3D NAND . А если без шуток, то это будущее SSD – высокая скорость и высокая надёжность здесь объединены. Подобный накопитель подойдёт даже для важных баз данных серверов, поскольку ресурс записи здесь достигает петабайт , а количество ошибок минимально.
В отдельную группу хочется выделить накопители с интерфейсом PCI-E . Он обладают высокой скоростью чтения и записи (1000-2000 Мб/с ), и в среднем дороже прочих категорий. Если во главу угла ставить именно быстродействие, то это лучший выбор. Недостаток - занимает универсальный слот PCIe, у материнских плат компактных форматов слот PCIe может быть всего один.
Вне конкуренции - SSD с логическим интерфейсом NVMe , скорость чтения которых переваливает за 2000 Мб/с. В сравнении с компромиссной для SSD логикой AHCI , имеет гораздо большую глубину очереди и параллелизм. Высокая стоимость на рынке, и лучшие характеристики - выбор энтузиастов или профессионалов.
Привет, Гиктаймс! Логический интерфейс и форм-фактор. Два понятия столько тесно переплетенных, что путаница возникает с пугающей регулярностью. Подброшу дров в костер инквизиции и расскажу о «условно-новом» форм-факторе U.2 - почти все, что вы хотели знать, но боялись спросить.
Во-первых, U.2 - это физический форм-фактор, и непосредственно на скорость передачи данных он не влияет. Во-вторых, внимательный и опытный айтишник наверняка отметит сходство с SAS дисками - те же 2.5 дюйма, та же толщина - 15 мм. Да и разъем подозрительно похожий, пусть и с другими цифрами - SFF-8639 вместо SFF-8482.
Каждый разъем U.2 может использовать четыре линии PCI-E 3.0, то есть максимальная скорость передачи может достигать 4 ГБ/с.
Внимание, вопрос. А зачем придумывать что-то новое, когда все это уже существует и называется SAS? Тут в силу вступают иные буквы - NVMe (Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification) - логический интерфейс, намного более быстрый чем SATA и специально разработанный для доступа к твердотельным накопителям.
Сила линий PCI-E не давала покоя производителям накопителей, однако количество PCI-E слотов на материнских платах (серверных и десктопных) конечно, и занимать все слоты, что есть в 1U корпусе только накопителями просто преступно. Форм-фактор U.2 не занимает слоты расширения, а устанавливается на место обычных накопителей.
Все накопители U.2 поддерживают горячую замену, что также крайне сложно осуществить с PCI-E диском.
Возможности построения СХД просто заоблачной скорости восхищают - представьте себе - компания SuperMicro изготовила шасси 2U для 48 NVMe дисков форм-фактора U.2.
А зачем же все это обычным людям? И какая разница - M.2 или U.2?
Напомню, что SATA (самый обычный и привычный) имеет максимальную пропускную способность - 600 МБ/с. С учетом всяких погрешностей и передачи служебных данных - остается около 550-560 МБ/с, а это и есть предел по скорости для современных потребительских накопителей. Поскольку SATA не использует линии PCI-E скорость работы существенно ниже, чем у NVMe.
Зажиточные энтузиасты скажут, а линии-то нерезиновые, у нас Титаны все скушали! И будут правы, но отчасти. Линии для графических карт и линии для устройств хранения разделены и поэтому даже самая многоядерная графическая конфигурация не пострадает от подключения U.2 SSD диска.
Многие производители материнских плат даже в комплект к топовым продуктам стали складывать переходники с M.2 на U.2 - чтобы можно было подключить супербыстрые новые диски даже, если на плате нет разъема.
Кстати, помните SATA-Express? C ним скорее всего придется расстаться. Вдвое меньшая пропускная способность, полное отсутствие накопителей с таким интерфейсом на рынке. Выбор производителей сделан в пользу M.2 и U.2, именно за таким форм-факторами будущее твердотельных накопителей.
Спасибо за внимание и оставайтесь с Kingston на Гиктаймс!
Уже на протяжении почти 15 лет мы подключаем накопители к ПК через SATA - небольшой универсальный 7-контактный разъем, который есть и в ноутбуках, и в десктопных компьютерах. Первая ревизия, SATA 1, появилась в 2003 году и обеспечивала скорости до 150 МБ/с - этого более чем хватало для подключения жестких дисков (да и сейчас хватает), про SSD тогда никто еще не слышал.
В середине нулевых стали появляться первые пользовательские SSD. Они были дорогими и малоемкими (16-64 ГБ), но уже имели скорости выше 150 МБ/с, так что появилась вторая ревизия SATA, которая могла работать со скоростями до 300 МБ/с. Однако и этого вскоре стало мало, и в 2008 году появилась третья ревизия SATA со скоростями уже до 600 МБ/с. При этом мы живем в то время, когда производительность даже самых дешевых SSD упирается уже не в скорость чипов, а в пропускную способность интерфейса: почти все современные SSD имеют скорости чтения больше 500 МБ/с, то есть проблема уже в самом интерфейсе. И в последнее время все большее число SSD стали выходить с поддержкой протокола NVMe, который пока еще не сдерживает скорости даже лучших SSD - а они составляют до 3 ГБ/с!
История появления NVMe
Идея подключения SSD через шину PCI Express появилась и до NVMe, но проблема была в том, что это были закрытые протоколы - а они зачастую имели недоработки, приводившие к потере скорости. К тому же цена таких решений была баснословной, и многие не понимали, зачем за них переплачивать, если и обычных жестких дисков хватало с лихвой. Но в крупных корпорациях понимали, что за SSD - будущее, и вот, в 2007 году, при поддержке Intel был представлен новый интерфейс - NVMCHI (Non-Volatile Memory Host Controller Interface). Его доработкой занимались целых 4 года, и первая версия NVMe вышла только в 2011 году, однако серьезного распространения не получила: во-первых, тогда SSD все еще были уделом или MacBook, или 2.5 ультрабуков, или топовых игровых компьютеров. Большинство пользователей сидели на Windows 7 с жесткими дисками и радовались жизни - то есть SSD были в принципе не нужны, и главное - крайне дороги. Во-вторых, даже то небольшое число пользовательских моделей SSD имело скорости ощутимо меньше 600 МБ/с, то есть NVMe с его несколькими гигабайтами в секунду был не нужен. И в-третьих - у интерфейса было множество детских болезней: так, нельзя было обновить прошивку такого SSD с него самого, не было расширенного управления питанием, были проблемы при подключении сразу нескольких таких SSD. Разумеется, все это было исправлено в новых ревизиях, и NVMe 1.2 от 2014 года был уже вполне работоспособен. Плюс к тому времени уже были SSD, которым 600 МБ/с было маловато, так что новый интерфейс стал достаточно активно развиваться.
Технические характеристики и отличие от AHCI
SATA был лишь физическим интерфейсом, за логическую часть отвечал AHCI (Advanced Host Controller Interface), который как появился вместе с SATA 1 в 2003 году, так и не менялся. Разрабатывался он для жестких дисков, и поэтому с SSD работал не очень хорошо - на одном канале (а на одно SATA-устройство и был один канал) могла исполняться лишь одна команда. В случае с жесткими дисками проблем не было - головка диска в один момент времени физически могла получить доступ к одной ячейке. Но вот с SSD это не так, и поэтому такая работа вызывала существенные простои.
NVMe же изначально разрабатывался для именно для твердотельных накопителей, и тут делался упор на наименьшие задержки и на параллельный доступ. Общая сравнительная таблица выглядит так:
| Параметр | ||
| Максимальная глубина очереди запросов | Одна очередь, до 32 команд в очереди | 65 536 очередей до 65 536 команд в каждой очереди |
| Некэшируемые доступы к регистрам (2 000 циклов каждый) | Шесть на команды вне очереди; девять на команды очереди | Два на команду |
| MSI-X и управление прерываниями | Одно прерывание, управление отсутствует | 2 048 прерываний, передаваемых сообщениями или MSI-X (Message Signaled Interrupt Extended) |
| Многопоточность и параллелизм | Требуется фиксация синхронизации для выдачи команды | Не требуется |
| Эффективность для команд 4 Кбайт | Параметры команды требуют два серийных запроса DRAM | Все параметры получаются в одном 64-байтном запросе |
Как видно, NVMe лучше во всем - до 64К очередей, то есть нагрузка распараллеливается. Так же есть возможность управления прерываниями, то есть при наступлении приоритетной задачи NVMe SSD начнет ее выполнять быстрее. Также серьезно ниже задержка при выполнении команд: в случае с AHCI это 2 запроса DRAM, то есть даже с DDR4 это порядка 100-150 нс - меньше время ответа у SATA SSD быть не может. В случае же с NVMe запрос только один, что позволяет уменьшить задержки вдвое. Ну и самое главное - скорости: NVMe SSD подключаются через PCI Express 3.0 x4, что в теории обеспечивает скорость до 3.2 ГБ/с - до 5 раз быстрее, чем SATA SSD.
Форм-факторы NVMe SSD
Традиционно эти SSD подключаются как платы расширения PCI Express - то есть используются те же слоты, что и для видеокарт. Однако такой тип подключения все больше сходит на нет: во-первых, все больше пользователей переходит на ноутбуки, где полноценного PCIe быть не может. Во-вторых, на рынке все больше компактных материнских плат, где слотов PCIe или 1, или 2, но из-за «толстых» видеокарт второй зачастую бывает перекрыт, а первый почти всегда занят видеокартой:
Второй форм-фактор это U.2. Обычному пользователю он мало интересен, так как используется на серверах, имеет возможность «горячей» замены и меньшие (в сравнении с платами расширения PCIe) размеры:
Ну и самый компактный и наиболее развивающийся форм-фактор это M.2 - его активно используют в ноутбуках, а начиная с 100ой линейки чипсетов от Intel он стал появляться уже и на материнских платах. Однако нужно быть осторожным: в этом форм-факторе есть и SATA SSD, и как их отличить - можно почитать в этой :
Целесообразность покупки NVMe SSD.
На данный момент цены на NVMe SSD достаточно сильно упали, и уже близки к ценам на обычные SSD. Поэтому, разумеется, возникает вопрос - а есть ли смысл их брать? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, нужно посмотреть на установленное в вашем устройстве «железо»:
- На устройстве нет M.2 слотов или они поддерживают только SATA . Если у вас ноутбук - то ничего сделать нельзя, пользуйтесь SATA. И, вообще говоря, раз производитель не стал делать M.2 слот, то это банально не нужно - все упрется в производительность процессора, и выигрыш от быстрого SSD не ощущался бы. Если же у вас ПК, и есть свободный слот PCIe - все уже зависит от вас: если у вас стоит мощный процессор (Core i5, i7), материнская плата поддерживает NMVe, и вы часто работаете с массивами данных - стоит задуматься о покупке NVMe SSD, он может серьезно ускорить работу. Ну а если у вас слабый процессор (Core i3, Pentium), или материнская плата вышла до 2011 года - никакого смысла в покупке NVMe нет, совет тот же, что и с ноутбуком - пользуйтесь SATA SSD, вам его заглаза хватит.
- На устройстве есть M.2 слот, поддерживающий NVMe . Если у вас ноутбук - то, скорее всего, он относится к верхнему ценовому сегменту, и в этом разъеме уже стоит SSD (и, возможно, есть второй диск - HDD). Более того - у вас скорее всего и выбора-то нет: в дорогих ноутбуках обычно один-два слота M.2 и один полноразмерный SATA, но он уже занят HDD, так что вам придется брать NVMe SSD. Если же вы собираете ПК, и на материнской плате есть M.2 слот - все зависит от процессора: если у вас топовый i5 или i7, то стоит переплатить и взять NVMe SSD. Если же у вас Pentium или i3 - смысла в этом нет, скорее всего у вас и так сборка бюджетная, и лишнюю тысячу рублей лучше потратить на больший объем ОЗУ или более мощную видеокарту, чем на более быстрый SSD, который в лучшем случае ускорит загрузку системы на полсекунды.
