Dyski SSD NVMe: Wszystko, co musisz wiedzieć o tej niesamowicie szybkiej pamięci masowej

NVMe nie jest już technologią pamięci masowej typu „nice-to-have” – jeśli kupujesz nowy komputer, jest to funkcja, której powinieneś aktywnie poszukiwać. Co więcej, jeśli Twój komputer jest dość stary, powinieneś go uaktualnić do NVMe. Oto dlaczego.

Czym jest NVMe

NVMe to standard komunikacyjny opracowany specjalnie dla dysków SSD przez konsorcjum producentów, w tym firmy Intel, Samsung, Sandisk, Dell i Seagate. Działa on na magistrali PCIe (stąd „Express” w nazwie), co pozwala dyskom działać bardziej jak szybka pamięć, którą są, a nie jak dyski twarde, które imitują. Podsumowując: NVMe jest szybki. Naprawdę szybki. Jakby nigdy nie trzeba było czekać ponownie na komputer.

Usuwanie pamięci masowej jako wąskiego gardła

Nie umniejszając wysiłków producentów CPU i GPU w ostatniej dekadzie, ale powodem, dla którego najnowsze komputery z najwyższej półki wydają się o wiele szybsze, jest skok wydajności pamięci masowej zapewniony przez dyski SSD, najpierw SATA, a teraz NVMe. Pamięć masowa była ostatnim wąskim gardłem, jeśli chodzi o rzeczywistą i postrzeganą wydajność, ale teraz jest nim z całą mocą.

Jeśli kupiłeś MacBooka Pro w ciągu ostatnich dwóch lat, zauważyłeś, że nie musisz już prawie w ogóle czekać na proste czynności. Programy się otwierają, pliki ładują i zapisują błyskawicznie, a maszyna uruchamia się i wyłącza w ciągu zaledwie kilku sekund.

To dlatego, że dysk SSD NVMe w najnowszych MacBookach Pro odczytuje i zapisuje dane dosłownie cztery razy szybciej niż dyski SSD SATA stosowane w poprzednich generacjach. Mało tego, lokalizuje je 10 razy szybciej (seek). To wszystko oprócz cztero- lub pięciokrotnej poprawy przepustowości i dziesięciokrotnej poprawy czasu wyszukiwania, które już wcześniej zapewniały dyski SSD SATA w porównaniu z dyskami twardymi.

Przybliżone pułapy wydajności dla trzech głównych technologii pamięci masowej w obecnym stanie rzeczy są następujące:

IDG

IDG

Dyski twarde nadal oferują ogromne korzyści pod względem pojemności i są wspaniałe dla mniej używanych danych. Ale dla systemu operacyjnego, programów i często używanych danych, chcesz dysk SSD NVMe, jeśli system go obsługuje, lub dysk SSD SATA, jeśli nie może.

Dyski SSD SATA vs. Dyski SSD NVMe

Dobrze znając ostateczny potencjał wydajności dysków SSD opartych na pamięci NAND, nawet gdy pojawiły się po raz pierwszy, było jasne dla branży, że w końcu potrzebna będzie nowa magistrala i protokół. Ponieważ jednak pierwsze dyski SSD były stosunkowo wolne (i nieporęczne), znacznie wygodniejsze okazało się korzystanie z istniejącej infrastruktury pamięci masowej SATA.

Chociaż magistrala SATA ewoluowała do 16 Gb/s w wersji 3.3, prawie wszystkie komercyjne implementacje pozostają 6 Gb/s (około 550 MB/s po uwzględnieniu narzutu na komunikację). Nawet wersja 3.3 jest znacznie wolniejsza niż dzisiejsza technologia SSD, zwłaszcza w konfiguracjach RAID.

Sandisk

Jako zamiennik dla magistrali SATA, zdecydowano się wykorzystać technologię magistrali o znacznie większej przepustowości, która już istniała – PCI Express, czyli PCIe. PCIe to podstawowa warstwa transportu danych dla kart graficznych i innych kart rozszerzeń. Od generacji 3.x oferuje wiele ścieżek (do 16 do użytku z jednym urządzeniem w większości komputerów PC), z których każda obsługuje prędkość bliską 1 GBps (985 MBps).

PCIe jest również podstawą interfejsu Thunderbolt, który zaczyna przynosić dywidendy w postaci zewnętrznych kart graficznych do gier, a także zewnętrznej pamięci masowej NVMe, która jest prawie tak szybka jak wewnętrzna NVMe. Odmowa Intela, aby pozwolić Thunderbolt umrzeć była bardzo dobrą rzeczą, jak wielu użytkowników zaczyna odkrywać. Mimo że Intel udostępnił tę technologię na forum USB, aby ułatwić jej wdrożenie, nadal jest ona rzadsza niż można by się spodziewać.

Oczywiście, pamięć masowa PCIe wyprzedza NVMe o kilka lat. Jednak poprzednie rozwiązania były ograniczone przez starsze protokoły transferu danych, takie jak SATA, SCSI i AHCI, które zostały opracowane, gdy dysk twardy był jeszcze szczytem technologii pamięci masowej. NVMe usuwa ich ograniczenia, oferując polecenia o niskich opóźnieniach i wiele kolejek – do 64 tys. To ostatnie jest szczególnie skuteczne, ponieważ dane są zapisywane na dyskach SSD w sposób rozstrzelony, rozproszone po chipach i blokach, a nie przylegle w kółko, jak na dysku twardym.

Standard NVMe ewoluował aż do obecnej wersji 1.31, dodając takie funkcje, jak możliwość wykorzystania części pamięci systemowej komputera jako pamięci podręcznej. Widzieliśmy już, że buforowanie jest wykorzystywane przez super-tani dysk Toshiba RC100, który niedawno recenzowaliśmy, który rezygnuje z wbudowanej pamięci podręcznej DRAM, z której korzysta większość dysków NVMe, ale nadal działa wystarczająco dobrze, aby zapewnić systemowi kopa w spodnie NVMe do codziennych zadań.

Czego potrzebujesz, aby uzyskać NVMe

Najlepiej oczywiście, jeśli Twój system już obsługuje NVMe i ma gniazda M.2, ale nadal możliwe jest dodanie dysku NVMe do każdego komputera ze slotem PCIe za pomocą karty adaptera o wartości 25 USD. Wszystkie najnowsze wersje głównych systemów operacyjnych dostarczają sterowniki, a niezależnie od wieku systemu będziesz miał bardzo szybki dysk na swoich rękach. Ale jest pewien haczyk.

Aby w pełni wykorzystać możliwości dysku SSD NVMe, musisz być w stanie uruchomić z niego system operacyjny. A to wymaga obsługi BIOS-u. Westchnienie. Większość starszych, mainstreamowych BIOS-ów nie obsługuje uruchamiania z NVMe i najprawdopodobniej nigdy nie będzie. Nie ma po prostu żadnych korzyści dla producentów, aby to dodać, a także bardzo realne minusy: Jest mniej prawdopodobne, że zmodernizujesz system, który został zaktualizowany o NVMe, chyba że grasz w gry PC lub robisz coś naprawdę wymagającego procesora, jak edycja wideo 2160p (4K)/4320p(8K).

Samsung

Wszystkie dyski SSD NVMe sprzedawane w przestrzeni konsumenckiej używają formatu M.2, choć istnieją inne złącza (patrz poniżej). Ale samo posiadanie gniazda M.2 nie gwarantuje kompatybilności z NVMe. M.2 został zaprojektowany do obsługi USB 3.0, SATA i PCIe, a większość wczesnych gniazd M.2 obsługiwała tylko SATA. Przeczytaj podręcznik użytkownika systemu lub płyty głównej, lub sprawdź w Internecie. Zauważ, że gniazdo MSATA, które jest prekursorem M.2, wygląda bardzo podobnie.

Nie ma sposobu, aby stwierdzić na podstawie wyglądu gniazda, czy obsługuje ono PCIe i NVMe, ale można odróżnić gniazdo PCIe x2 od PCIe x4. Pierwszy z nich, zwany B-keyed (klucz to podwyższenie, które łączy się z przerwą w stykach na dysku), ma sześć styków oddzielonych od reszty, a drugi, M-keyed, ma pięć styków oddzielonych od reszty po przeciwnej stronie. Nie ma sztywnej reguły, ale wiele slotów B-key było tylko SATA. Jeśli masz gniazdo B/M-keyed z rozdzielonymi obydwoma zestawami styków, najczęściej spotykane obecnie, to jesteś złoty. Są one również czasami określane jako gniazdo 2 i gniazdo 3.

Melissa Riofrio/IDG

Jeśli Twoje gniazdo Cię zawiedzie, czas na kartę adaptera PCIe M.2 za 25 USD, o której wspomniałem. M9Pe firmy Plextor i inne są dostępne już zamontowane na kartach PCIe jako produkty ready-to-rock.

To, czego powinieneś unikać jako użytkownik końcowy, to 2,5-calowe dyski NVMe. Wymagają one złącza U.2 SFF-8639 (Small Form Factor). Złącze U.2 oferuje cztery pasy PCIe Gen 3, dwa porty SATA oraz kanały sideband i zasilanie 3,3-woltowe i 12-woltowe, ale można je znaleźć tylko w adapterach pamięci masowej i systemach klasy korporacyjnej.

Jeśli używasz jednego z rzadkich komputerów z systemem Windows, który obsługuje Thunderbolt (wiele z płyt głównych Asusa obsługuje), możesz użyć zewnętrznej obudowy Thunderbolt PCIe, aby dodać NVMe do systemu. Działa to jak urok na komputerze Mac z Thunderbolt, który jest wystarczająco nowy, aby uruchomić High Sierra.

Nie wszystkie dyski NVMe są równe

Prawie każdy dysk NVMe powinien sprawić, że system będzie szybszy, ale nie wszystkie są takie same. Nawet w przybliżeniu. Podczas gdy dysk 970 Pro firmy Samsung odczytuje z prędkością ponad 3 GBps i zapisuje z prędkością ponad 2,5 GBps, dysk RC100 firmy Toshiba odczytuje z prędkością 1,2 GBps i zapisuje z prędkością nieco poniżej 900 MBps. Różnica może być jeszcze większa, gdy ilość zapisywanych danych przekroczy ilość pamięci podręcznej na pokładzie.

Na wydajność wpływa wiele czynników, w tym kontroler, ilość pamięci NAND na pokładzie, liczba pasów PCIe (patrz wyżej) oraz typ pamięci NAND. Oto kilka zasad:

• x4 PCIe NVMe SSD są szybsze niż typy x2 PCIe.
• Im więcej układów NAND, tym więcej ścieżek i miejsc docelowych kontroler musi dystrybuować i przechowywać dane. Wersje o mniejszej pojemności (zwłaszcza 128 GB i 256 GB) tego samego modelu dysku są dość często wolniejsze niż wersje o większej pojemności.
• Typ zastosowanej pamięci NAND ma znaczenie. SLC (Single-Level Cell/1-bit) jest najszybszy, MLC (Multi-Level Cell/2-bit) jest następny, TLC (Triple-Level Cell/3-bit) jest wolniejszy, a QLC (Quad-Level Cell/4-bit jest najwolniejszy. Formułę komplikuje jednak fakt, że każdy typ pamięci NAND (z wyjątkiem SLC) można traktować jak jej szybszego poprzednika, po prostu zapisując mniejszą liczbę bitów. Producenci robią to z częściami dysku SSD, które są używane jako pamięć podręczna, co oznacza, że dysk TLC lub QLC może być tak samo szybki jak dysk SLC, dopóki ta pamięć podręczna nie zostanie wykorzystana.
• Większość kontrolerów jest obecnie bardzo wydajna, ale niektóre, takie jak te używane przez firmy Intel i Sandisk, są bardziej inteligentne pod względem wykorzystania pamięci podręcznej i mogą utrzymać wydajność zapisu przy większych zestawach danych.

Sprawdź nasze recenzje dysków SSD, aby uzyskać informacje na temat poszczególnych dysków.

Pojemność ma znaczenie

Prawie wszystkie dyski SSD NVMe wykorzystują część swojej pamięci NAND jako drugorzędną pamięć podręczną, a wiele z nich wykorzystuje ją również jako podstawową pamięć podręczną. Do tego celu musi być dostępna pamięć NAND. Na przykład, jeśli kupisz dysk SSD o pojemności 1 TB i umieścisz na nim 900 GB, będzie o wiele mniej pamięci NAND dostępnej do obowiązków związanych z buforowaniem. Ucierpi na tym wydajność. Z naszego doświadczenia wynika, że gdy osiągniesz 80% zapełnienia, zaczniesz zauważać różnicę.

Pamiętaj o tym, gdy będziesz decydować, jaki rozmiar kupić. Dobrą zasadą jest zakup podwójnej pojemności, której spodziewasz się potrzebować, pamiętając, że rzeczy mają tendencję do rozszerzania się w celu wypełnienia dostępnej przestrzeni.

NVMe oznacza brak żalu przez długi czas

Jeśli to wszystko nie pomogło, powtórzmy to jeszcze raz: NVMe to technologia pamięci masowej, którą chcesz mieć w swoim obecnym lub następnym komputerze. O ile nie jesteś graczem lub edytorem wideo w wysokiej rozdzielczości, praktycznie gwarantuje, że nie odczujesz potrzeby wymiany obecnego systemu przez dłuższy czas – przynajmniej ze względu na wydajność. W rzeczy samej, nie odczuwam żadnego przymusu wymiany moich sześcio- lub siedmioletnich systemów, odkąd zostały one zmodernizowane za pomocą dysków SSD NVMe. Zero.