Bruker NVMe PCIe?

Databehandling er kjernen i enhver virksomhet. En PC med middelmådige spesifikasjoner er anstendig nok til enkel databehandling, men i større skala vil det ikke være tilstrekkelig. Etter hvert som data fortsetter å vokse, søker bedrifter alltid etter de nyeste teknologiene som kan akselerere databehandling. Høyhastighets datamaskinkomponenter er avgjørende for å behandle store biter av data i sanntid. En av nøkkelkomponentene som krever oppgradering er den interne sekundære lagringsenheten. Disse enhetene spiller en viktig rolle i å samle inn, få tilgang til, behandle og transformere data, og disse har utviklet seg betydelig for å møte forretningsbehov. NVMe (Non-Volatile Memory Express) -stasjon er den siste og den klart raskeste utviklingen av lagringsenheter. Før vi går dypere inn i NVMe, la oss kort se på de forskjellige interne sekundære lagringsmediene som brukes i dag.

Harddisk (HDD). Den magnetiske og mekaniske spinnestasjonen regnes som en eldre lagringsenhet. Det har eksistert siden midten av 1900-tallet. HDD-er er laget av bevegelige deler som oftere får enheten til å mislykkes. For øyeblikket er de tilgjengelige formfaktorene 3.5 ”og 2.5 ”harddisker. Dagens harddisker bruker SATA-standardgrensesnittet (Serial Advanced Technology Attachment) som erstattet de allerede foreldede IDE (Integrated Drive Electronics) og PATA (Parallel Advanced Technology Attachment) standardene.

Solid State Drive (SSD). SSD er den nye generasjonen lagringsenhet som lagrer informasjonen i flashbaserte minner. Den gjør de samme funksjonene som HDD, bare raskere. I motsetning til HDD er det lite sannsynlig at det mislykkes, da det ikke er noen bevegelige deler. SSD-er bruker enten SATA- eller PCIe-grensesnittet (Peripheral Component Interconnect Express).

Så hvor passer NVMe inn? For å forstå NVMe bedre, la oss først vite forskjellene mellom SATA og PCIe-grensesnitt.

SATA vs PCIe

SATA og PCIe er grensesnittmediet for interne lagringsenheter. SATA brukes til både HDD og SSD, mens den nyere PCIe brukes til SSD-er.

Harddisken er den tregeste blant maskinvarekomponentene på datamaskiner. For å holde tritt med andre komponenters hastighet, var det en absolutt nødvendighet å erstatte IDE- og PATA-standarder med det raskere grensesnittet, SATA.

SATA er både en kontakt og en bussstandard. SATA-kontakten kobler harddisker og SSD-er til SATA-bussen på datamaskinens hovedkort. Denne enkle kontakten hadde flere utviklinger og den siste iterasjonen, SATA III er mye brukt i moderne harddisker og SSD-er. SATA III har en overføringshastighet på 600 MB / s og bruker AHCI (Advanced Host Controller Interface) for å kommunisere med SATA-enheter. AHCI ble designet eksplisitt for spinnende harddisker, men fordi det ikke var noen standard for SATA-stasjoner ved utviklingen, ble AHCI godkjent for å jobbe med SATA. Selv om AHCI var kompatibel med SATA-stasjoner, optimaliserte den ikke potensialet til de flashbaserte SSD-ene på grunn av den lave overføringshastigheten. Det er også behov for en SATA-kontroller for AHCI å kommunisere med SATA-stasjonen, noe som reduserer dataoverføringen ytterligere. Produsenter utforsket deretter andre grensesnitt som kunne gi raskere overføringshastigheter.

PCIe er en høyhastighets utvidelsesbussstandard som erstattet de eldre og tregere PCI-, PCI-X- og AGP-busstandardene. Den ble hovedsakelig brukt til grafikk, Wi-Fi og Ethernet-kort. PCIe har en direkte tilkobling til CPUen, noe som øker overføringshastigheten betydelig. I motsetning til SATA, krever ikke PCIe en kontroller mellom stasjonen og CPU-en for at data skal skyves frem og tilbake. PCIe kommer også med andre imponerende fordeler som lavere ventetid, skalerbar ytelse, økt I / O på opptil 40 baner per CPU-kontakt og lav effekt.[1] PCIe 3.0 er den siste generasjonen av PCIe og har en overføringshastighet på 985 MB / s per fil og kan bestå av opptil 16 baner. Disse fantastiske egenskapene til PCIe gjør det til et ideelt spor for SSD-er. Men en ting mangler fortsatt; kommunikasjonsstandarden mellom SSD-er og PCIe-grensesnittet. Dette er når NVMe kommer inn i bildet.

Bruker NVMe PCIe?

Det er mye forvirring mellom NVMe og PCIe, da disse to ordene ofte brukes om hverandre. I andre tilfeller blir SSD og NVMe betraktet som to forskjellige stasjoner. Men hva er egentlig NVMe?

NVMe er verken et grensesnitt eller en stasjon. Det er for tiden den industrielle kommunikasjonsstandarden for NVM-lagringsenheter som SSD-er. Faktisk er den designet spesielt for flashbaserte SSD-er. Mens PCIe er det fysiske grensesnittet, er NVMe protokollen som styrer NVM-enhetene som bruker PCIe. Det ligner derfor på AHCI, bare mye raskere.

Til sammenligning har AHCI bare en kommandokø og kan sende 32 kommandoer per kø, NVMe, derimot, har en tankegang 64K køer og kan sende 64K kommandoer per kø. Det er en overveldende 4M kommandoer totalt! I motsetning til AHCI som går gjennom SATA-kontrolleren før data sendes til CPU, kommuniserer NVMe direkte til CPU uten behov for noen kontroller. Videre har den over en million IOPer (Input / Output Operations per sekund) i motsetning til 100K AHCI. I tillegg har den en lavere latens på bare noen få mikrosekunder sammenlignet med AHCIs 30-100 mikrosekunder. La oss snakke om overføringshastigheten. Som tidligere nevnt har PCIe en overføringshastighet på 1 GB / s per kjørefelt. NVMe bruker fire baner med PCIe, noe som betyr at NVMe SSD-er teoretisk sett har en overføringshastighet på 3.9 GB / s.[2] Mer enn 6 ganger raskere sammenlignet med 600 MB / s overføringshastighet for SATA-stasjoner.

Det er en ferdig avtale, NVMe er den sikre vinneren i alle aspekter, men det er en ulempe - prisen. NVMe har en høyere prislapp, og for noen er det et upraktisk valg. SATA SSD-er kan kjøre programmer, overføre filer og starte en datamaskin relativt raskt, men for å behandle store videofiler for eksempel, eller i bransjer som krever å kjøre flere applikasjoner samtidig og sanntidsbehandling av store filer, ekstra penger brukt på NVMe-stasjoner er en verdig lønn.

Bruker NVMe PCIe? Det er et klart ja! NVMe fungerer hånd i hånd med PCIe for en eksepsjonell høyhastighets dataoverføring og er en betydelig forbedring i forhold til den eldre AHCI-standarden.

Kilder:

[1] J. Metz, “NVMe for Absolute Beginners”, 11. november 2014, https: // blogs.cisco.com / datasenter / nvme-for-absolutt-nybegynnere, besøkt 16. desember 2020

[2] Westrick, Tom, “Hva er NVMe-stasjoner, og bør du kjøpe en?”, 16. september 2020, https: // www.howtogeek.no / 404627 / what-are-nvme-drives-and-should-you-buy-one /, Tilgang 16. desember 2020