Когда мы говорим о жестких дисках, твердотельных накопителях и хранилищах данных в целом, перед покупкой всегда необходимо знать два важных фактора: размер (то есть доступное пространство для хранения), выраженный в ГБ, и скорость (количество данных, считываемых или записываемых за одну единицу времени), выраженная в МБ/с (мегабайтах в секунду) или в Гбит/с (гигабитах в секунду).
На данный момент рынок устройств хранения разделён на две части: с одной стороны, классические магнитомеханические жесткие диски, которые предлагают много места, но с небольшой скоростью, с другой стороны, твердотельные накопители, которые предлагают гораздо меньше места, но гораздо большую скорость.
С распространением услуг онлайн-хранилищ по все более низким ценам, размер диска становится всё менее и менее важным, и практически все современные ПК и ноутбуки имеют твердотельный накопитель SSD (часто вместе со старым механическим жестким диском). Однако, есть ещё одна технология, которую следует учитывать: Non-Volatile Memory Express (NVMe).
NVMe – это интерфейс связи, представленный в 2013 году консорциумом ведущих компаний отрасли твердотельных накопителей, среди которых были Intel, Samsung, Seagate и Dell. Этот интерфейс был создан для того, чтобы выйти за пределы ограничений, которые определяются не самим диском, а его подключением к материнской плате, что обычно происходит с интерфейсом SATA (реже с интерфейсом SAS).
Почему SATA и SAS недостаточно
SATA означает Serial Advanced Technology Attachment и является развитием старого стандарта PATA (Parallel Advanced Technology Attachment, также называемого ATA или IDE). В своей версии SATA 3 имеет теоретическую максимальную скорость передачи данных 0,6 Гбит/с, то есть 750 МБ в секунду (поскольку 1 байт равен 8 битам данных), что соответствует реальному пределу приблизительно в 500 МБ/с. Однако, большинство высокопроизводительных SSD-накопителей имеют теоретическую максимальную скорость больше 500 МБ/с, и это означает, что эти накопители уже ограничены интерфейсом SATA.
Термин SAS означает Serial Attached SCSI, то есть последовательная версия старого интерфейса SCSI, который в 90-х годах прошлого века был самой быстрой технологией передачи данных, обычно используемой на очень дорогих высокопроизводительных серверах и рабочих станциях. Теоретически максимальная скорость SAS составляет 1,2 Гбит/с, равную 1500 МБ/с, что соответствует 1000 реальных МБ/с, – этого достаточно для того, чтобы твердотельные накопители полностью раскрыли свой потенциал. Однако, этот стандарт очень необычен и дорог, и, в любом случае, через несколько лет он также будет преодолён твердотельными дисками.
Как работает NVMe и почему за ним будущее
В этот момент в игру вступает NVMe, что является совершенно другим стандартом, чем два других. На практике соединение NVMe является предпочтительным маршрутом, своего рода магистральной полосой, специально предназначенной для передачи данных с SSD-диска с очень высокой скоростью.
Чтобы избежать узких мест, NVMe подключается непосредственно к шине PCIe (PCI Express), которая является той же шиной, которую центральный процессор использует для связи с видеокартой и другими периферийными устройствами, которые требуют очень высокопроизводительных соединений.
Шина PCIe работает в линиях: наверняка вы слышали о PCIe x1, x2, x4, x8 и x16. Число после x указывает, сколько линий используется этим соединением: например, видеокарты обычно используют соединение PCIe x16. Каждая из этих линий обеспечивает скорость передачи приблизительно 1 ГБ/с, поэтому одной из этих линий достаточно, чтобы предложить «магистраль» для дисковых данных, вдвое превышающую «магистраль», предлагаемую стандартом SATA 3. Стандарт NVMe использует четыре линии, предлагая теоретическую пропускную способность почти 4 ГБ/с.
NVMe: что означают AIC, U.2 и M.2
Из теории ясно, что стандарт NVMe явно превосходит по производительности SATA и SAS. Но, как физически создаётся диск NVMe и как он подключается к настольному компьютеру или ноутбуку? Здесь вступают в игру три стандартных «форм-фактора»: AIC, U.2 и M.2.
- AIC расшифровывается как Add in card, то есть «дополнительная карта», и, на самом деле, это всего лишь небольшая карта PCIe, на которой смонтирована память, формирующая SSD. Это первая реализация NVMe, которая совместима с любым настольным ПК, имеющим доступный слот PCIe x4 (или выше). Очевидно, он имеет недостаток, заключающийся в том, что он занимает слот и ограничивает возможность дальнейшего расширения ПК.
- U.2 – ещё один «форм-фактор» SSD-дисков с подключением NVMe. Механически разъём такой же, как у SATA Express (последняя эволюция SATA), но предлагает 4 линии PCIe и, следовательно, намного большую скорость. Это похоже на 2,5-дюймовую коробку (чуть больше 6 см), в которой память заключена в металлический корпус, также выполняющего функцию теплоотвода, повышая надежность устройства хранения.
- M.2 – это третий вариант SSD с подключением NVMe. Физически это выглядит как небольшая плата расширения «голая» и без контейнера, поэтому она занимает меньше места, чем U.2, но не имеет преимущества радиатора. Учитывая минимальный размер, он часто рекомендуется для ноутбуков. Опять же, соединение осуществляется через PCIe x4.
