Dyski SSD NVMe PCIe 4.0/Gen4 – czym są i jak działają?

Dyski SSD NVMe PCIe 4.0/Gen4

Nie można nie zauważyć, iż dyski SSD usprawniły pracę komputerów oraz innych kompatybilnych urządzeń. A ponieważ proces rozwoju powiązanych technologii wciąż trwa, mamy przed sobą nową generację nośników opartych o tzw. protokół NVMe.

Jak działają dyski SSD z technologią NVMe?

I o ile obecność na rynku mniej już dzisiaj operatywnych pamięci masowych typu HDD jest wciąż zauważalna. Tak nie da się nie odnotować, iż obecny trend stawia na znacznie szybsze – w rozumieniu dosłownym – rozwiązania.

Te, odnosząc się zarówno do dysków starszego typu, a więc talerzowych (HDD), jak i tych skonstruowanych w oparciu o napęd półprzewodnikowy i pamięć Flash (SSD), zapewniają nieporównywalnie większą względem ww. nośników wydajność.

Ta za sprawą technologii NVMe wykorzystującej interfejs PCI Express, może sięgnąć znacznie wyższych wartości. Dzięki bezpośredniemu przesyłaniu danych na płycie głównej.
Zastosowanie PCIe umożliwia pominięcie używanego obecnie oraz spowalniającego cały proces protokołu SATA.
Co w rezultacie odpowiada za bardziej bezpośrednie połączenie dysku z płytą główną. A co za tym idzie – imponujące prędkości transferu.

Więcej o tym, czym są i jak działają dyski NVMe SSD PCIe. A w tym o czwartej, wcześniejszej oraz dopiero zbliżającej się piątej generacji, dowiesz się istotnie z tego artykułu.

Czym są dyski SSD NVMe PCIe?

Technologia NVMe została opracowana z myślą o nośnikach SSD. A co za tym idzie, umożliwia bezpośrednią komunikację między interfejsem urządzenia (dyskiem) a procesorem systemu za pomocą gniazda PCIe.

Czym są dyski SSD NVMe i jak działają?

Zastosowanie protokołu NVMe wraz z magistralą PCI Express odpowiada tym samym za zauważalny skok prędkości transferu danych. Co przekłada się na szybkość działania oraz zwiększoną przepustowość urządzenia wyposażonego w dane rozwiązanie.

Sama konstrukcja dysków NVMe SSD nie odbiega zasadniczo od większości nośników opartych na pamięci Flash. Warto, natomiast zwrócić uwagę na formaty, w jakich są one dostępne.

Mowa tutaj o:

  • M.2 NVMe (podłączenie bezpośrednie do płyty głównej poprzez złącze M.2 obsługujące PCI Express);
  • NVMe PCIe (podłączenie do płyty głównej poprzez slot PCIe);
  • U.2 NVMe (kompatybilne wyłącznie z dyskami NVMe SSD 2,5″).

Należy przy tej okazji dodać, iż interfejs NVMe jest wspierany przez płyty główne bazujące na UEFI.
A sama technologia redukuje opóźnienia w działaniu, jakie przejawiają dyski SSD, pozwalając na przeprowadzenie znacznie większej liczby operacji przypadających na 1 sekundę. Co stwarza możliwość wykorzystania w pełni potencjału drzemiącego w tych nośnikach.

Warto wiedzieć: PCI Express, a więc Peripheral Component Interconnect Express; PCIe, to rodzaj połączenia pozwalającego na szybsze przesyłanie danych.
PCIe występuje w 4 różnych standardach – w wersji 1.0, 2.0, 3.0 i 4.0. Piąta generacja została już oficjalnie ogłoszona i zostanie wydana w 2022 r.
Cechą charakterystyczną PCIe są tzw. linie. Oznacza się je jako x1, x2, x4, x8, x16. A każda z nich w zależności od wersji pozwala transferować określoną liczbę danych.

Charakterystyka dysków NVMe SSD PCIe a ich generacja

W odróżnieniu od zwykłych SSD obsługiwanych przez interfejs SATA, dyski NVMe łączące się z płytą główną przy pomocy portu PCIe przesyłają 25 razy więcej danych oraz wykonują ponad milion operacji wejścia/wyjścia na sekundę.

Co jest równoważne z 900% wzrostem prędkości, biorąc pod uwagę dyski, gdzie powszechnie stosowanym standardem jest protokół AHCI.
Ten postęp technologia NVMe zawdzięcza wykorzystywaniu większej liczby linii PCIe umożliwiających transfer danych.
I o ile dyski SSD z magistralą SATA używają tylko jednej z nich, nośniki NVMe PCIe mogą pracować aż na 16.

Nie pozwoli to nie zahaczyć i nie omówić konstrukcji, zastosowań oraz znaczącego wzrostu wydajności systemów z protokołem NVMe, co istotnie teraz zrobimy.

Oto jak to wygląda:

1. Wydajność dysków NVMe SSD PCIe 4.0/Gen4

Zarówno klasyczne HDD, jak i dyski SSD, nie są w stanie konkurować z możliwościami, przed którymi stawia użytkownika rozwiązanie porzucające ograniczenia wynikające ze stosowania protokołu SATA.
O czym od razu można przekonać się, rzucając okiem na zestawienie kluczowych parametrów odpowiadających za szybkość działania dysków NVMe SSD z interfejsem PCIe oraz przypisaną im przepustowość.

Jakie są różnice między 3 a 4 generacją dysków NVMe SSD?

Uda się wówczas zauważyć, iż każde nowo wprowadzane rozwiązanie dzieli wydajnościowa przepaść, którą w ujęciu niemalże miażdżącym w stosunku do dysków HDD i zwykłych SSD zakreśla w danym momencie NVMe.

Obecna generacja NVMe PCIe 4.0 x4 pozwala na odczyt danych z prędkością 7 GB/s. A także ich zapis z szybkością utrzymującą się na poziomie 5 GB/s.
Te reprezentatywne wartości deklaruje przykładowy dysk SSD NVMe SAMSUNG 980 Pro. Co w porównaniu z 3 generacją NVMe z interfejsem PCIe 3.0 x4 jest skokiem o 3,5 GB/s dla odczytu danych (stanowi więc dwukrotny wzrost). Mamy również do czynienia ze zwyżką parametrów zapisu o ok. 2,3 GB/s w danym wypadku (sygnalizowana wartość dla analogicznego modelu dysku NVMe SSD PCIe 3.0 x4 wynosi istotnie 2,7 GB/s).

Współczynniki szybkości operacji wejścia/wyjścia wyodrębniają natomiast, iż dyski 4 generacji PCIe 4.0 x4 mogą sięgać średnio 700 000 IOPS (a w przypadku wyżej omawianego modelu dysku, ten parametr zahacza nawet o 1 000 000 operacji na sekundę).

Jak szybkie są dyski NVMe SSD?

Co zwiastuje dwukrotny wzrost wydajności nośników z interfejsem PCIe 4.0 x4 względem 3 generacji PCIe 3.0 x4. Dla której ten wskaźnik wynosi przeważnie 350 000 IOPS.

To dla każdego zainteresowanego użytkownika oznacza dającą się wyłapać gołym okiem zwyżkę prędkości usprawniającą pracę z danymi. A w tym i nieporównywalnie płynniejsze, do np. zwykłych dysków HDD, działanie systemu.

2. Konstrukcja dysków NVMe SSD PCIe 4.0/Gen4

Szybkie dyski NVMe SSD PCIe 4.0 to oczywiście zasługa nieprzypadkowej konstrukcji. Ta w odróżnieniu od napędów talerzowych (HDD), nie posiada żadnych ruchomych części.

Jak zbudowane są dyski SSD NVMe?

Na nośnik NVMe SSD składa się zazwyczaj 8-kanałowy kontroler, kości pamięci nieulotnej typu NAND (a więc niewymagające zasilania, aby zachowywać dane) oraz radiator.
Ten ostatni chłodzi całą konstrukcję, zapewniając stosowne, a więc niskie temperatury.

Oczywiście dyski tego typu korzystają również ze złącza M.2 2280 (o szerokości 22 mm i 80 mm długości). Umożliwia ono zastosowanie technologii NVMe dzięki interfejsowi PCI Express.
Czyni to całość niezwykle kompaktową opcją, porównując ją do masywnych (w danym ujęciu) HDD.

3. Zastosowanie dysków NVMe SSD PCIe 4.0/Gen4

Obecnie dostępną 4 generację dysków NVMe SSD charakteryzuje zawrotny transfer pozwalający przesyłać dane z szybkością 32 000 MB/s.

Jak szybkie są dyski SSD 3 i 4 generacji?

To, biorąc pod lupę generację wcześniejszą – trzecią, której możliwości kończyły się na 16 000 MB/s przy zastosowaniu wszystkich 16 linii PCIe, odpowiada za dwukrotny wzrost prędkości transferu danych.
Co równocześnie stało się możliwe dzięki obsłudze 2000 MB/s przypadających na jedną linię w porównaniu z 1000 MB/s dla PCIe w wersji 3.0.

To z kolei czyni dyski SSD NVMe PCIe 4.0 wyjątkowo użytecznymi. A także praktycznymi dla projektów wymagających szybkiego połączenia między procesorem a bazą danych.
Mowa tu więc o przedsięwzięciach obejmujących takie rozwiązania jak SAAS, CRM, ERP czy Big Data.

Na technologii NVMe PCIe 4.0 skorzystają również przedsiębiorcy operujący systemami, w których przetwarzanie danych musi odbywać się punktowo. A więc błyskawicznie i płynnie. Można w takim wypadku wymienić, chociażby branżę e-commerce.

Warto wiedzieć: Szczegółowe dane na temat różnic w wydajności dysków HDD, SSD i tych z protokołem NVMe znajdziesz w powiązanym artykule: JCHost.pl wprowadza dyski NVMe SSD.

Sprawdź najszybszy na rynku hosting WordPress oraz hosting Ecommerce.

NVMe PCIe 5.0, czyli jak będzie wyglądać piąta generacja?

Można zaryzykować stwierdzenie, że ekscytacja po NVMe w wersji PCIe 4.0 nie zdążyła jeszcze opaść. A już należy przygotować się na kolejną jej odsłonę.

Jak będzie wyglądać 5 generacja dysków NVMe SSD?

To za sprawą szybkich dysków NVMe SSD pod magistralą PCIe 5.0. Te zostały już zapowiedziane i staną się szeroko dostępne w pierwszej połowie 2022 roku.
Co, jak można również wywnioskować z dotychczas mającego miejsce trendu, przyniesie ponownie dwukrotny wzrost parametrów prędkości.

Oznacza to, iż spodziewany zakres wskaźników przepustowości dla NVMe PCIe w wersji 5.0 z 4 liniami powinien wynieść 16 GB/s (stan dla NVMe PCIe 4.0 x4 to 8 GB/s), odpowiadając za kolejny wielki skok wydajności dysków NVMe SSD.
Na to, wszakże musimy jeszcze chwilę poczekać.

Podsumowanie

Rozwiązanie NVMe to zdecydowany zwrot, który ustawia dyski SSD w centrum obecnej myśli technologicznej napędzającej bardziej złożone projekty korporacyjne.

Do czego mają prawo przysługiwać się poszczególne założenia, jakie postawiono przed nośnikami NVMe obsługującymi interfejs PCIe. A wśród których znajdują się m.in. takie punkty odniesienia jak: redukcja opóźnień przy realizacji poleceń do 2,8 mikrosekundy (w porównaniu z 6 mikrosekundami dla dysków wspierających się sterownikiem AHCI), czy zwiększenie liczby zapytań do 64,000 na kolejkę przekładającą się na więcej przeprowadzonych operacji na sekundę (IOPS).

Zalet tego rozwiązania jest oczywiście więcej. Z czego zapewne po raz kolejny zdamy sobie sprawę wraz z pojawieniem się na rynku NVMe PCIe w wersji 5.0.

Odbieramy telefony, odpisujemy na maile, nie ukrywamy kosztów, a dodatkowo oferujemy najszybsze pakiety hostingowe na rynku. Uważasz, że to zwroty marketingowe? Sprawdź sam/a!

Jeśli nie będziesz zadowolony/a, zwrócimy Ci pieniądze.
Twoje strony i sklepy przeniesiemy za darmo!

Hosting WordPressHosting Magento

Jeżeli masz jakiekolwiek pytania, skontaktuj się z nami! Kliknij tutaj.

Chcesz dowiedzieć się o nas trochę więcej? Przejdź na stronę JCHost.pl.

Daj znać znajomym!