Technologia NVMe ssd – co to jest? Jakie są jej zalety? Dla kogo będzie odpowiednia?

NVMe to protokół komunikacyjny, służący do przesyłania danych. Został on stworzony z myślą o dyskach SSD i korzysta z magistrali PCI Express (PCIe). Dzięki niemu możliwa jest komunikacja między dyskiem SSD a procesorem systemu. Protokół ten zapewnia doskonałą przepustowość oraz znakomitą szybkość, dzięki czemu może zwiększać wydajność rozmaitych systemów.

Jeszcze do niedawna korzystaliśmy głównie z interejsu SATA. który był standardowym protokołem służącym do transferu danych. W przeciwieństwie jednak do NVMe, został on stworzony z myślą o dyskach HDD, które używane są dziś coraz rzadziej. Protokół NVME oferuje, w porównaniu z nim, dużo większe możliwości. Pozwala on w pełni wykorzystać możliwości dysków SSD, dlatego – wybierając komputer – zdecydowane warto zwrócić uwagę na to, czy taki interfejs jest w nim obecny.

NVMe – co to jest? Krótka historia

Protokół NVMe (ang. Non-Volatile Memory Express) powstał w odpowiedzi na nieustanny wzrost liczby danych. Nowy standard opracowało w 2011 r. konsorcjum dostawców, złożone z takich firm, jak: Intel, Samsung, Sandisk, Dell, Seagate. Opracowali oni technologię która działa poprzez magistralę PCI Express, co z kolei spowodowało, że dyski NVMe działają bardziej jak szybka pamięć (którą są), niż dyski twarde (które imitują).

W ciągu ostatniej dekady komputery stały się znacznie szybsze, najpierw dzięki dyskom SSD ze złączem SATA, a od niedawna właśnie dzięki dyskom SSD ze złączem NVMe. Pierwsze dyski SSD były stosunkowo wolne i zajmowały sporo miejsca. Na początku naturalne było korzystanie z istniejącego w nich protokołu transmisyjnego, SATA. I chociaż ewoluował on do 16 Gb/s w wersji 3.3, nie jest on stosowany w komputerach konsumenckich, a większość związanych z nim rozwiązań pozostaje na poziomie 6 Gb/s. Szybko stało się jasne, że po pojawieniu się dysku SSD będzie potrzebna jednak nowa magistrala. SATA została zastąpiona przez technologię o dużo większej przepustowości – chodzi tu właśnie o NVMe.

NVMe – zalety technologii

Jakie są zalety technologii NVMe? Przede wszystkim pozwala ona na przenoszenie większej ilości danych, błyskawiczne ich przetwarzanie oraz szybsze rozpoczynanie zadań. Zapewnia ona także interoperacyjność, czyli pełną kompatybilność interfejsu z różnymi systemami klienckimi oraz firmowymi – chodzi tu zarówno o komputery stacjonarne, jak i laptopy, a także stacje robocze oraz konsole do gier.

Jeśli korzystasz z komputera z dyskiem SSD NVMe, bez trudu zauważysz, że aplikacje otwierają się błyskawicznie, a pliki ładują się i zapisują w mgnieniu oka. Podobnie działa sam komputer, który równie szybko włącza się i wyłącza. Co więcej, dysk NVMe obsługuje prędkości do sześciu razy większe niż dyski SSD oparte na SATA i 10 razy większe niż dyski HDD, co najłatwiej jest zauważyć podczas odczytu i zapisu dużych plików.

Korzystając z dysku SSD NVMe szybko zauważysz różnice w płynności gier, w porównaniu do dysku z magistralą SATA. Krócej trwa również kopiowanie danych oraz rozpakowywanie plików. Korzystanie z tego dysku wiąże się także z większą wydajnością programów i aplikacji, wykorzystywanych do gier oraz renderowania trójwymiarowej grafiki, jak również tworzenia różnego typu treści multimedialnych. Różnicę zauważysz również w szybkości instalacji programów i gier: między dyskiem SSD NVMe a SSD SATA może wynosić ona nawet 4 minuty.

Jak działa technologia NVMe?

Technologia NVMe zaprojektowana jest dla dysków SSD, podłączonych do procesora przy pomocy interfejsu PCIe. Bazuje na szybkich liniach PCIe. W tym momencie jedna taka linia oferuje prędkość wynoszącą 1 GB/s przy obciążeniu komunikacyjnym. Większość komputerów umożliwia jednoczesną obsługę nawet 16 linii PCIe. NVMe nie wykorzystuje w 100% możliwości PCIe, jednak – w porównaniu do technologii SATA – daje bardzo duże możliwości i eliminuje wiele ograniczeń związanych z istniejącymi już konstrukcjami. Ważne jest również to, że gniazda PCIe przesyłają ponad 25 razy więcej danych niż ich odpowiedniki SATA.

Same dyski NVMe to – mówiąc najprościej – urządzenia o konstrukcji dysków SSD, posiadające nowoczesny interfejs komunikacyjny PCI Express. Bazują one na technologii NVMe i są to obecnie najszybsze dyski SSD na świecie.

Technologia NVMe zapewnia:

• znacznie mniejsze opóźnienia przy przetwarzaniu poleceń zapisu i odczytu – w przypadku dysków NVMe odczytywanie i zapisywanie danych po dotarciu do nich poleceń zapisu lub odczytu zajmuje około 0,03 ms, dla porównania: w przypadku dysków HDD wynosi to 13 ms, natomiast w przypadku innych dysków SSD - około 0,15 ms;
• rozbudowane kolejkowanie do jednocześnie 64 tys. zapytań, dzięki czemu można wykonać większą liczbę operacji na sekundę (IOPS), przy mniejszym użyciu procesora;
• możliwość wykonywania jednocześnie wielu zapisów danych w komórkach pamięci pochodzących z jednej kolejki – dysk NVMe przeznaczony jest do zadań związanych z ogromną ilością zapisów, takich jak np. obsługa baz danych;
• zużycie mniejszej ilości energii – zarówno w trybie gotowości, jak i trybie czuwania; większą energooszczędność w porównaniu do dysków HDD i SSD SATA osiągnięto dzięki zmniejszeniu liczby napędów; dysk przechodzi w tryb energooszczędny automatycznie;
• równoległość działania pamięci – dzięki temu dysk może wykonywać większą liczbę operacji w tym samym czasie;
• wykonywanie większej ilości operacji typu IOPS (wejście-wyjście) na sekundę niż w dyskach SATA – ma to duże znaczenie przy wydajności dysku.

Dysk SSD NVMe dostępny jest w trzech formatach:

• PCI Express (PCIE NVMe) – występuje w postaci kart instalowanych w złączu PCI Express;
• M.2 (M.2 NVMe) – interfejs o tym formacie rozpowszechniony jest w systemach konsumenckich; jest to kompaktowy, szybszy i bardziej praktyczny następca standardu mSATA (Mini-SATA), podłączany jest bezpośrednio do płyty głównej, a konkretnie – do znajdującego się w niej złącza M.2, które obsługuje interfejs PCI-Express;
• U.2. (U.2 NVMe) – obsługuje on tradycyjne rozmiary dysków 2,5 "i 3,5", nie jest zbyt popularny, choć dostępne są adaptery konwertujące M.2 do U.2; jest on kompatybilny również z SATA, SAS i SATA Express.

Na rynku są dyski NVMe, które są zaprojektowane w taki sposób, aby pasowały do standardowego gniazda płyty głównej PCIe, podobnie jak np. karta graficzna. Jak się okazuje, większość dysków NVMe korzysta z formatu M.2. Ważne jest, że w przypadku tych trzech formatów dysk łączy się bezpośrednio z płytą główną za pośrednictwem złącza PCIe, a nie SATA. Dzięki temu, że technologia NVMe łączy się bezpośrednio z procesorem, są one również – niezależnie od formatu – kompatybilne z większością systemów operacyjnych. Większość modeli komputerów, które powstały w ciągu ostatnich kilku lat, wspiera dyski SSD NVMe.

Wydajność dysków NVMe

Przy ocenie wydajności dysku wykorzystywane są dwa parametry: przepustowość oraz szybkość. Poniżej pokazujemy, jak wyglądają one w przypadku poszczególnych.

Przepustowość to pierwszy wskaźnik, na który warto zwrócić uwagę – pokazuje on, ile danych w ciągu jednej sekundy można odczytać lub zapisać na dysku. NVMe zapewnia wysoką przepustowość dzięki bezpośredniemu podłączeniu go do procesora.

Bardzo istotny jest również drugi wskaźnik, czyli IOPS (Input Output Per Second), który mówi nam o tym, ile operacji zapisu i odczytu możemy wykonać na dysku w ciągu jednej sekundy. Jak widać w powyższej tabelce, w dyskach NVMe odnotowuje się wyraźnie wyższą liczbę operacji wykonywanych na sekundę, w porównaniu do dysku SSD SATA. Przy dyskach NVMe z interfejsem PCIe 4.0 x4 może ona wynosić nawet 700 000 IOS, jednak takie osiągi są możliwe jedynie w komputerze z bardzo nowoczesnym procesorem oraz płycie głównej ze wsparciem dla magistrali PCI-Express 4.0.

Warto pamiętać, że chociaż każdy dysk NVMe powinien przyspieszyć działanie systemu, nie każdy zrobi to w tym samym stopniu. Przykładowo, podczas gdy Samsung 970 Pro czyta z prędkością ponad 3 GB/s i zapisuje z prędkością ponad 2,5 GB/s, Toshiba RC100 odczytuje z prędkością 1,2 GB/s i zapisuje z prędkością nieco poniżej 900 MB/s. Różnica pomiędzy poszczególnymi modelami jest zatem bardzo widoczna.

Przy wyborze każdego dysku SSD istotny jest również rodzaj pamięci, którą on wykorzystuje. Bardziej wydajne dyski wyposażone są w kości MLC, z kolei mniej wydajne, ale jednocześnie tańsze – te z kośćmi TLC. Najsłabsze są dyski z kośćmi QLC – jeśli już chcesz je wykorzystać, mogą się one sprawdzić jako drugi nośnik danych, który może przechowywać programy, gry czy też multimedia. Warto również sprawdzić, czy dysk ma radiator, który pozwala na efektywne odprowadzanie ciepła z nośnika, dzięki czemu nie następuje z kolei obniżenie ich wydajności – takie opcje oferuje dysk SSD M.2. NVMe.

Dla kogo dysk NVMe będzie odpowiedni?

Zwiększenie szybkości przez protokół NVMe dotyczy jedynie sekwencyjnych odczytów i zapisów danych, a nie przypadkowych odczytów i zapisów. W praktyce oznacza to, że naprawdę zauważalny wzrost prędkości zauważysz jedynie wówczas, gdy używasz komputera do określonych, wymagających zadań oraz oczekujesz od niego naprawdę wysokiej wydajności.

Dysk NVMe to doskonałe opcja dla osób zajmujących się montażem wideo, pracujących w wyższej rozdzielczości niż FULL HD – zauważą oni ogromną różnicę między dyskiem SSD NVMe a SSD SATA. W ostatnich latach znacznie wzrosła prędkość wyświetlania klatek obrazu i pojawiła się potrzeba przetwarzania ogromnej ilości danych. Procesy postprodukcji wymagają korzystania z coraz większych plików i poszukiwania coraz bardziej zaawansowanych rozwiązań. Odpowiedzią na nie są właśnie m.in. dyski NVMe. Technologia ta obsługuje również bardzo dużą liczbę klatek na sekundę oraz najnowsze standardy, które wciąż ewoluują.

Dyski NVMe SSD przypadną do gustu również grafikom, fotografom, kamerzystom i producentom. Wykorzystują oni na co dzień dużą ilość pamięci masowej, co wymaga z kolei od dysku dużej wydajności, pojemności oraz prędkości – to wszystko może zapewnić dysk NVMe. Jeżeli często kopiujesz duże pliki i poszukujesz dysku właśnie w tym celu, dobry rozwiązaniem będzie również dysk SSD NVMe – pod warunkiem, że będziesz kopiować z nośnika równie szybkiego jak on. Dysk NVMe to również świetnie rozwiązanie dla programistów, którym spodoba się to, że ich aplikacje będą pracowały z pożądaną wydajnością.

Przeczytaj również: Jaki laptop dla fotografa?

NVMe z pewnością docenią również gracze, którzy mogą osiągnąć dzięki niemu znacznie wyższą wydajność. Oznacza to m.in. 3 razy szybsze uruchamianie poszczególnych tytułów w porównaniu do dysku HDD. Technologia ta pozwala również zminimalizować ilość czasu podczas przechodzenia z menu do samej rozgrywki. Dzięki dyskowi NVMe gry o wiele szybciej się wczytują – również wtedy, gdy są to gry online – podczas ich streamowania wydajność jest także znacznie większa. Gamerzy docenią również szybszy czas instalacji gier.

Dysk SSD NVMe doskonale zda egzamin także w firmach, gdzie istotna jest szybka komunikacja między procesorem a bazą danych. Szczególnie przyda się on w przedsiębiorstwach, które przeznaczają wiele środków na tworzenie, zmianę, analizę oraz przechowywanie danych. Docenią go wydawcy rozmaitych serwisów informacyjnych, dostawcy rozwiązań SaaS, a także właściciele sklepów internetowych. To również dobre rozwiązanie dla przedsiębiorców korzystających z systemów ERP, CRM oraz Business Intelligence.

Kto nie musi inwestować w dysk NVMe? Cóż, na co dzień równie dobrze sprawdzi się dysk SSD NVMe, jak i dysk SSD SATA – różnice między nimi widoczne są dopiero przy bardzo wymagających operacjach. SATA to lepsza opcja dla tych użytkowników, którzy wolą trochę zaoszczędzić. Warto jednak zaznaczyć, że ceny najnowszych dysków SSD NVMe nieustannie się obniżają, dlatego są one coraz bardziej dostępne dla zwykłych użytkowników. Warto zaznaczyć również, że różnica cen między dyskiem SSD NVMe a SSD SATA jest nieduża i nie odzwierciedla, tak naprawdę, pomiędzy ich możliwościami. 

Sprawdź ofertę dysków twardych do laptopa w Rnew!

Przeczytaj również: Jak wymienić dysk w laptopie?