NVMe – Nästa Generation Lagring
NVMe-enheter har blivit oerhört populära inom datorlagring, och det finns goda skäl till det. En NVMe SSD (Solid State Drive) inte bara överträffar de flesta äldre SSD-enheter, utan den är även betydligt snabbare jämfört med traditionella 3,5- och 2,5-tums enheter.
NVMe kontra SATA III
Titta till exempel på Samsung 860 Pro med 1 TB lagring, en 2,5-tums SSD som maximalt kan läsa data med 560 megabyte per sekund (MB/s). Dess efterträdare, den NVMe-baserade 960 Pro, är mer än sex gånger snabbare, med en topphastighet på 3 500 MB/s.
Skillnaden beror på att äldre enheter använde SATA III för anslutning till datorn, den tredje versionen av det seriella ATA-gränssnittet. NVMe är i sin tur ett värdkontrollergränssnitt för modernare SSD-enheter.
Termerna SATA III och NVMe används ofta för att skilja mellan äldre och nyare teknologier. Det är viktigt att förstå att NVMe inte är samma typ av teknologi som SATA III.
Vi kommer senare att undersöka närmare varför vi använder ”SATA III” och ”NVMe” när vi jämför dessa teknologier.
Vad är SATA III?
SATA introducerades år 2000 som en ersättare för den äldre Parallel ATA-standarden. SATA erbjöd snabbare anslutningar, vilket gav en betydande prestandaförbättring. SATA III lanserades åtta år senare, med en maximal överföringshastighet på 600 MB/s.
SATA III-komponenter använder specifika kontakter för installation i bärbara datorer och kablar för anslutning till stationära moderkort.
När en enhet väl är ansluten via SATA III, är jobbet inte färdigt. För att enheten ska kunna kommunicera med systemet behövs ett gränssnitt för värdkontrollen. Detta görs via AHCI, som är det vanligaste sättet för SATA III-enheter att interagera med ett datorsystem.
Under många år fungerade SATA III och AHCI väl, även under SSD-enheternas tidiga dagar. Men AHCI var optimerat för mekaniska hårddiskar med hög latens, och inte för icke-flyktiga lagringsenheter som SSD med låg latens, förklarar en representant från enhetstillverkaren Kingston.
SSD-enheter blev så snabba att de till slut nådde gränsen för SATA III-anslutningen. SATA III och AHCI kunde helt enkelt inte leverera tillräcklig bandbredd för de alltmer kapabla SSD-enheterna.
I takt med att läs- och skrivhastigheterna och kapaciteten ökade, letade man efter en bättre lösning, som lyckligtvis redan fanns tillgänglig i datorer.
Vad är PCIe?
PCIe är ett annat gränssnitt för maskinvara. Det är mest känt för att användas för grafikkort i stationära datorer, men det används också för ljudkort, Thunderbolt-expansionskort och M.2-enheter (mer om dem senare).
På ett moderkort (se ovan) kan du enkelt se PCIe-platserna. De finns ofta i varianter som x16, x8, x4 och x1. Dessa siffror anger antalet dataöverföringsbanor som en plats har. Ju fler banor, desto mer data kan flyttas samtidigt, vilket är anledningen till att grafikkort använder x16-platser.
Det finns också en M.2-plats i bilden ovan, precis under den övre x16-platsen. M.2-platser kan använda upp till fyra banor, så de är x4.
De viktigaste PCIe-platserna i en dator har banor som är direkt anslutna till processorn för bästa prestanda. Övriga PCIe-platser är anslutna till styrkretsen, vilket också ger en snabb anslutning till processorn men inte lika snabb som de direkta anslutningarna.
För närvarande används två generationer av PCIe: 3.0 (den vanligaste) och 4.0. I mitten av 2019 var PCIe 4.0 helt nytt och stöddes endast av AMD:s Ryzen 3000-processorer och X570-moderkort. Version 4 är, som man kan förvänta sig, snabbare.
De flesta komponenter har dock inte ännu nått den maximala bandbredden för PCIe 3.0. Så även om PCIe 4.0 är imponerande är det ännu inte en nödvändighet för de flesta moderna datorer.
NVMe över PCIe
PCIe liknar SATA III; båda används för att ansluta komponenter till en dator. Precis som SATA III kräver AHCI för att en hårddisk eller SSD ska kunna kommunicera, är PCIe-baserade enheter beroende av en värdkontroller som kallas Non-Volatile Memory Express (NVMe).
Men varför pratar vi inte om SATA III kontra PCIe-enheter, eller AHCI kontra NVMe?
Anledningen är ganska enkel. Vi har alltid pratat om enheter som SATA-baserade, som SATA, SATA II och SATA III – ingen överraskning där.
När tillverkarna började producera PCIe-enheter, fanns det en kort period då vi pratade om PCIe SSD:er.
Men branschen saknade gemensamma standarder, till skillnad från SATA-enheter. Istället använde företag AHCI och skapade egna drivrutiner och firmware för att hantera dessa enheter, som Western Digital förklarade.
Det skapade en situation med brist på enhetlighet, och AHCI var fortfarande inte optimalt. Som Kingston berättade var det också svårare för användarna att dra nytta av enheter som var snabbare än SATA eftersom de, istället för en plug-and-play-upplevelse, även behövde installera särskilda drivrutiner.
Så småningom enades branschen kring standarden NVMe som ersatte AHCI. Den nya standarden var så mycket bättre att det blev logiskt att börja tala om NVMe. Och resten är, som man brukar säga, historia.
NVMe skapades med moderna PCIe-baserade SSD:er i åtanke. NVMe-enheter kan hantera betydligt fler kommandon samtidigt jämfört med SATA III-baserade mekaniska hårddiskar eller SSD-enheter. Detta, tillsammans med lägre latens, gör NVMe-enheter snabbare och mer responsiva.
Hur ser NVMe-enheter ut?
Om du idag ska köpa en NVMe-baserad enhet, är det en M.2-enhet du ska leta efter. M.2 beskriver enhetens formfaktor, det vill säga hur den ser ut. M.2-enheter har vanligtvis upp till cirka 1 TB lagringsutrymme, och de är tillräckligt små för att rymmas mellan tummen och pekfingret.
M.2-enheter ansluts till särskilda M.2 PCIe-platser som stöder upp till fyra banor för dataöverföring. Dessa enheter är oftast NVMe-baserade, men det finns även M.2-enheter som använder SATA III – läs på förpackningen för att vara säker.
SATA III-baserade M.2-enheter är inte lika vanliga idag, men de finns. Några exempel är WD Blue 3D NAND och Samsung 860 Evo.
Ska du sluta använda SATA III-enheter?
Även om NVMe är en fantastisk teknologi, finns det ingen anledning att sluta använda SATA III-enheter än. Trots begränsningarna hos SATA III, fungerar det fortfarande bra som sekundär lagring.
När man bygger en ny dator är det till exempel klokt att använda en M.2 NVMe-enhet för operativsystemet och primär lagring. Man kan sedan komplettera med en billigare hårddisk eller en 2,5-tums SSD med större kapacitet för sekundär lagring.
Det kan vara bra att ha all lagring som använder PCIe, men just nu är NVMe-enheter begränsade till cirka 2 TB. Högre kapaciteter är också väldigt dyra. En 1 TB M.2 NVMe-enhet i budgetklassen kostar vanligtvis runt 100 dollar (vilket är ungefär samma pris som en 2 TB SATA III-hårddisk med hög prestanda).
Priserna kan naturligtvis ändras i takt med att vi får se M.2-enheter med högre kapacitet. Kingston har meddelat att vi kan förvänta oss att se M.2-enheter med 4 och 8 TB kapacitet i början av 2021.
Fram tills dess är kombinationen av M.2 med sekundära SSD:er och hårddiskar det bästa alternativet.
Samma princip gäller för bärbara datorer. Om du köper en ny dator, leta efter en modell med NVMe-flashlagring och en extra 2,5-tums plats för en SATA III-hårddisk eller SSD.
Det är viktigt att komma ihåg att alla NVMe-enheter inte är lika. Det är alltid en bra idé att läsa recensioner av en enhet innan du köper den.
Om du har en nyare stationär eller bärbar dator finns det en god chans att den har M.2-platser som stöder NVMe. Att uppgradera din dator med NVMe är väl värt investeringen!