NVMe-enheter är en stor sak i datorlagring just nu, och av goda skäl. En NVMe SSD-enhet (solid state drive) lämnar inte bara de flesta äldre SSD-enheter i dammet, den är också blixtsnabb jämfört med vanliga 3,5- och 2,5-tumsenheter.
Innehållsförteckning
NVMe vs. SATA III
Ta till exempel 1 TB Samsung 860 Pro, en 2,5-tums SSD med en maximal sekventiell läshastighet på 560 megabyte per sekund (MB/s). Dess efterträdare, den NVMe-baserad 960 Proär mer än sex gånger snabbare än så, med en topphastighet på 3 500 MB/s.
Detta beror på att pre-NVMe-enheterna ansluter till en PC via SATA III, den tredje versionen av seriell ATA-datorbussgränssnittet. NVMe är samtidigt värdkontrollergränssnittet för nyare, mer avancerade SSD:er.
SATA III och NVMe är de termer som oftast används för att skilja mellan gamla skolor och den nya heta alla vill ha. NVMe är dock inte samma typ av teknik som SATA III.
Vi kommer in på varför vi använder termerna ”SATA III” och ”NVMe” för att jämföra teknologierna senare.
Vad är SATA III?
År 2000 introducerades SATA för att ersätta den Parallel ATA-standard som föregick den. SATA erbjöd anslutningar med högre hastighet, vilket innebar avsevärt förbättrad prestanda jämfört med föregångaren. SATA III rullades ut åtta år senare med en maximal överföringshastighet på 600 MB/s.
SATA III-komponenter använder en specifik typ av kontakt för att sätta in i en bärbar dator, och en specifik typ av kabel för att ansluta till ett stationärt moderkort.
När en enhet väl är ansluten till datorsystemet via SATA III är arbetet bara hälften gjort. För att enheten verkligen ska kunna prata med systemet behöver den ett gränssnitt för värdkontroller. Det jobbet tillhör AHCI, vilket är det vanligaste sättet för SATA III-enheter att prata med ett datorsystem.
Under många år presterade SATA III och AHCI beundransvärt, inklusive under de första dagarna av SSD. Men AHCI var optimerad för roterande media med hög latens, inte låg latens, icke-flyktig lagring som SSD, förklarade en representant från enhetstillverkaren Kingston.
Solid-state-enheter blev så snabba att de till slut mättade SATA III-anslutningen. SATA III och AHCI kunde helt enkelt inte tillhandahålla tillräckligt med bandbredd för allt mer kapabel SSDS.
I takt med att körhastigheterna och kapaciteten utökades, sökte man efter ett bättre alternativ. Och lyckligtvis användes den redan på datorer.
Vad är PCIe?
PCIe är ett annat hårdvarugränssnitt. Det är mest känt som hur ett grafikkort sätts in i en stationär PC, men det används också för ljudkort, Thunderbolt-expansionskort och M.2-enheter (mer om dem senare).
Om du tittar på ett moderkort (se ovan) kan du enkelt se var PCIe-platserna finns. De finns oftast i x16, x8, x4 och x1 varianter. Dessa siffror anger hur många dataöverföringsbanor en slot har. Ju högre antal banor, desto mer data kan du flytta åt gången, 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 alla datorer har banor anslutna till processorn för bästa möjliga prestanda. Resten av PCIe-platserna ansluts till styrkretsen. Detta stöder också en ganska snabb anslutning till CPU, men inte lika snabb som de direkta anslutningarna.
För närvarande finns det två generationer av PCIe i bruk: 3.0 (den vanligaste) och 4.0. I mitten av 2019 var PCIe 4.0 helt ny och stöddes endast på AMDs Ryzen 3000-processorer och X570-moderkort. Version 4 är, som du kan förvänta dig, snabbare.
De flesta komponenter har dock ännu inte mättat den maximala bandbredden för PCIe 3.0. Så även om PCIe 4.0 är imponerande, är det ännu inte en nödvändighet för moderna datorer.
NVMe över PCIe
PCIe är alltså som SATA III; de används båda för att ansluta enskilda komponenter till ett datorsystem. Precis som SATA III behöver AHCI innan en hårddisk eller SSD kan kommunicera med ett datorsystem, är PCIe-baserade enheter beroende av en värdkontroller, kallad non-volatile memory express (NVMe).
Men varför pratar vi inte om SATA III kontra PCIe-enheter, eller AHCI kontra NVMe?
Anledningen är ganska okomplicerad. Vi har alltid hänvisat till enheter som SATA-baserade, som SATA, SATA II och SATA III – ingen överraskning där.
När enhetstillverkarna började tillverka PCIe-enheter var det en kort period då vi pratade om PCIe SSD:er.
Branschen hade dock inga standarder att samla sig kring som den hade med SATA-enheter. Istället som Western Digital förklaradeanvände företag AHCI och byggde sina egna drivrutiner och firmware för att köra dessa enheter.
Det var en enda röra, och AHCI var fortfarande inte tillräckligt bra. Som Kingston förklarade för oss var det också svårare för människor att använda hårddiskar som var snabbare än SATA eftersom de, snarare än en plug-and-play-upplevelse, också var tvungna att installera speciella drivrutiner.
Så småningom samlade industrin sig kring standarden som blev NVMe och ersatte AHCI. Den nya standarden var så mycket bättre att det var vettigt att börja prata om NVMe. Och resten, som de säger, är historia.
NVMe byggdes med moderna, PCIe-baserade SSD:er i åtanke. NVMe-enheter kan acceptera mycket fler kommandon på en gång än SATA III-mekaniska hårddiskar eller SSD-enheter. Det, i kombination med lägre latens, gör NVMe-enheter snabbare och mer lyhörda.
Hur ser NVMe-enheter ut?
Om du går och handlar efter en NVMe-baserad enhet idag, är det du vill ha en M.2-gumstick. M.2 beskriver enhetens formfaktor – eller, för våra syften, hur den ser ut. M.2-enheter har vanligtvis upp till cirka 1 TB lagringsutrymme, men de är tillräckligt små för att hålla mellan tummen och pekfingret.
M.2-enheter ansluts till speciella M.2 PCIe-platser som stöder upp till fyra banor för dataöverföring. Dessa enheter är vanligtvis NVMe-baserade, men du kan också hitta M.2-enheter som använder SATA III – läs bara förpackningen noggrant.
SATA III-baserade M.2 är inte så vanliga nuförtiden, men de finns. Några populära exempel är WD Blue 3D NAND och den Samsung 860 Evo.
Bör du dumpa SATA III-enheter?
Även om NVMe är fantastiskt, finns det ingen anledning att ge upp SATA III-enheter ännu. Trots SATA III:s begränsningar är det fortfarande ett bra val för sekundär lagring.
Alla som bygger en ny PC, till exempel, skulle göra klokt i att använda en M.2 NVMe-enhet för sin startenhet och primära lagring. Han kunde då lägga till en billigare hårddisk eller 2,5-tums SSD med större kapacitet som sekundär lagring.
Det kan vara en bra idé att ha all lagring som körs över PCIe. Men just nu är NVMe-enheter begränsade till cirka 2 TB. Högre kapacitet är också oöverkomligt dyra. En budget 1 TB, M.2 NVMe-enhet kostar vanligtvis cirka 100 $ (vilket är ungefär vad en 2 TB högpresterande SATA III-hårddisk kostar).
Prissättningen kan naturligtvis ändras när vi får ännu högre kapacitet M.2-enheter. Kingston sa att vi kan förvänta oss att se M.2-enheter med 4 och 8 TB kapacitet i början av 2021.
Tills dess är kombinationen av M.2 med sekundära SSD:er och hårddiskar det bästa alternativet.
Samma idé gäller för bärbara datorer. Om du köper en ny rigg, leta efter en med NVMe-flashlagring och ett extra 2,5-tumsfack för en SATA III-hårddisk eller SSD.
Alla NVMe-enheter skapas dock inte lika. Det lönar sig definitivt att läsa recensioner på din målenhet innan du köper en.
Om du har en ny stationär PC eller bärbar dator är chansen stor att den har M.2-platser som stöder NVMe. Att uppgradera din dator är väl värt det!