Dyski SSD NVMe - wszystko co musisz wiedzieć

Technologia NVMe już dawno przestała być ciekawostką rynkową. Najszybsze dyski SSD na rynku to sprzęt coraz częściej wybierany przy budowie komputera. Tłumaczymy czym są nośniki SSD NVMe.

Fot. Melissa Riofrio/IDG

Czym jest SSD NVMe

NVMe to standard komunikacyjny stworzony specjalnie z myślą o dyskach SSD. Opracowało go konsorcjum producentów, w skład którego wchodziły marki Intel, Samsung, Sandisk, Dell i Seagate. Technologia została oparta na interfejsach PCIe. Dzięki temu nośniki mogą komunikować się z prędkością dostępną dotychczas niemal wyłącznie dla pamięci operacyjnych.

Czy warto kupić dysk NVMe SSD ?

Często postrzegamy dysk naszego komputera jako zwykły magazyn danych. Wybieramy pojemne i tanie dyski HDD, koncentrując swoją uwagę na zakupie wydajnego procesora i pamięci operacyjnych. Przez długie lata dyski stanowiły wąskie gardło dla efektywności dla komputerów konsumenckich. Pojawienie się dysków SSD SATA było pierwszym krokiem w stronę znacznego usprawnienia pracy systemów. Już dzisiaj większość świadomych użytkowników decyduje się na zakup dysku SSD do swojego komputera. Ekonomicznym rozwiązaniem jest zakup małego dysku SSD z myślą o instalacji systemu oraz programów, a następnie zakup pojemnego i taniego dysku HDD pracującego jako magazyn danych. Przeskok jaki odczuliśmy przechodząc z dysków HDD na SSD może być podobny do tego, jaki zapewnią nam teraz nowe dyski z interfejsem PCIe. Technologia NVMe sprawia, że wąskie gardło wydajności komputerów właściwie przestaje istnieć, a nowoczesne procesory, pamięci i dyski są w stanie pracować bez wzajemnego ograniczania wydajności.

Poniżej prezentujemy przykładowe porównanie wydajności dysków SATA HDD, SATA SSD i NVME SSD

Konkluzja jest prosta. Dyski HDD wciąż oferują najatrakcyjniejszą cenę za 1 GB pojemności, ale w jeśli chcemy uzyskiwać wydajność przystającą do dzisiejszych standardów technologicznych to powinniśmy sięgnąć po nośnik SSD SATA lub NVMe SSD.

SATA SSD czy NVMe SSD

Wbrew pozorom pierwsze dyski SSD znacząco odbiegały wydajnością od tych, które możemy obecnie znaleźć w sklepach. Najnowsze nośniki produkowane w technologii 3D NAND MLC są tak wydajne, że konwencjonalny interfejs SATA zaczął stanowić dla nich ograniczenie. Oczywiście interfejs SATA ewoluował na przestrzeni lat. Jego aktualna wersja oznaczona symbolem 3.3 osiąga wydajność na poziomie 16 Gb/s. Niestety najnowsze interfejsy SATA nie występują w komputerach konsumenckich. Producenci wciąż stosują klasyczny wariant o przepustowości 6Gb/s (około 0,55 GB/s w obciążeniu komunikacyjnym). Co więcej nawet najnowsza wersja ze swoją wydajnością 16 GB/s byłaby zbyt wolna aby obsługiwać pełne możliwości transferowe dysków SSD pracujących w konfiguracji RAID.

Dyski NVMe jako zamiennik interfejsu SATA wykorzystują linie PCIe. Przez wzgląd na wysoką wydajność były one dotychczas wykorzystywane do instalacji kart graficznych i innych kart rozszerzeń. Aktualnie linia PCIe oferuje prędkość na poziomie 1GB/s w obciążeniu komunikacyjnym. Przeciętny komputer posiada sloty pozwalające na obsługę równoczesną nawet do 16 linii PCIe w ramach jednego gniazda.

Interfejs PCIe był również podstawą do stworzenia złącz Thunderbolt 3. Dzięki temu na rynku możemy mieć również zewnętrze dyski NVMe SSD o zbliżonej wydajności co modele wewnętrzne.

Warto podkreślić, że NVMe nie wykorzystuje jeszcze pełni możliwości interfejsu PCIe, ale znosi ograniczenia protokołów SATA, SCSI i AHCI, opracowanych z myślą o nośnikach talerzowych. Oznacza to przede wszystkim obniżone opóźnienia przy przetwarzaniu poleceń oraz rozbudowane kolejkowanie - równocześnie do 64K zapytań. Jest to istotne z punktu widzenia rozprzestrzeniania danych na dysku SSD, który nie wykorzystuje talerza i zapisu liniowego, a więc zapis przypomina raczej rozpraszanie danych wokół chipów i bloków.

Co potrzeba aby korzystać z dysków NVMe SSD ?

Najpopularniejszym złączem dla dysków SSD NVMe jest gniazdo M.2 zgodne z interfejsem PCIe. Znajdziemy je w większości nowych laptopów oraz płyt głównych komputerów stacjonarnych. Jeśli dysponujemy starszym laptopem warto sprawdzić jego dokładną specyfikację - wiele spośród kilkuletnich urządzeń posiada gniazda M.2 ale z interfejsem SATA. Niestety odróżnienie "na oko" złącz M.2 SATA i M.2 PCIe jest właściwie niemożliwe. Aby było jeszcze trudniej, w komputerach znajdziemy złącza M.2 z dwoma lub czterema liniami PCIe, które będą różnić się od siebie wydajnością. Jeśli nie posiadamy gniazda M.2 możemy kupić się o zakup adaptera wpinanego w klasyczne gniazdo PCIe. Ponadto na rynku istnieją również dyski NVMe wpinane bezpośrednio do klasycznego gniazda PCIe - wśród takich rozwiązań bryluje marka Plextor.

Brak złącza M.2 to nie problem. Przykładowo dysk Plextor M8Pe możemy wpiąć prosto do złącza PCIe.

Brak złącza M.2 to nie problem. Przykładowo dysk Plextor M8Pe możemy wpiąć prosto do złącza PCIe.

Pełne doświadczenie możliwości szybkiego dysku jest możliwe jeśli będziemy go wykorzystywać do uruchamiania systemu. Niestety większość BIOS'ów stosowanych w płytach konsumenckich nie obsługuje boot'owania z dysku NVMe. Można zakładać, że producenci celowo wystrzegają się takiego rozwiązania. Dyski NVMe są na tyle wydajne, że znacznie wydłużyłyby przeciętną żywotność komputera - co za tym idzie, rzadziej kupowalibyśmy nowe podzespoły.

Jeśli pragniemy kupić dysk zewnętrzny NVMe ale nie posiadamy złącza Thunderbolt możemy sięgnąć po adapter Thunderbolt PCIe.

Czym różnią się od siebie dyski SSD NVMe?

Wbrew pozorom dyski SSD NVMe nie są identyczne - na rynku znajdziemy modele w zróżnicowanych cenach i o zróżnicowanej wydajności. Przykładowo topowy Samsung 970 Pro zapewnia odczyt na poziomie 3 GB/s i zapis 2,5 GB/s tymczasem Toshiba RC100 odczytuje dane z prędkością "zaledwie" 1,2 GB/s i zapisuje z szybkością poniżej 900 MB/s. Istnieje kilka reguł dotyczących dysków SSD NVMe:

  • Modele PCIe x4 są szybsze od modeli PCIe x2
  • Im więcej chipów NAND tym więcej ścieżek i miejsc docelowych podczas dystrybucji danych rzez kontroler. Dyski o mniejszej pojemności są często wolniejsze od tych o dużej pojemności.
  • Kolejność typów pamięci od najszybszych do najwolniejszych prezentuje się następująco: SLC>MLC>TLC>QLC. Pamięci SLC nie są wykorzystywane w nośnikach konsumenckich, a moduły QLC dopiero pojawiają się na rynku.
  • Kontrolery mogą nieznacznie różnić się wydajnością. Przykładowo kontrolery Intela i SanDisku mądrzej dysponują pamięcią podręczną niż wiele konkurencyjnych konstrukcji.

Sandisk Extreme Pro i WD Black NVMe podobnie wyglądają i oferują identyczną wydajność. Od strony technicznej są to właściwie te same dyski.

Sandisk Extreme Pro i WD Black NVMe podobnie wyglądają i oferują identyczną wydajność. Od strony technicznej są to właściwie te same dyski.

SSD NVMe to technologia na lata

Bez wątpienie technologia SSD NVMe jest gwarantem znaczącego wzrostu wydajności. Większość użytkowników sięgnie po nią nie później niż przy zakupie swojego kolejnego komputera. Największą zaletą dysków NVMe jest znaczne wydłużenie żywotności zestawu.