SSD vs NVMe: Rozdíl a srovnání

SSD (Solid State Drive) a NVMe (Non-Volatile Memory Express) jsou oba typy technologií úložiště. Zatímco SSD používají NAND flash paměť a připojují se přes SATA nebo jiná rozhraní, NVMe je protokol speciálně navržený pro rychlejší komunikaci mezi úložištěm a systémem, využívající rozhraní PCIe. Disky NVMe nabízejí výrazně vyšší rychlosti přenosu dat ve srovnání s tradičními SSD, takže jsou vhodné pro úlohy vyžadující rychlý přístup k velkému množství dat.

Key Takeaways

1. Disky NVMe nabízejí vyšší rychlosti než tradiční SSD díky svému pokročilému rozhraní, což umožňuje přenos více dat za kratší dobu.
2. SSD mají větší tvarový faktor a lze je použít v širší řadě zařízení, zatímco disky NVMe jsou menší a vhodnější pro vysoce výkonné systémy.
3. Zatímco disky NVMe jsou dražší než tradiční SSD, jejich vyšší rychlosti a lepší výkon z nich činí lepší volbu pro uživatele, kteří vyžadují vysokorychlostní řešení úložiště.

Rozdíl mezi SSD a NVMe

Rozdíl mezi SSD a NVMe je v tom, že SSD ukládá data pomocí integrovaných obvodů, zatímco NVMe je rozhraní pro přístup k uloženým datům vysokou rychlostí. NVMe je mnohem pokročilejší než SSD, a proto je rychlejší a lépe šifrovaný než druhý. Ale to neznamená, že NVMe je bezchybný a má nějaké nevýhody. 

Srovnávací tabulka pro SSD vs NVMe

vlastnost	SSD	NVMe
rozhraní:	SATA III (nejběžnější), PCIe (méně časté)	PCIe
Rychlosti přenosu dat:	Až 6 Gbps (SATA)	Až 32 Gbps (PCIe 4.0)
Příkazové fronty:	Jedna fronta s 32 příkazy	Až 65,535 65,536 front s XNUMX XNUMX příkazy na frontu
Latency:	Nižší než HDD, vyšší než NVMe	Výrazně nižší než u SATA SSD i HDD
Spotřeba energie:	Nižší než HDD	Mírně vyšší než SATA SSD, nižší než HDD při nečinnosti
Faktory tvaru:	2.5palcový, M.2, SATA mSATA	M.2, U.2
Cena:	Obecně méně nákladné	Obecně dražší
Nejvhodnější pro:	Každodenní úkoly, mírné hraní	Vysoce výkonné úkoly, náročné hraní, pracovní stanice

Co je SSD?

SanDisk poprvé představil SSD disk. Může se nazývat polovodičové zařízení nebo polovodičový disk.

Když byl poprvé představen v roce 1991, mohl uložit pouze 20 MB dat. V dnešní době mohou tyto disky uložit kolem 60-100 TB dat.

Tyto disky nelze snadno fyzicky poškodit a jsou odolnější proti nárazům. Jejich přístupová doba je rychlá a ke svému běhu nevyžadují otáčení disku.

Výkon různých jednotek se může lišit podle počtu bitů přítomných v jedné buňce. Jednočlánkové pohony jsou mezi nimi nejrychlejší a nejodolnější; jsou také ekonomičtější.

Dřívější SSD používaly technologii RAM, ale to nemohlo přetrvat, protože ačkoli byly rychlé, ztratily data, jakmile došlo napájení. To způsobilo ztrátu dat.

Proto spolehlivější technologie musel a byla to flash paměť. Data uložená v paměti flash disku SSD se při vybití energie neztratila, ale byla uložena uvnitř zařízení.

Jak SSD funguje?

Architektura

SSD jsou postaveny na technologii flash pamětí a využívají integrované obvody namísto rotujících disků a mechanických čtecích/zapisovacích hlav. Mezi klíčové komponenty SSD patří flash paměťové čipy, řadič, NAND rozhraní a mezipaměť.

Flash paměťové čipy ukládají data energeticky nezávisle pomocí elektrických nábojů, organizovaných do stránek a bloků. Řadič spravuje všechny datové operace, zajišťuje integritu dat, optimalizuje výkon a prodlužuje životnost SSD. Rozhraní NAND spojuje čipy paměti flash s řadičem a umožňuje datovou komunikaci.

Mnoho disků SSD obsahuje mezipaměť, dočasný úložný prostor pro často používaná data. Mezipaměť, vyrobená z vysokorychlostní volatilní paměti, jako je DRAM, zlepšuje rychlost čtení a zápisu snížením latence při přístupu k paměti flash.

Tyto komponenty spolupracují, aby poskytovaly rychlé, spolehlivé a efektivní ukládání dat na SSD, což z nich dělá oblíbenou volbu v moderních počítačích.

Komponenty

Kromě základní architektury mohou SSD disky obsahovat další komponenty, které zvyšují funkčnost, spolehlivost a kompatibilitu rozhraní. Některé pozoruhodné komponenty zahrnují teplotní senzory, mechanismy ochrany před ztrátou napájení a šifrovací schopnosti.

Do SSD disků jsou integrovány teplotní senzory, které monitorují teplotu a zabraňují přehřívání. Tyto senzory poskytují řídicímu systému zpětnou vazbu a umožňují mu v případě potřeby upravit výkon nebo aktivovat ochranná opatření.

SSD mohou využívat mechanismy ochrany před ztrátou napájení k ochraně dat během náhlých výpadků napájení. Tyto mechanismy využívají superkondenzátory nebo jiná zařízení pro ukládání energie k poskytování dočasné energie. To umožňuje řadiči uložit všechna čekající data do paměti flash před bezpečným vypnutím.

Pro zabezpečení dat nabízejí některé SSD vestavěné možnosti hardwarového šifrování. Tyto SSD používají šifrovací algoritmy k šifrování dat zapsaných na disk, což zajišťuje, že uložené informace zůstanou v bezpečí a chráněny před neoprávněným přístupem.

Průvodce nákupem SSD

Kapacita

Kapacita SSD se týká množství dat, které dokáže uložit. SSD jsou k dispozici v různých kapacitách, od 128 GB do několika terabajtů (TB). Při rozhodování o kapacitě zvažte své požadavky na úložiště, včetně velikosti operačního systému, aplikací a souborů. Pokud počítač používáte primárně k základním úkolům a nevyžadujete velký úložný prostor, může vám stačit menší SSD, jako je 256 GB nebo 512 GB. Pokud však pracujete s velkými mediálními soubory nebo potřebujete dostatek úložného prostoru pro hraní her, úpravy videa nebo profesionální aplikace, rozhodněte se pro větší kapacity, jako je 1 TB nebo vyšší.

Rychlost

Rychlost SSD hraje zásadní roli v celkovém výkonu systému. Rychlost SSD určují dva hlavní faktory: rychlost čtení a zápisu, označovaná jako sekvenční a náhodná rychlost. Sekvenční rychlosti udávají, jak rychle dokáže disk číst nebo zapisovat velké souvislé datové bloky, což je činí důležitými pro přenos souborů a dobu spouštění.

Na druhou stranu náhodné rychlosti měří schopnost disku přistupovat a zpracovávat menší, rozptýlená data, což je zásadní pro každodenní výpočetní úlohy, jako je otevírání aplikací a multitasking. Hledejte SSD s vysokou rychlostí sekvenčního a náhodného čtení/zápisu, abyste zajistili hladký a pohotový výkon.

Rozhraní

Rozhraní disku SSD určuje způsob připojení k základní desce vašeho počítače a ovlivňuje jeho kompatibilitu a výkon. Nejběžnější rozhraní pro SSD jsou SATA (Serial ATA) a NVMe (Non-Volatile Memory Express). SATA SSD, dostupné ve 2.5palcovém a M.2 formátu, nabízejí dobrý výkon a jsou kompatibilní s většinou počítačů.

Jsou vynikající volbou pro ty, kteří upgradují z tradičních pevných disků. Disky NVMe SSD ve formátu M.2 využívají rozhraní PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) a poskytují výrazně vyšší rychlosti než SATA. Pokud váš systém podporuje NVMe, volba NVMe SSD může vést ke znatelnému zvýšení výkonu.

Pověst značky

Reputace značky je důležitým faktorem, který je třeba vzít v úvahu při nákupu SSD. Renomované značky upřednostňují kontrolu kvality, spolehlivost a zákaznickou podporu, což zajišťuje lepší celkovou zkušenost. Mezi známé výrobce SSD patří Samsung, Western Digital, Crucial, Kingston, Intel a SanDisk. Chcete-li změřit pověst značky, doporučujeme prozkoumat zákaznické recenze, profesionální měřítka a údaje o spolehlivosti. Navíc značky, které nabízejí delší záruční lhůty, vzbuzují větší důvěru ve své produkty.

Co je NVMe?

NVM Express vyvinul první rozhraní NVMe. Začalo to před deseti lety, v roce 2011. Nutkání vyvinout rozhraní přišlo poté, co lidé zaznamenali určité nevýhody pevných disků.

Podobně jako u SSD musí být NVMe fyzicky vložen s úložným médiem.

Zatímco SSD mohou provádět pouze jeden dotaz nebo příkaz najednou, to není případ NVMe. Mohou přinést výsledky z více dotazů a příkazů.

To také snižuje latenci a dochází k minimálnímu zpoždění při načítání výsledků. Dodávají se na 2.5palcových kartách, které se vejdou do úložného systému počítače.

První odrazový můstek pro přístup k energeticky nezávislé paměti se objevil na Intel Developer Forum v roce 2007. Byl dokončen v roce 2008 a zveřejněn na webových stránkách Intelu.

Na vytváření specifikací NVMe se podílelo více než 90 společností. Technologie Integrated Device Technology zpřístupnila NVMe lidem v srpnu 2012.

Výhody NVMe

Vyšší rychlosti

NVMe poskytuje pozoruhodné rychlosti přenosu dat, které překonávají tradiční rozhraní úložiště, jako je SATA (Serial ATA). Využitím rozhraní PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) poskytuje NVMe přímou a vyhrazenou cestu mezi úložným zařízením a CPU počítače. Toto přímé připojení umožňuje rychlejší a efektivnější přenosy dat, což výrazně zvyšuje rychlost čtení a zápisu. S NVMe mohou uživatelé zažít rychlé spouštění, rychlé spouštění aplikací a bezproblémový přenos dat.

Nižší latence

Latence označuje dobu, kterou trvá zpracování žádosti o údaje. NVMe výrazně snižuje latenci ve srovnání s jinými protokoly úložiště. Tradiční pevné disky (HDD) a dokonce i SATA SSD trpí zpožděním kvůli mechanickým součástem nebo omezením rozhraní.

NVMe je navrženo tak, aby minimalizovalo latenci využitím zjednodušené sady příkazů a kratší, přímější datové cesty. Toto snížení latence se promítá do lepší odezvy systému, rychlejšího přístupu k datům a celkově lepšího výkonu, zejména v aplikacích citlivých na latenci, jako je hraní her, virtuální realita a zpracování dat v reálném čase.

Vyšší účinnost

NVMe je vysoce efektivní z hlediska spotřeby energie i systémových zdrojů. Zjednodušená architektura a optimalizovaná sada příkazů NVMe minimalizují režii CPU potřebnou ke zpracování úloh souvisejících s úložištěm. Tato účinnost zvyšuje výkon systému a vede k nižší spotřebě energie, což je výhodné zejména pro notebooky, tablety a další mobilní zařízení. S NVMe si uživatelé mohou užívat delší výdrž baterie a chladnější provoz díky snížené spotřebě energie.

Vylepšená škálovatelnost

Škálovatelnost se týká rozšíření nebo upgradu možností úložiště bez snížení výkonu. NVMe v tomto ohledu vyniká a nabízí vynikající škálovatelnost ve srovnání s tradičními technologiemi úložiště. Jednotky NVMe lze snadno přidat nebo vyměnit a více jednotek NVMe lze kombinovat v různých konfiguracích, jako je RAID (Redundant Array of Independent Disks), a vytvořit tak větší a flexibilnější řešení úložiště. Tato škálovatelnost je zásadní pro moderní výpočetní prostředí, kde poptávka po úložné kapacitě rychle roste.

Případy použití NVMe

Spotřebitelské aplikace

NVMe se stává stále populárnějším ve spotřebitelských aplikacích, především díky své schopnosti poskytovat bleskově rychlý úložný výkon. Zde jsou některé běžné spotřebitelské případy použití NVMe:

1. Hraní: Hráči mohou výrazně těžit z vyšších rychlostí NVMe a nižší latence. Úložiště NVMe umožňuje rychlejší načítání hry, plynulé přechody mezi úrovněmi a menší prodlevy ve hře, což poskytuje plynulý a pohlcující herní zážitek.
2. Vytváření obsahu: Profesionálové a nadšenci, kteří se podílejí na tvorbě obsahu, jako je úprava videa, 3D modelování a grafický design, vyžadují vysokorychlostní úložiště, aby zvládli velké soubory. NVMe umožňuje rychlejší vykreslování, kódování a přenos dat, což umožňuje efektivnější pracovní postupy a vyšší produktivitu.
3. Spotřeba médií: S rozšiřováním video obsahu ve vysokém rozlišení zajišťuje úložiště NVMe plynulé přehrávání a rychlý přístup k mediálním souborům, což zlepšuje celkový zážitek ze streamování a multimédií. Uživatelé mohou rychle načítat a procházet velké knihovny médií, což zlepšuje odezvu mediálních aplikací.
4. Osobní produktivita: Rychlost a nízká latence NVMe zlepšují odezvu systému, takže každodenní úkoly, jako je spouštění počítače, spouštění aplikací a multitasking, jsou mnohem rychlejší a plynulejší. To zvyšuje osobní produktivitu snížením čekacích dob a zvýšením celkové efektivity.

Podnikové aplikace

1. Databázové systémy: Databázové aplikace, jako jsou systémy pro zpracování transakcí a analýzy velkých objemů dat, vyžadují vysoce výkonné úložiště pro zpracování rozsáhlých souborů dat a zajištění rychlého přístupu k datům. NVMe umožňuje rychlejší zpracování databázových dotazů, vylepšenou analýzu v reálném čase a účinnou správu dat, čímž zlepšuje obchodní statistiky a provozní efektivitu.
2. Virtualizace a cloud computing: Nízká latence a vysoká škálovatelnost NVMe z něj činí ideální řešení úložiště pro virtualizovaná prostředí a platformy cloud computingu. Umožňuje rychlé zřizování virtuálních počítačů (VM), rychlejší migraci virtuálních počítačů a lepší odezvu cloudových aplikací, což vede k lepším uživatelským zkušenostem a optimalizovanému využití zdrojů.
3. High-Performance Computing (HPC): Odvětví, která se spoléhají na intenzivní výpočetní úkoly, jako je vědecký výzkum, finanční modelování a umělá inteligence, mohou těžit z vysokorychlostního úložiště NVMe. NVMe urychluje přístup k datům a jejich zpracování, zkracuje dobu výpočtu a umožňuje rychlejší analýzu a rozhodování.
4. Datová centra: Disky NVMe nabízejí vyšší hustotu a nižší spotřebu energie, díky čemuž jsou vhodné pro nasazení v datových centrech. Jejich efektivita a škálovatelnost umožňuje datovým centrům poskytovat rychlejší úložné služby, zvládat rostoucí pracovní zátěž a optimalizovat využití zdrojů, čímž zlepšuje výkon datových center a snižuje provozní náklady.

Hlavní rozdíly mezi SSD a NVMe

• Faktor tvaru:
  • SSD (Solid State Drive) mohou mít různé tvary, včetně SATA, mSATA a M.2.
  • NVMe (Non-Volatile Memory Express) je protokol navržený speciálně pro SSD a běžně se používá s formátem M.2.
• rozhraní:
  • SSD používají rozhraní SATA, které bylo standardem pro připojení úložných zařízení.
  • NVMe využívá rozhraní PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), které poskytuje rychlejší přenos dat ve srovnání se SATA.
• Rychlost:
  • SSD nabízejí relativně vysoké rychlosti přenosu dat, přičemž SATA SSD mají nižší rychlosti ve srovnání s NVMe SSD.
  • Disky NVMe SSD využívají rozhraní PCIe a poskytují výrazně vyšší rychlost přenosu dat ve srovnání s disky SATA SSD.
• Latency:
  • Disky NVMe SSD mají nižší latenci ve srovnání s disky SATA SSD, protože protokol NVMe je optimalizován pro přístup k úložišti s nízkou latencí.
• Hloubka fronty:
  • NVMe podporuje vyšší hloubky fronty, což umožňuje lepší paralelismus a lepší výkon při zpracování více současných datových požadavků ve srovnání s SSD využívajícími SATA.
• Výkon:
  • Disky NVMe SSD nabízejí vyšší celkový výkon, pokud jde o rychlost sekvenčního i náhodného čtení/zápisu ve srovnání s disky SATA SSD.
• Kompatibilita:
  • Disky SSD využívající rozhraní SATA jsou více kompatibilní se staršími systémy, protože SATA je dlouhodobě zavedeným standardem.
  • NVMe může vyžadovat kompatibilní základní desku a BIOS, aby bylo možné plně využít jeho schopností, což může omezit kompatibilitu se staršími systémy.
• Spotřeba energie:
  • NVMe SSD bývají energeticky úspornější ve srovnání s některými SATA SSD, protože protokol NVMe je navržen tak, aby optimalizoval spotřebu energie během datových přenosů.
• Cena:
  • Obecně platí, že SATA SSD jsou ve srovnání s NVMe SSD cenově výhodnější, což z nich dělá cenově výhodnou volbu pro uživatele s méně náročnými požadavky na výkon.
• Případy užití:
  • SATA SSD jsou vhodné pro každodenní výpočetní úlohy a nabízejí dobrou rovnováhu mezi rychlostí a cenou.
  • Disky NVMe SSD jsou ideální pro vysoce výkonné výpočetní úlohy, hraní her a další aplikace, kde je rozhodující rychlejší přenos dat.

Reference

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8366931/
2. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3195970.3196085
3. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8416843/ 

Poslední aktualizace: 02. března 2024