SSD vs NVMe: razlika i usporedba

SSD (Solid State Drive) i NVMe (Non-Volatile Memory Express) obje su vrste tehnologija za pohranu. Dok SSD-ovi koriste NAND flash memoriju i povezuju se putem SATA ili drugih sučelja, NVMe je protokol posebno dizajniran za bržu komunikaciju između pohrane i sustava, koristeći PCIe sučelje. NVMe diskovi nude značajno veće brzine prijenosa podataka u usporedbi s tradicionalnim SSD-ovima, što ih čini prikladnima za zadatke koji zahtijevaju brz pristup velikim količinama podataka.

Ključni za poneti

1. NVMe diskovi nude veće brzine od tradicionalnih SSD diskova zahvaljujući svom naprednom sučelju, što omogućuje prijenos više podataka u kraćem vremenu.
2. SSD diskovi imaju veći oblik i mogu se koristiti u širem rasponu uređaja, dok su NVMe diskovi manji i prikladniji za sustave visokih performansi.
3. Iako su NVMe diskovi skuplji od tradicionalnih SSD-ova, njihove veće brzine i poboljšane performanse čine ih boljim izborom za korisnike koji zahtijevaju rješenja za pohranu velike brzine.

Razlika između SSD-a i NVMe-a

Razlika između SSD-a i NVMe-a je u tome što SSD pohranjuje podatke pomoću integriranih sklopova, dok je NVMe sučelje za pristup pohranjenim podacima velikom brzinom. NVMe je daleko napredniji od SSD-a i stoga je brži i bolje šifriran od potonjeg. Ali to ne znači da je NVMe besprijekoran i da ima ikakvih nedostataka. 

Tabela za usporedbu za SSD naspram NVMe

svojstvo	SSD	NVMe
Sučelje:	SATA III (najčešće), PCIe (rjeđe)	PCIe
Brzine prijenosa podataka:	Do 6 Gbps (SATA)	Do 32 Gbps (PCIe 4.0)
Redovi naredbi:	Jedan red s 32 naredbe	Do 65,535 redova sa 65,536 naredbi po redu
Latentnost:	Niže od HDD, više od NVMe	Znatno niže od SATA SSD-a i HDD-a
Potrošnja energije:	Niži od HDD-a	Nešto više od SATA SSD-a, niže od HDD-a u mirovanju
Čimbenici oblika:	2.5-inčni, M.2, SATA mSATA	M.2, U.2
Cijena:	Općenito jeftinije	Općenito skuplje
Najprikladnije za:	Svakodnevni zadaci, umjereno igranje	Zadaci visokih performansi, zahtjevno igranje, radne stanice

Što je SSD?

SanDisk je prvi predstavio solid-state disk. Može se nazvati solid-state uređaj ili solid-state disk.

Kada je prvi put predstavljen 1991. godine, mogao je pohraniti samo do 20 MB podataka. Ovi diskovi danas mogu pohraniti oko 60-100 TB podataka.

Ovi pogoni se ne mogu lako fizički oštetiti i otporniji su na udarce. Njihovo vrijeme pristupa je brzo i ne zahtijevaju okretanje diska za rad.

Učinkovitost različitih pogona može varirati ovisno o broju bitova prisutnih u jednoj ćeliji. Jednoćelijski pogoni su najbrži i najtrajniji među njima; također su i ekonomičniji.

Rani SSD-ovi koristili su tehnologiju RAM-a, ali to nije moglo opstati jer iako su bili brzi, gubili su podatke čim bi nestalo struje. To je uzrokovalo gubitak podataka.

Otuda pouzdanija tehnologija morali biti pronađen, a to je bila flash memorija. Podaci, kada su pohranjeni u flash memoriju čvrstog diska, nisu izgubljeni jer je nestalo struje, već su pohranjeni unutar uređaja.

Kako radi SSD?

Arhitektura

SSD-ovi su izgrađeni oko tehnologije flash memorije, koristeći integrirane sklopove umjesto rotirajućih diskova i mehaničkih glava za čitanje/pisanje. Ključne komponente SSD-a uključuju čipove flash memorije, kontroler, NAND sučelje i predmemoriju.

Čipovi flash memorije pohranjuju podatke postojane pomoću električnih naboja, organizirane u stranice i blokove. Kontroler upravlja svim podatkovnim operacijama, osiguravajući integritet podataka, optimizirajući performanse i produžujući životni vijek SSD-a. NAND sučelje povezuje flash memorijske čipove s kontrolerom, omogućujući podatkovnu komunikaciju.

Mnogi SSD-ovi uključuju predmemoriju, prostor za privremenu pohranu podataka kojima se često pristupa. Predmemorija, izrađena od hlapljive memorije velike brzine poput DRAM-a, poboljšava brzine čitanja i pisanja smanjujući kašnjenje prilikom pristupanja flash memoriji.

Ove komponente rade zajedno kako bi omogućile brzu, pouzdanu i učinkovitu pohranu podataka u SSD-ovima, što ih čini popularnim izborom u modernom računalstvu.

Komponente

Uz osnovnu arhitekturu, SSD-ovi mogu sadržavati dodatne komponente koje poboljšavaju funkcionalnost, pouzdanost i kompatibilnost sučelja. Neke značajne komponente uključuju toplinske senzore, mehanizme zaštite od gubitka energije i mogućnosti šifriranja.

Toplinski senzori integrirani su u SSD-ove za praćenje temperature i sprječavanje pregrijavanja. Ovi senzori daju povratne informacije regulatoru, omogućujući mu da prilagodi rad ili aktivira zaštitne mjere kada je to potrebno.

SSD diskovi mogu koristiti mehanizme za zaštitu od gubitka napajanja za zaštitu podataka tijekom iznenadnih nestanaka struje. Ovi mehanizmi koriste superkondenzatore ili druge uređaje za pohranu energije za privremeno napajanje. To omogućuje upravljaču da spremi sve podatke na čekanju u flash memoriju prije sigurnog isključivanja.

Za sigurnost podataka, neki SSD diskovi nude ugrađene mogućnosti hardverske enkripcije. Ovi SSD diskovi koriste algoritme šifriranja za šifriranje podataka zapisanih na pogon, osiguravajući da pohranjene informacije ostanu sigurne i zaštićene od neovlaštenog pristupa.

Vodič za kupnju SSD-a

Kapacitet

Kapacitet SSD-a odnosi se na količinu podataka koju može pohraniti. SSD-ovi su dostupni u različitim kapacitetima, u rasponu od 128 GB do nekoliko terabajta (TB). Kada odlučujete o kapacitetu, razmotrite svoje zahtjeve za pohranu, uključujući veličinu vašeg operativnog sustava, aplikacija i datoteka. Ako računalo primarno koristite za osnovne zadatke i ne treba vam velik prostor za pohranu, manji SSD poput 256 GB ili 512 GB može biti dovoljan. Međutim, ako radite s velikim medijskim datotekama ili trebate dovoljno prostora za pohranu za igranje, uređivanje videa ili profesionalne aplikacije, odlučite se za veće kapacitete poput 1 TB ili više.

Ubrzati

Brzina SSD-a igra ključnu ulogu u cjelokupnoj izvedbi sustava. Dva glavna faktora određuju brzinu SSD-a: brzine čitanja i pisanja, koje se nazivaju sekvencijalne i nasumične brzine. Sekvencijalne brzine pokazuju koliko brzo disk može čitati ili pisati velike, kontinuirane blokove podataka, što ih čini važnim za prijenos datoteka i vrijeme pokretanja.

S druge strane, nasumične brzine mjere sposobnost pogona da pristupi i obradi manje, raštrkane podatke, što je od vitalnog značaja za svakodnevne računalne zadatke, kao što je otvaranje aplikacija i multitasking. Potražite SSD-ove s velikim sekvencijalnim i nasumičnim brzinama čitanja/pisanja kako biste osigurali glatke i brze performanse.

Sučelje

Sučelje SSD-a određuje kako se povezuje s matičnom pločom vašeg računala i utječe na njegovu kompatibilnost i performanse. Najčešća sučelja za SSD-ove su SATA (Serial ATA) i NVMe (Non-Volatile Memory Express). SATA SSD diskovi, dostupni u faktorima oblika od 2.5 inča i M.2, nude dobre performanse i kompatibilni su s većinom računala.

Izvrstan su izbor za one koji nadograđuju tradicionalne tvrde diskove. NVMe SSD-ovi, u M.2 formatu, koriste PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) sučelje i pružaju znatno veće brzine od SATA. Ako vaš sustav podržava NVMe, odabir NVMe SSD-a može rezultirati primjetnim povećanjem performansi.

Ugled marke

Reputacija marke važan je faktor koji treba uzeti u obzir pri kupnji SSD-a. Renomirani brendovi daju prednost kontroli kvalitete, pouzdanosti i korisničkoj podršci, osiguravajući bolje cjelokupno iskustvo. Poznati proizvođači SSD-ova uključuju Samsung, Western Digital, Crucial, Kingston, Intel i SanDisk. Istraživanje recenzija kupaca, profesionalnih mjerila i podataka o pouzdanosti preporučljivo je za procjenu reputacije robne marke. Osim toga, robne marke koje nude duža jamstvena razdoblja ulijevaju više povjerenja u svoje proizvode.

Što je NVMe?

NVM Express je razvio prvo NVMe sučelje. Počelo je prije deset godina, 2011. Poriv za razvojem sučelja došao je nakon što su ljudi iskusili neke nedostatke s solid-state diskovima.

Slično SSD-ovima, NVMe mora biti fizički umetnut s medijem za pohranu.

Dok SSD-ovi mogu izvršiti samo jedno pitanje ili naredbu odjednom, to nije slučaj s NVMe. Mogu donijeti rezultate iz više upita i naredbi.

Ovo također smanjuje kašnjenje, a postoji i minimalno kašnjenje prilikom dohvaćanja rezultata. Dolaze u 2.5-inčnim karticama koje stanu u sustav za pohranu računala.

Prva odskočna daska za pristup trajnoj memoriji pojavila se na Intelovom Developer Forumu 2007. Dovršena je 2008. i objavljena na Intelovoj web stranici.

U izradi specifikacija NVMe-a sudjelovalo je više od 90 tvrtki. Tehnologija integriranih uređaja učinila je NVMe komercijalno dostupnim ljudima u kolovozu 2012.

NVMe prednosti

Veće brzine

NVMe pruža izvanredne brzine prijenosa podataka koje nadmašuju tradicionalna sučelja za pohranu kao što je SATA (Serial ATA). Korištenjem PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) sučelja, NVMe pruža izravan i namjenski put između uređaja za pohranu i CPU-a računala. Ova izravna veza omogućuje brži i učinkovitiji prijenos podataka, značajno poboljšavajući brzine čitanja i pisanja. Uz NVMe, korisnici mogu iskusiti brzo pokretanje, brzo pokretanje aplikacija i besprijekorne operacije prijenosa podataka.

Niža latencija

Latencija se odnosi na vrijeme potrebno da se zahtjev za podacima obradi. NVMe uvelike smanjuje latenciju u usporedbi s drugim protokolima za pohranu. Tradicionalni tvrdi diskovi (HDD-ovi), pa čak i SATA SSD-ovi pate od kašnjenja zbog mehaničkih komponenti ili ograničenja sučelja.

NVMe je osmišljen kako bi minimizirao kašnjenje upotrebom pojednostavljenog skupa naredbi i kraćeg, izravnijeg puta podataka. Ovo smanjenje latencije dovodi do poboljšanog odziva sustava, bržeg pristupa podacima i općenito boljih performansi, posebno u aplikacijama osjetljivim na latenciju kao što su igre, virtualna stvarnost i obrada podataka u stvarnom vremenu.

Veća učinkovitost

NVMe je vrlo učinkovit u pogledu potrošnje energije i resursa sustava. Pojednostavljena arhitektura i optimizirani skup naredbi NVMe-a smanjuju opterećenje CPU-a potrebno za obradu zadataka vezanih uz pohranu. Ova učinkovitost poboljšava performanse sustava i rezultira manjom potrošnjom energije, što je posebno korisno za prijenosna računala, tablete i druge mobilne uređaje. Uz NVMe, korisnici mogu uživati ​​u dužem trajanju baterije i hladnijem radu zbog smanjene potrošnje energije.

Poboljšana skalabilnost

Skalabilnost se odnosi na proširenje ili nadogradnju mogućnosti pohrane bez ugrožavanja performansi. NVMe se ističe u ovom aspektu, nudeći vrhunsku skalabilnost u usporedbi s tradicionalnim tehnologijama pohrane. NVMe pogoni mogu se jednostavno dodati ili zamijeniti, a višestruki NVMe pogoni mogu se kombinirati u različitim konfiguracijama, kao što je RAID (Redundant Array of Independent Disks), za stvaranje većih i fleksibilnijih rješenja za pohranu. Ova skalabilnost je ključna za moderna računalna okruženja, gdje potražnja za kapacitetom pohrane brzo raste.

Slučajevi korištenja NVMe

Potrošačke aplikacije

NVMe je postao sve popularniji u potrošačkim aplikacijama, prvenstveno zbog svoje sposobnosti pružanja munjevito brze izvedbe pohrane. Evo nekoliko uobičajenih slučajeva potrošačke upotrebe za NVMe:

1. Igre: igrači mogu imati velike koristi od NVMe-ovih bržih brzina i niže latencije. NVMe pohrana omogućuje brže vrijeme učitavanja igre, besprijekorne prijelaze razina i smanjeno kašnjenje u igri, pružajući glatko i impresivno iskustvo igranja.
2. Stvaranje sadržaja: Profesionalcima i entuzijastima koji se bave stvaranjem sadržaja, kao što je uređivanje videa, 3D modeliranje i grafički dizajn, potrebna je pohrana velike brzine za rukovanje velikim datotekama. NVMe omogućuje brže renderiranje, kodiranje i prijenos podataka, omogućujući učinkovitije tijekove rada i povećanu produktivnost.
3. Potrošnja medija: S proliferacijom videosadržaja visoke razlučivosti, NVMe pohrana osigurava glatku reprodukciju i brz pristup medijskim datotekama, poboljšavajući cjelokupno streaming i multimedijsko iskustvo. Korisnici mogu brzo učitati i kretati se kroz velike medijske knjižnice, poboljšavajući odziv medijskih aplikacija.
4. Osobna produktivnost: NVMe brzina i niska latencija poboljšavaju odziv sustava, čineći svakodnevne zadatke poput dizanja računala, pokretanja aplikacija i višezadaćnosti mnogo bržim i lakšim. Ovo povećava osobnu produktivnost smanjenjem vremena čekanja i povećanjem ukupne učinkovitosti.

Enterprise Applications

1. Sustavi baza podataka: aplikacije koje se temelje na bazama podataka, kao što su sustavi za obradu transakcija i analitika velikih podataka, zahtijevaju pohranu visokih performansi za rukovanje ogromnim skupovima podataka i osiguravanje brzog pristupa podacima. NVMe omogućuje bržu obradu upita baze podataka, poboljšanu analitiku u stvarnom vremenu i učinkovito upravljanje podacima, poboljšavajući poslovne uvide i operativnu učinkovitost.
2. Virtualizacija i računalstvo u oblaku: Niska latencija i visoka skalabilnost NVMe-a čine ga idealnim rješenjem za pohranu za virtualizirana okruženja i platforme za računalstvo u oblaku. Omogućuje brzo pružanje virtualnih strojeva (VM), bržu migraciju VM-a i poboljšanu reakciju aplikacija temeljenih na oblaku, što dovodi do boljeg korisničkog iskustva i optimiziranog korištenja resursa.
3. Računalstvo visokih performansi (HPC): Industrije koje se oslanjaju na intenzivne računalne zadatke, kao što su znanstvena istraživanja, financijsko modeliranje i umjetna inteligencija, mogu imati koristi od NVMe-ove brze pohrane. NVMe ubrzava pristup i obradu podataka, skraćujući vrijeme računanja i omogućavajući bržu analizu i donošenje odluka.
4. Podatkovni centri: NVMe diskovi nude veću gustoću i nižu potrošnju energije, što ih čini prikladnima za implementaciju podatkovnih centara. Njihova učinkovitost i skalabilnost omogućuju podatkovnim centrima pružanje bržih usluga pohrane podataka, rukovanje sve većim radnim opterećenjem i optimiziranje korištenja resursa, poboljšavajući performanse podatkovnog centra i smanjujući operativne troškove.

Glavne razlike između SSD-a i NVMe-a

• Faktor obrasca:
  • SSD (Solid State Drives) mogu biti u različitim faktorima oblika, uključujući SATA, mSATA i M.2.
  • NVMe (Non-Volatile Memory Express) je protokol dizajniran posebno za SSD-ove i obično se koristi s faktorom oblika M.2.
• Sučelje:
  • SSD-ovi koriste SATA sučelje, koje je standard za povezivanje uređaja za pohranu.
  • NVMe koristi PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) sučelje, pružajući brži prijenos podataka u usporedbi sa SATA.
• Brzina:
  • SSD-ovi nude relativno velike brzine prijenosa podataka, pri čemu SATA SSD-ovi imaju manje brzine u usporedbi s NVMe SSD-ovima.
  • NVMe SSD-ovi iskorištavaju PCIe sučelje, pružajući značajno veće brzine prijenosa podataka u usporedbi s SATA SSD-ovima.
• Latentnost:
  • NVMe SSD-ovi imaju nižu latenciju u usporedbi s SATA SSD-ovima jer je NVMe protokol optimiziran za pristup pohrani s niskom latencijom.
• Dubina čekanja:
  • NVMe podržava veću dubinu čekanja, omogućujući bolji paralelizam i poboljšane performanse u rukovanju višestrukim istovremenim zahtjevima za podacima u usporedbi sa SSD-ovima koji koriste SATA.
• Performance:
  • NVMe SSD-ovi nude veće ukupne performanse u smislu sekvencijalnih i nasumičnih brzina čitanja/pisanja u usporedbi s SATA SSD-ovima.
• Kompatibilnost:
  • SSD-ovi koji koriste SATA sučelje šire su kompatibilni sa starijim sustavima, budući da je SATA odavno uspostavljen standard.
  • NVMe može zahtijevati kompatibilnu matičnu ploču i BIOS kako bi u potpunosti iskoristio svoje mogućnosti, što bi moglo ograničiti kompatibilnost sa starijim sustavima.
• Potrošnja energije:
  • NVMe SSD-ovi obično su energetski učinkovitiji u usporedbi s nekim SATA SSD-ovima, jer je NVMe protokol dizajniran za optimizaciju potrošnje energije tijekom prijenosa podataka.
• Cijena:
  • Općenito, SATA SSD diskovi su jeftiniji u usporedbi s NVMe SSD diskovima, što ih čini isplativom opcijom za korisnike s manje zahtjevnim zahtjevima za performansama.
• Upotrijebite slučajeve:
  • SATA SSD diskovi prikladni su za svakodnevne računalne zadatke, nudeći dobru ravnotežu između brzine i cijene.
  • NVMe SSD-ovi idealni su za računalne zadatke visokih performansi, igranje i druge aplikacije gdje su veće brzine prijenosa podataka ključne.

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/ 

Zadnje ažuriranje: 02. ožujka 2024