SSD против NVMe: разница и сравнение

Запоминающие устройства в компьютере очень важны. Они ведут учет носителей, присутствующих в устройстве, а также данных цифрового хранилища. Он интегрирован в аппаратную часть компьютера.

Без хранения нормальная работа компьютера была бы невозможна.

Твердотельные накопители — это энергонезависимые устройства хранения, которые используют флэш-память для хранения постоянных данных. Они были изобретены до NVMe. NVMe — это программный интерфейс, используемый для доступа к сохраненным данным на компьютере.

SSD — это часть оборудования, а NVMe — это программное обеспечение, которое можно установить на компьютер.

Основные выводы

1. Диски NVMe обеспечивают более высокую скорость, чем традиционные твердотельные накопители, благодаря их усовершенствованному интерфейсу, позволяющему передавать больше данных за более короткое время.
2. Твердотельные накопители имеют больший форм-фактор и могут использоваться в более широком диапазоне устройств, в то время как накопители NVMe меньше по размеру и больше подходят для высокопроизводительных систем.
3. Хотя диски NVMe, как правило, дороже, чем традиционные твердотельные накопители, их более высокая скорость и улучшенная производительность делают их лучшим выбором для пользователей, которым требуются высокоскоростные решения для хранения данных.

Разница между SSD и NVMe

Разница между SSD и NVMe заключается в том, что SSD хранит данные с помощью интегральных схем, а NVMe — это интерфейс для доступа к хранимым данным на высокой скорости. NVMe гораздо более продвинут, чем SSD, и, следовательно, быстрее и лучше шифруется, чем последний. Но это не значит, что NVMe безупречен и имеет какие-то недостатки. 

Сравнительная таблица для SSD против NVMe

Параметры сравнения	SSD	NVMe
Полная форма	SSD означает твердотельный накопитель.	NVMe означает энергонезависимую экспресс-память.
Определение	SSD — это запоминающее устройство, в котором для хранения данных используются интегральные схемы. Он работает как дополнительное запоминающее устройство.	NVMe — это открытая спецификация интерфейса логического устройства, используемая для доступа к энергонезависимым носителям данных на высокой скорости. Это протокол, а не устройство.
Скорость	Он имеет скорость чтения-записи 600 МБ в секунду.	Он имеет скорость чтения-записи 2000 МБ.
Перфоманс	Они передают данные медленнее, чем NVMe.	Они передают данные в 25 раз быстрее, чем SSD.
Энергоэффективность	SSD требует меньше энергии для своего функционирования.	NVMe потребляет много энергии во время работы и в режиме ожидания.
Безопасность	Устройства SSD могут быть зашифрованы.	NVMe более безопасен, чем твердотельные накопители, поскольку предоставляет решения для обеспечения безопасности, соответствующие отраслевым стандартам.
Эффективность затрат	Устройства SSD дешевле, чем NVMe.	Это дороже, чем SSD-устройства.
Совместимость	Устройства SSD совместимы практически со всеми устройствами.	NVMe не подходит для портов SATA и нуждается в порте M.2.

Что такое SSD?

SanDisk впервые представила твердотельный накопитель. Его можно назвать твердотельным устройством или твердотельным диском.

Когда он был впервые представлен в 1991 году, он мог хранить только до 20 МБ данных. В настоящее время эти диски могут хранить около 60-100 ТБ данных.

Эти накопители трудно повредить физически, и они более ударопрочные. Их время доступа быстрое, и они не требуют вращения диска для запуска.

Производительность разных накопителей может различаться в зависимости от количества битов, присутствующих в одной ячейке. Диски с одной ячейкой — самые быстрые и долговечные среди них; они также более экономичны.

Ранние твердотельные накопители использовали технологию оперативной памяти, но это не могло продолжаться, поскольку, хотя они были быстрыми, они теряли данные, как только заканчивалась энергия. Это привело к потере данных.

Следовательно, более надежная технология были найти, и это была флэш-память. Данные при хранении во флэш-памяти твердотельного накопителя не терялись при отключении питания, а хранились внутри устройства.

Как работает SSD?

Архитектура

Твердотельные накопители построены на основе технологии флэш-памяти с использованием интегральных схем вместо вращающихся дисков и механических головок чтения/записи. Ключевые компоненты SSD включают микросхемы флэш-памяти, контроллер, интерфейс NAND и кэш-память.

Микросхемы флэш-памяти хранят данные в энергонезависимой памяти, используя электрические заряды, организованные в страницы и блоки. Контроллер управляет всеми операциями с данными, обеспечивая целостность данных, оптимизируя производительность и продлевая срок службы SSD. Интерфейс NAND соединяет микросхемы флэш-памяти с контроллером, обеспечивая передачу данных.

Многие твердотельные накопители имеют кэш — область временного хранения часто используемых данных. Кэш, состоящий из высокоскоростной энергозависимой памяти, такой как DRAM, повышает скорость чтения и записи за счет уменьшения задержки при доступе к флэш-памяти.

Вместе эти компоненты обеспечивают быстрое, надежное и эффективное хранение данных на твердотельных накопителях, что делает их популярным выбором для современных вычислений.

Компоненты

В дополнение к базовой архитектуре твердотельные накопители могут включать в себя дополнительные компоненты, повышающие функциональность, надежность и совместимость интерфейсов. Некоторые известные компоненты включают тепловые датчики, механизмы защиты от потери питания и возможности шифрования.

В твердотельные накопители встроены термодатчики для контроля температуры и предотвращения перегрева. Эти датчики обеспечивают обратную связь с контроллером, позволяя ему регулировать производительность или активировать защитные меры, когда это необходимо.

SSD могут использовать механизмы защиты от потери питания для защиты данных во время внезапных сбоев питания. В этих механизмах используются суперконденсаторы или другие накопители энергии для обеспечения временного питания. Это позволяет контроллеру сохранять любые ожидающие данные во флэш-памяти перед безопасным отключением.

Для обеспечения безопасности данных некоторые твердотельные накопители предлагают встроенные возможности аппаратного шифрования. В этих твердотельных накопителях используются алгоритмы шифрования для шифрования данных, записанных на диск, что обеспечивает безопасность хранимой информации и ее защиту от несанкционированного доступа.

Руководство по покупке SSD

Пропускная способность

Емкость SSD относится к объему данных, которые он может хранить. Доступны твердотельные накопители различной емкости: от 128 ГБ до нескольких терабайт (ТБ). При выборе емкости учитывайте требования к хранилищу, включая размер операционной системы, приложений и файлов. Если вы в основном используете свой компьютер для выполнения основных задач и вам не требуется много места для хранения, может быть достаточно меньшего SSD, например, 256 ГБ или 512 ГБ. Однако, если вы работаете с большими медиафайлами или вам нужно достаточно места для игр, редактирования видео или профессиональных приложений, выбирайте более крупные емкости, например 1 ТБ или выше.

Скорость

Скорость SSD играет решающую роль в общей производительности системы. Два основных фактора определяют скорость SSD: скорость чтения и записи, часто называемая последовательной и случайной скоростью. Последовательные скорости показывают, насколько быстро накопитель может считывать или записывать большие непрерывные блоки данных, что делает их важными для передачи файлов и времени загрузки.

С другой стороны, случайные скорости измеряют способность диска получать доступ и обрабатывать небольшие разбросанные данные, что жизненно важно для повседневных вычислительных задач, таких как открытие приложений и многозадачность. Ищите твердотельные накопители с высокой скоростью последовательного и случайного чтения/записи, чтобы обеспечить плавную и быструю работу.

Интерфейс

Интерфейс твердотельного накопителя определяет, как он подключается к материнской плате вашего компьютера, а также влияет на его совместимость и производительность. Наиболее распространенными интерфейсами для твердотельных накопителей являются SATA (Serial ATA) и NVMe (энергонезависимая память Express). Твердотельные накопители SATA, доступные в форм-факторах 2.5 дюйма и M.2, обеспечивают хорошую производительность и совместимы с большинством компьютеров.

Они являются отличным выбором для тех, кто отказывается от традиционных жестких дисков. Твердотельные накопители NVMe в форм-факторе M.2 используют интерфейс PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) и обеспечивают значительно более высокие скорости, чем SATA. Если ваша система поддерживает NVMe, выбор твердотельного накопителя NVMe может привести к заметному повышению производительности.

Репутация Бренда

Репутация бренда — важный фактор, который следует учитывать при покупке твердотельного накопителя. Авторитетные бренды часто отдают приоритет контролю качества, надежности и поддержке клиентов, обеспечивая лучший общий опыт. К известным производителям твердотельных накопителей относятся Samsung, Western Digital, Crucial, Kingston, Intel и SanDisk. Изучение отзывов клиентов, профессиональных тестов и данных о надежности рекомендуется для оценки репутации бренда. Кроме того, бренды, которые предлагают более длительные гарантийные сроки, обычно внушают больше доверия к своей продукции.

Что такое NVMe?

NVM Express разработала первый интерфейс NVMe. Это началось десять лет назад, в 2011 году. Желание разработать интерфейс появилось после того, как люди столкнулись с некоторыми недостатками твердотельных накопителей.

Как и в случае с твердотельными накопителями, NVMe должен быть физически вставлен вместе с носителем.

В то время как твердотельные накопители могут выполнять только одну запрос или команду за раз, это не относится к NVMe. Они могут приносить результаты из нескольких запросов и команд.

Это также уменьшает задержку и обеспечивает минимальную задержку при получении результатов. Они поставляются в виде 2.5-дюймовых карт, которые помещаются в систему хранения данных компьютера.

Первый шаг к доступу к энергонезависимой памяти появился на форуме разработчиков Intel в 2007 году. Он был завершен в 2008 году и опубликован на веб-сайте Intel.

Более 90 компаний участвовали в разработке спецификаций NVMe. Компания Integrated Device Technology сделала NVMe коммерчески доступной для людей в августе 2012 года.

Преимущества NVMe

Быстрые скорости

NVMe обеспечивает замечательную скорость передачи данных, превосходящую традиционные интерфейсы хранения, такие как SATA (Serial ATA). Используя интерфейс PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), NVMe обеспечивает прямой и выделенный путь между устройством хранения и процессором компьютера. Это прямое соединение обеспечивает более быструю и эффективную передачу данных, значительно повышая скорость чтения и записи. С NVMe пользователи могут испытать быструю загрузку, быстрый запуск приложений и бесперебойную передачу данных.

Нижняя задержка

Под задержкой понимается время, необходимое для обработки запроса данных. NVMe значительно снижает задержку по сравнению с другими протоколами хранения. Традиционные жесткие диски (HDD) и даже твердотельные накопители SATA имеют задержки из-за механических компонентов или ограничений интерфейса.

NVMe предназначен для минимизации задержки за счет использования упрощенного набора команд и более короткого и прямого пути данных. Это сокращение задержки приводит к улучшению отклика системы, более быстрому доступу к данным и повышению общей производительности, особенно в приложениях, чувствительных к задержкам, таких как игры, виртуальная реальность и обработка данных в реальном времени.

Высокая эффективность

NVMe очень эффективен как с точки зрения энергопотребления, так и с точки зрения системных ресурсов. Упрощенная архитектура и оптимизированный набор команд NVMe сводят к минимуму нагрузку на ЦП, необходимую для выполнения задач, связанных с хранением. Эта эффективность повышает производительность системы и приводит к снижению энергопотребления, что особенно полезно для ноутбуков, планшетов и других мобильных устройств. С NVMe пользователи могут наслаждаться более длительным временем автономной работы и более низким охлаждением благодаря снижению энергопотребления.

Улучшенная масштабируемость

Масштабируемость означает расширение или обновление возможностей хранения без ущерба для производительности. NVMe превосходит в этом аспекте, предлагая превосходную масштабируемость по сравнению с традиционными технологиями хранения. Диски NVMe можно легко добавлять или заменять, а несколько дисков NVMe можно комбинировать в различных конфигурациях, таких как RAID (избыточный массив независимых дисков), для создания более крупных и гибких решений для хранения данных. Эта масштабируемость имеет решающее значение для современных вычислительных сред, где потребность в емкости хранения быстро растет.

Варианты использования NVMe

Потребительские приложения

NVMe становится все более популярным в потребительских приложениях, в первую очередь благодаря своей способности обеспечивать молниеносную производительность хранения. Вот несколько распространенных вариантов использования NVMe потребителем:

1. Игры: геймеры могут извлечь большую выгоду из более высоких скоростей NVMe и меньшей задержки. Хранилище NVMe обеспечивает более быструю загрузку игры, плавный переход между уровнями и уменьшение задержки в игре, обеспечивая плавный и захватывающий игровой процесс.
2. Создание контента. Профессионалам и энтузиастам, занимающимся созданием контента, например, редактированием видео, трехмерным моделированием и графическим дизайном, требуется высокоскоростное хранилище для обработки файлов большого размера. NVMe ускоряет рендеринг, кодирование и передачу данных, повышая эффективность рабочих процессов и производительность.
3. Потребление мультимедиа: с распространением видеоконтента с высоким разрешением хранилище NVMe обеспечивает плавное воспроизведение и быстрый доступ к медиафайлам, улучшая общее качество потоковой передачи и мультимедиа. Пользователи могут быстро загружать большие библиотеки мультимедиа и перемещаться по ним, повышая скорость отклика мультимедийных приложений.
4. Персональная производительность: скорость NVMe и низкая задержка улучшают реакцию системы, делая повседневные задачи, такие как загрузка компьютера, запуск приложений и многозадачность, намного быстрее и плавнее. Это повышает личную производительность за счет сокращения времени ожидания и повышения общей эффективности.

Корпоративные приложения

1. Системы баз данных. Приложениям на основе баз данных, таким как системы обработки транзакций и аналитика больших данных, требуется высокопроизводительное хранилище для обработки больших наборов данных и обеспечения быстрого доступа к ним. NVMe обеспечивает более быструю обработку запросов к базе данных, улучшенную аналитику в реальном времени и эффективное управление данными, улучшая понимание бизнеса и эффективность работы.
2. Виртуализация и облачные вычисления: низкая задержка и высокая масштабируемость NVMe делают его идеальным решением для хранения данных для виртуализированных сред и платформ облачных вычислений. Он обеспечивает быстрое предоставление виртуальных машин (ВМ), более быструю миграцию виртуальных машин и повышенную скорость отклика облачных приложений, что повышает удобство работы пользователей и оптимизирует использование ресурсов.
3. Высокопроизводительные вычисления (HPC): Отрасли, которые полагаются на интенсивные вычислительные задачи, такие как научные исследования, финансовое моделирование и искусственный интеллект, могут извлечь выгоду из высокоскоростного хранилища NVMe. NVMe ускоряет доступ к данным и их обработку, сокращая время вычислений и ускоряя анализ и принятие решений.
4. Центры обработки данных: диски NVMe обеспечивают более высокую плотность и меньшее энергопотребление, что делает их подходящими для развертывания в центрах обработки данных. Их эффективность и масштабируемость позволяют центрам обработки данных быстрее предоставлять услуги хранения, справляться с растущими рабочими нагрузками и оптимизировать использование ресурсов, повышая производительность центра обработки данных и снижая эксплуатационные расходы.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) для SSD против NVMe

Каков срок службы NVMe SSD?

Срок службы твердотельного накопителя NVMe, как и других твердотельных накопителей (SSD), зависит от различных факторов, таких как шаблоны использования, долговечность накопителя при записи и общее качество. Как правило, современные твердотельные накопители NVMe имеют длительный срок службы и могут выдерживать годы типичного использования, прежде чем испытают значительный износ. Они часто поставляются с рейтингами выносливости или гарантийными периодами, предоставляемыми производителем, которые могут оценить их ожидаемый срок службы.

Почему NVMe намного быстрее SSD?

NVMe (Non-Volatile Memory Express) — это протокол, специально разработанный для высокоскоростной связи между компьютером и устройствами хранения, такими как твердотельные накопители. В отличие от традиционных твердотельных накопителей на основе SATA, NVMe использует интерфейс PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), обеспечивающий более высокую скорость передачи данных и меньшую задержку. Твердотельные накопители NVMe могут использовать преимущества повышенной пропускной способности и параллелизма, обеспечиваемые PCIe, что приводит к значительно более высокой скорости чтения и записи, чем твердотельные накопители на основе SATA.

Должен ли я заменить свой SSD на NVMe?

Следует ли вам заменить текущий твердотельный накопитель на твердотельный накопитель NVMe, зависит от ваших конкретных потребностей и варианта использования. Если вам требуется более высокая производительность хранилища для задач, связанных с передачей больших файлов, приложениями с интенсивным использованием данных или ресурсоемкими рабочими нагрузками, переход на твердотельный накопитель NVMe может обеспечить заметное повышение скорости. Однако разница в производительности между твердотельным накопителем на основе SATA и твердотельным накопителем NVMe для обычных повседневных вычислений и типичных сценариев использования может быть не столь существенной.

Могу ли я использовать NVMe и SSD одновременно?

Да, в одной системе можно использовать как твердотельный накопитель NVMe, так и традиционный твердотельный накопитель SATA, при условии, что ваша материнская плата имеет необходимые слоты и разъемы. В настоящее время многие материнские платы имеют слоты M.2, в которые можно установить твердотельные накопители NVMe, и порты SATA для подключения твердотельных накопителей на основе SATA. Это позволяет вам иметь комбинацию устройств хранения, используя преимущества технологий NVMe и SATA.

M.2 и NVMe — это одно и то же?

M.2 и NVMe — это не одно и то же, хотя их часто используют вместе. M.2 — это форм-фактор или спецификация физического разъема для устройств хранения, включая твердотельные накопители. Твердотельные накопители M.2 могут поддерживать различные интерфейсы, включая SATA и NVMe. Как упоминалось ранее, NVMe — это протокол, обеспечивающий более быструю связь между устройством хранения и компьютером. Твердотельные накопители NVMe можно установить в слот M.2, но не все твердотельные накопители M.2 основаны на NVMe; некоторые могут вместо этого использовать интерфейс SATA.

Основные различия между SSD и NVMe

1. SSD — это аббревиатура от твердотельного запоминающего устройства, а NVMe — это аббревиатура от энергонезависимой экспресс-памяти.
2. SSD — это вторичное запоминающее устройство, которое использует интегральные схемы для выполнения своей работы, а NVMe — это интерфейс, используемый для доступа к хранимым данным.
3. NVMe намного быстрее, чем SSD.
4. Твердотельные устройства требуют меньше энергии для работы, чем NVMe.
5. NVMe намного дороже, чем твердотельные устройства.
6. SSD можно легко подключить к любому устройству, но это не то же самое для NVMe.
7. NVMe лучше шифруется, чем SSD.

Рекомендации

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/