Хамгийн сүүлийн үеийн компьютерууд дахь NVMe хадгалах технологи
Компьютерийн хадгалах технологи сүүлийн жилүүдэд хурдацтай хөгжиж байна. Хатуу диск (HDD) нь нэгэн цагт стандарт байсан бол дараа нь илүү хурдан SATA дээр суурилсан хатуу төлөвт хөтчүүд (SSD) руу шилжсэн бол хамгийн сүүлийн үеийн компьютерууд - зөөврийн компьютер болон ширээний компьютерууд хоёулаа NVMe хадгалах төхөөрөмжид улам бүр найдаж байна. NVMe (Non-Volatile Memory Express) нь флаш санах ойд суурилсан хадгалах хэрэгсэл, ялангуяа PCI Express (PCIe) эгнээгээр холбогдсон орчин үеийн SSD-үүдийн гүйцэтгэлийг хамгийн их байлгах зорилгоор тусгайлан бүтээгдсэн холбооны протокол юм. Энэ нийтлэлд NVMe гэж юу болох, хэрхэн ажилладаг, давуу талууд болон хамгийн сүүлийн үеийн компьютеруудад гүйцэтгэх үүргийн талаар авч үзэх болно.
NVMe гэж юу вэ?
NVMe нь интерфэйсийн стандарт бөгөөд SSD-үүдийг компьютерийн системүүдтэй илүү үр дүнтэй харилцах боломжийг олгодог протокол юм. Анх HDD-д зориулан бүтээгдсэн Advanced Host Controller Interface (AHCI) протоколыг ашигладаг SATA SSD-үүдээс ялгаатай нь NVMe нь анх хэт бага хоцрогдол болон өндөр параллелизмыг санал болгодог флаш суурьтай хадгалалтад зориулагдсан байв.
Практикт хүмүүс "NVMe SSD" гэж хэлэхдээ ихэвчлэн PCIe холболт болон NVMe протокол ашигладаг M.2 модулиуд эсвэл нэмэлт картуудыг хэлж байгаа юм. PCIe холболтууд нь SATA-аас хамаагүй өргөн өгөгдлийн "хурдны зам"-ыг бий болгодог бөгөөд өгөгдөл дамжуулах хурдыг мэдэгдэхүйц хурдан болгодог.
NVMe болон SATA: Хамгийн мэдэгдэхүйц ялгаанууд
Хамгийн түгээмэл харьцуулалт бол SATA SSD болон NVMe SSD-үүдийн хооронд юм. SATA SSD нь SATA 3 интерфэйсээр хязгаарлагддаг бөгөөд онолын хувьд 6 Гбит/с орчим хурдтай (практикт 550–600 MB/s орчим) хязгаарлагддаг. Олон хэрэгцээнд хангалттай хариу үйлдэл үзүүлдэг SATA SSD-үүд байдаг боловч оргил хурдны хувьд SATA нь даван туулахад хэцүү техникийн хязгаарлалттай байдаг.
Үүний эсрэгээр NVMe SSD нь PCIe ашигладаг. Хамгийн сүүлийн үеийн PCIe-ийн тусламжтайгаар гүйцэтгэл нь секундэд хэдэн гигабайт хүрч чаддаг. Жишээлбэл:
– NVMe PCIe 3.0 x4: ихэвчлэн 3.000–3.500 MB/s дараалсан уншилттай байдаг.
– NVMe PCIe 4.0 x4: 5.000–7.000 MB/s хүрч чадна.
– NVMe PCIe 5.0 x4: зарим бүтээгдэхүүнүүд аль хэдийн 10.000 MB/s буюу түүнээс ч илүү хурдтай болсон.
Энэ нь зөвхөн дараалсан хурдны тоонуудын тухай биш бөгөөд NVMe нь IOPS (секундэд оролт/гаралтын үйлдлүүд) болон хоцрогдол зэрэг үзүүлэлтээрээ давуу талтай бөгөөд эдгээр нь програмуудыг нээх, тоглоомын хөрөнгийг ачаалах, төслийн файлуудыг боловсруулах, олон ажлыг нэгэн зэрэг гүйцэтгэх үед системийн хариу үйлдэлд ихээхэн нөлөөлдөг.
NVMe яагаад илүү хурдан вэ?
NVMe яагаад илүү давуу талтай болох хэд хэдэн техникийн шалтгаан бий:
1. Илүү орчин үеийн протоколууд
NVMe нь AHCI-тай харьцуулахад командын ачааллыг бууруулж, CPU-SSD харилцаа холбоог илүү үр ашигтай болгодог.
2. Олон ба зэрэгцээ командын дарааллууд
AHCI нь ихэвчлэн хязгаарлагдмал гүнтэй ганц дараалалтай байдаг бол NVMe нь том гүнтэй олон дарааллыг дэмжиж чаддаг. Энэ нь SSD нь олон унших/бичих хүсэлтийг нэгэн зэрэг илүү сайн зохицуулж чаддаг гэсэн үг бөгөөд энэ нь орчин үеийн ажлын ачааллын хувьд чухал ач холбогдолтой юм.
3. Том зурвасын өргөнтэй PCIe холболт
PCIe нь өндөр зурвасын өргөнтэй CPU/чипсет рүү шууд өгөгдлийн замыг өгдөг. Шинэ үеийн PCIe нь энэхүү зурвасын өргөнийг улам өргөжүүлдэг.
4. Бага хоцрогдол
NVMe SSD нь ерөнхийдөө SATA-аас бага хоцрогдолтой байдаг тул системийн файлууд болон програмын кэшүүдийг ачаалах гэх мэт жижиг боловч байнга хийдэг ажлуудыг гүйцэтгэх үед компьютер "илүү хурдан" мэдрэгддэг.
Физик хэлбэрүүд: M.2, U.2 болон PCIe картууд
Шинэ компьютерууд дээр NVMe нь ихэвчлэн дараах хэлбэрээр ирдэг.
– M.2 NVMe
Энэ бол хамгийн түгээмэл формат бөгөөд жижиг бөгөөд саваа хэлбэртэй бөгөөд эх хавтан эсвэл зөөврийн компьютер дээрх M.2 үүрэнд шууд залгагддаг. Энэ нь ихэвчлэн 2280 хэмжээтэй (22 мм x 80 мм) байдаг боловч 2230 гэх мэт бусад хэмжээтэйг авсаархан төхөөрөмжүүдэд ихэвчлэн ашигладаг.
– U.2 (2.5 инчийн NVMe)
Сервер эсвэл тодорхой ажлын станцууд дээр илүү түгээмэл байдаг бөгөөд түүний давуу талууд нь том багтаамж болон тодорхой системүүд дээр халуун солилцоо хийхэд хялбар байдал юм.
– PCIe нэмэлт карт
График карт шиг PCIe үүрэнд залгагддаг карт хэлбэртэй SSD. Үүнийг өндөр хүчин чадалтай эсвэл том багтаамжтай ширээний компьютер/ажлын станцуудад ашигладаг.
Гэрийн хэрэглэгчдийн хувьд M.2 NVMe формат нь тоглоомын зөөврийн компьютер, орчин үеийн ультрабук болон хамгийн сүүлийн үеийн компьютеруудад хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг.
PCIe 3, 4, 5-р үеийн хувилбарууд: Үр нөлөө нь юу вэ?
Шинэ компьютерууд ихэвчлэн PCIe 4 эсвэл 5-р үеийн дэмжлэгийг сурталчилдаг. Гэсэн хэдий ч хэрэглэгчдэд үзүүлэх бодит нөлөө нь хэрэглээнээс хамаарна:
– Өдөр тутмын хэрэглээ (үйлдлийн системийг ачаалах, хөтөч нээх, оффисын програмууд): 3 болон 4-р үеийн ялгаа нь үргэлж мэдэгдэхүйц байдаггүй, учир нь олон үйл ажиллагаа нь хоцрогдол, санамсаргүй гүйцэтгэл болон CPU/RAM хүчин зүйлсээр хязгаарлагддаг.
– Орчин үеийн тоглоомууд: Ачаалал илүү хурдан байж болно, ялангуяа их хэмжээний нөөц шаарддаг тоглоомуудын хувьд. DirectStorage (Windows дээр) зэрэг технологиуд нь хурдан SSD ашиглахыг дэмждэг.
– Контент бүтээх (4K/8K видео засварлах, RAW зураг, том аудио төслүүд): өндөр зурвасын өргөн нь илүү мэдэгдэхүйц, ялангуяа том файлуудыг унших/бичих үед.
– Мэргэжлийн ажил (том код эмхэтгэх, виртуал машинууд, орон нутгийн мэдээллийн сан): NVMe нь хариу үйлдэл болон дамжуулах чадварыг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг.
PCIe Gen 5 нь маш өндөр хурдтай боловч SSD нь хүнд ачааллын дор илүү их дулаан ялгаруулдаг тул хөргөлтийн илүү ноцтой шаардлага тавьдаг.
Халаалт ба хурдыг хязгаарлах: NVMe SSD-ийн сорилтууд
Гүйцэтгэл өндөр байх тусам дулаан үүсгэх магадлал өндөр байдаг. Өндөр хурдтай NVMe SSD нь дулааны хязгаарлалтыг мэдэрч болох бөгөөд энэ нь төхөөрөмжийг хэт халаах үед хамгаалахын тулд хурдыг автоматаар бууруулдаг. Тиймээс орчин үеийн олон эх хавтангууд дараахь зүйлийг хангадаг.
– M.2 зориулалтын радиатор
- Суурилуулсан дулааны дэвсгэр
– Агаарын урсгалыг харгалзан үздэг M.2 үүрний зохион байгуулалт
Нимгэн зөөврийн компьютеруудад дулааны менежмент нь илүү том бэрхшээл болдог. Үйлдвэрлэгчид SSD-г сэрүүн байлгахын тулд хөргөлтийн хавтан, дулаан тараагч эсвэл дотоод загварыг ихэвчлэн ашигладаг.
Санах ойн багтаамж ба төрөл: TLC, QLC, болон DRAM кэш
Бүх NVMe SSD хөтчүүд адилхан бүтээгддэггүй. Зарим чухал хүчин зүйлүүд:
– TLC болон QLC
TLC (Triple-Level Cell) нь ерөнхийдөө QLC (Quad-Level Cell)-ээс илүү бат бөх бөгөөд илүү тогтвортой гүйцэтгэлийг санал болгодог боловч QLC нь ихэвчлэн GB тутамд хямд үнэ санал болгодог. Шаардлагатай хэрэглээний хувьд TLC-г илүүд үздэг.
– DRAM кэш эсвэл DRAM-гүй
DRAM кэштэй SSD нь ихэвчлэн илүү тогтвортой ажиллагаатай байдаг, ялангуяа санамсаргүй ажлын ачаалал болон диск дүүрч эхлэх үед. DRAM-гүй SSD нь HMB (Host Memory Buffer) зэрэг технологийн ачаар хурдан хэвээр байж чаддаг ч үр дүн нь харилцан адилгүй байж болно.
– Тэсвэр тэвчээр (TBW)
TBW (Бичсэн Терабайт) нь бичих тэсвэр тэвчээрийг илэрхийлдэг. TBW өндөр байх тусам ачаалал ихтэй үед илүү тохиромжтой байдаг.
NVMe-г сонгох нь зөвхөн хайрцаг дээрх “MB/s тоо”-ноос гадна гүйцэтгэлийн тогтвортой байдал болон урт хугацааны бат бөх чанараас хамаарна.
Хамгийн сүүлийн үеийн компьютерууд дахь NVMe: Чиг хандлага ба бодит ашиг тус
Шинэ компьютерууд дээр NVMe нь хэд хэдэн шалтгааны улмаас стандарт болсон:
1. Ачаалах хугацаа болон програмыг ажиллуулах хугацаа богиноссон
Үйлдлийн систем болон үндсэн програмууд нь илүү хурдан бөгөөд илүү хариу үйлдэл үзүүлдэг.
2. Авсаархан хэмжээ
M.2 модулиуд нь багтаамжаа алдалгүйгээр илүү нимгэн, авсаархан зөөврийн компьютерын загваруудыг гаргах боломжийг олгодог.
3. Орчин үеийн ажлын ачааллыг дэмждэг
Тоглоом, бүтээлч програмууд болон мэргэжлийн ажлын урсгалууд нь өгөгдөлд хурдан хандахыг шаарддаг. NVMe нь эдгээр хэрэгцээг хангадаг.
4. Өргөтгөх боломжтой байдал
Орчин үеийн ширээний эх хавтангууд нь ихэвчлэн олон M.2 үүртэй байдаг тул нэмэлт кабельгүйгээр багтаамжийг нэмэгдүүлэхэд хялбар болгодог.
Дүгнэлт
NVMe хадгалах технологи нь орчин үеийн тооцооллын салбарт томоохон дэвшил авчирсан. Тогтворгүй санах ойд зориулсан тусгайлан боловсруулсан протокол болон өндөр хурдны PCIe эгнээг дэмждэг тул NVMe нь өмнөх үеийн хадгалалтын системүүдээс илүү хурдан өгөгдөл дамжуулалт, бага хоцрогдол, I/O олон даалгаврын чадварыг мэдэгдэхүйц сайжруулсан. Шинэ компьютер хэрэглэгчдийн хувьд NVMe нь зөвхөн гүйцэтгэлийн сайжруулалт биш; энэ нь компьютерийг ачаалахаас эхлээд програмуудыг нээх, бүтээлч ажилд оролцох хүртэл тооцооллын туршлагыг илүү хариу үйлдэл үзүүлэх үндэс суурь юм. PCIe 4 болон 5-р үеийн дэмжлэг өргөжихийн хэрээр NVMe нь ирэх жилүүдэд хадгалалтын гүйцэтгэлийн хувьслын төвд байсаар байх болно.
