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NVMe SSD高速传输的背后 原理竟然是这样

闪存技术发展到如今,想必大家对固态硬盘已经足够熟悉,固态硬盘发展到今天各类别的定位差已经十分明显。市面上主流的消费级基本有大容量主打性价比的SATA、mSATA SSD,以及主打高性能的NVMe M.2 SSD。

970EVO Plus NVMe M.2 SSD

大约从2015年开始,NVMe这个词开始被各大科技媒体重视起来,也正是从这个时间开始有更多的台式机主板、笔记本电脑开始搭载支持PCI-E总线标准的M.2插槽,这就让读写更高速的NVMe M.2 SSD有了用武之地。随着个人存储数据量的不断增加,传统AHCI标准的SATA SSD已经跟不上消费者的性能需求,高端SSD领域几乎已经成为了走PCI-E通道的M.2 NVMe SSD的天下。那么什么是NVMe呢,它对于使用它的SSD有哪些优势呢?

NVMe为何能够如此之快

NVMe是一项相对较新的存储技术,专为SSD而生,早在2011年就已经出现1.0版本。它与传统的SATA SSD相比最直观的提升就是性能翻倍。那NVMe是如何实现如此巨大的性能提升呢,今天小编就来为大家科普。

NVMe与SATA(图源见水印)

二者的工作原理如图,我们可以看到,走SATA的SSD会被连接到南桥的SATA port上,因为其仅支持传统的AHCI协议。我们要知道AHCI只有1个命令队列,如果此时有大量的文件操作需求,便会出现拥堵的现象。而支持NVMe传输协议的SSD直接走PCIe,并且NVMe的队列数量达到了惊人的五位数,它让电脑和固态硬盘之间的通路大大增加,因此能够充分利用这个优势,大大降低了延迟,进而实现了数倍于SATA SSD的性能。

NVMe优势所在

低延时。NVMe标准与AHCI标准相比首先就是更低的延时。因为这个标准是面向PCI-E SSD而生的,因此可以与CPU直连从而免去了AHCI与SAS接口的外置控制器(PCH)与CPU通信所带来的延时。在调用方式上,NVMe并不需要读取寄存器,而AHCI则需要读取4次,所以进一步降低延时。

IOPS提升

高IOPS。由于传统的AHCI设置原因,所以IOPS性能不高。而NVMe SSD队列深度一般可以提升到64000以上,所以IOPS能力也会得到大幅提升。

低功耗。NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能,在Power State 0状态下你的SSD闲置时间达到50ms后便可以切换到Power State 1状态,在Power State 1状态下闲置时间达到500ms后,进入功耗更低的Power State 2状态。所以,与现在主流的AHCI SSD相比,NVMe在功耗方面的优势也十分明显。

未来发展趋势

在NVMe传输协议没有普及前,市场上就出现了PCIe通道的M.2接口形态的固态银盘,但受限于传输协议的原因,仅可以实现SATA SSD 6Gbps的性能。

而低延时的NVMe加上无延时的PCIe通道背书,可以直接连接CPU提高通道带宽,能够让固态硬盘的性能得到进一步提升,所以NVMe协议的M.2 SSD未来势必稳坐高性能SSD的宝座。


文章提到的产品

三星970 EVO Plus NVMe M.2(1TB)

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[经销商] 京东商城

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