未来SSD主流标准 新接口标准NVMe浅析

日期: 2024-06-18 作者: 乐鱼app官网下载登录

  近日,三星宣布推出950PRO系列固态硬盘,该系列SSD直接抛弃了SATA接口,使用M.2接口并支持NVMe标准,NVMe标准SSD推进了消费级市场了。相比目前主流的AHCI,通过新的NVMe标准接入的SSD,能够得到大幅度的性能提升。但是对于大多数用户来说,NVMe接口标准可能并不熟悉,那么什么是NVMe呢?相较于AHCI究竟有哪些优势?对于使用它的SSD又有什么优势呢?下面我们就一起来了解下NVMe。

  什么是NVMe?NVMe其实与AHCI一样都是逻辑设备接口标准,NVMe全称Non-VolatileMemoryExpress,非易失性存储器标准,是使用PCI-E通道的SSD一种规范,NVMe的设计之初就有充分的利用到PCI-ESSD的低延时以及并行性,还有当代处理器、平台与应用的并行性。SSD的并行性可以充分被主机的硬件与软件充分的利用,相比与现在的AHCI标准,NVMe标准能带来多方面的性能提升。

  现在所用的SATA接口与AHCI标准其实是为高延时的机械硬盘而设计的,目前主流SSD依然接着使用它们,随着SSD的性能逐渐增强,这些标准慢慢的变成了限制SSD的一大瓶颈,专为机械硬盘而设计的AHCI标准并不太适合低延时的SSD。下面我们就来谈一下NVMe的优势所在。

  说到NVMe标准对比AHCI标准的优势,其中之一就是低延时。因为AHCI标准本身就是为高延迟的机械硬盘而设,虽然SSD发展至今,主流产品慢慢的开始不能够满足性能的快速地发展,特别是在延迟方面。而面向SSD产品的NVMe标准,降低存储时出现的高延迟,就是其要解决的问题之一。

  在软件层方面,NVMe标准的延时只有AHCI的一半不到,NVMe精简了调用方式,执行命令时不需要读取寄存器;而AHCI每条命令则需要读取4次寄存器,一共会消耗8000次CPU循环,从而造成大概2.5微秒的延迟。

  NVMe的另一个重点则是提高SSD的IOPS(每秒读写次数)性能。目前市面上性能不错的SATA接口SSD,最多只会测试到队列深度为32的IOPS能力,其实终究原因这是AHCI的上限,其实许多闪存主控能够给大家提供更好的队列深度。而NVMe则可以把最大队列深度从32提升到64000,SSD的IOPS能力也会得到大幅提升。

  低延时和良好的并行性的优势就应该让SSD的随机性能得到大幅度提升,这是950PRO系列SSD的现场跑分,它的随机性能表现绝对是一流的,在任何队列深度下都能发挥出极佳的速度。

  NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能,设备从能耗状态0闲置50ms后可以迅速切换到能耗状态1,在500ms闲置后又会进入能耗更低的状态2。虽然切换能耗状态会产生短暂延迟,但闲置时这两种状态下的功耗能控制在非常低的水平,因此在能耗管理上,相比起主流的SATA接口SSD拥有较大优势,这一点对增加笔记本电脑等移动电子设备的续航尤其有帮助。

  目前我们已了解到NVMe标准的优势,那么NVMe接口标准能否迅速普及?2013年首款支持NVMe标准的产品三星XS1715于7月份发布,随后陆续有企业级的NVMe标准SSD推出,今年更有Intel750和三星950RPO发布,使得NVMe标准的产品才开始步入消费级市场。

  平台方面,100系主板将支持到PCIe3.0,通道数量也会有较大提高带宽和扩展能力都能达到极大的提升,这无疑是PCIeSSD的普及而铺路。虽然在近期,NVMe不会再主流领域普及开来。但是SATA6Gbps和AHCI已经慢慢的变成为存储的发展瓶颈,相信在以后以NVMe标准的存储产品将会逐渐占据市场。