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NVMe SSD技术为什么那么卓越?

时间: 2021-12-01   来源: 本站

NVMe技术提供了卓越的存储、速度和兼容性。由于NVMe使用PCIe插槽,因此它传输的数据比SATA等效设备多25倍。随着数据量的增加,NVMe的命令速度比AHCI驱动程序快2倍。此外,NVMe每秒输入/输出操作(IOPS)超过100万次,比AHCI驱动器快900%。NVMe还直接与系统CPU通信,由于其兼容性,使其具有难以置信的速度。NVMe驱动器适用于所有主要操作系统,无论其外形如何。

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NVMe(非易失性内存快车)是一种通信接口和驱动程序,它利用PCIe提供的增加的带宽。它旨在提高性能和效率,同时使各种企业和客户机系统具有互操作性。NVMe专为SSD设计,使用高速PCIe插槽在存储接口和系统CPU之间进行通信,不受形状因素的限制。
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NVMe协议利用到底层介质的并行、低延迟数据路径,如高性能处理器架构。与SAS和SATA协议相比,这提供了显著更高的性能和更低的延迟。NVMe可以支持多个I/O队列,最多64K,每个队列有64K个条目。这允许输入/输出任务比使用传统驱动程序如AHCI(高级主机控制器接口)的旧存储模型更快地传输更多数据。由于NVMe是专为SSD设计的,因此它最终将成为新的行业标准。

SSD的历史

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数据总线在系统内传输数据。当基于NAND的SSD首次问世时,业界很清楚,一种新的总线和协议是必要的。
?第一批SSD的速度相对较慢,这使得使用现有SATA存储基础架构非常方便。尽管SATA总线已发展到16Gbps,但几乎所有SATA总线的商业实现仍然保持6Gbps。
?PCIe 3.0的总吞吐量为16Gbps,而PCIe 4.0的吞吐量是PCIe 3.0的两倍。它提供多达16个通道,可以高达3200MB/s的速度传输数据,而SATA III只能传输高达600MB/s的数据。
利用现有更高带宽总线技术的决定将SATA协议替换为PCIe技术。PCIe存储比NVMe早了几年,但由于以前的解决方案受到SATA和AHCI等较旧的数据传输协议的限制,直到最近几年才充分发挥其潜力。NVMe是瓶颈的解决方案,通过提供低延迟命令和64K队列消除了限制。多个队列允许更快的数据传输,因为数据是使用芯片和块以分散的方式写入SSD的,而不是写入旋转的磁盘(如硬盘驱动器)。

通信驱动因素:AHCI与NVMe

操作系统使用通信驱动程序与存储设备进行数据通信。NVMe驱动程序比通常在SATA接口中找到的AHCI驱动程序快。

NVMe是专为采用闪存技术的SSD设计的,它比为采用旋转磁盘技术的普通硬盘设计的AHCI驱动程序速度更快。

NVMe有64K个命令队列,每个队列可以发送64K个命令,而AHCI只有一个命令队列,每个队列只能发送三十二个命令。

对于AHCI驱动程序,命令使用高CPU周期,延迟为6微秒,而NVMe驱动程序命令使用低CPU周期,延迟为2.8微秒。

NVMe驱动程序直接与系统CPU通信,但AHCI必须与SATA控制器通信。AHCI的IOPS(每秒输入/输出操作数)高达100K,而NVMe的IOPS超过100万。IOPS(每秒输入/输出操作数)是一种常用的性能度量,用于对计算机存储设备进行基准测试。

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