NVMe SSDs: The High Bandwidth Era
Οι NVMe SSDs βασίζονται στο ομώνυμο πρότυπο μεταφοράς δεδομένων και έρχονται για να αντικαταστήσουν πλήρως το απαρχαιωμένο AHCI από φέτος. Οι NVMe SSDs βασίζονται στο ομώνυμο πρότυπο μεταφοράς δεδομένων και έρχονται για να αντικαταστήσουν πλήρως το απαρχαιωμένο AHCI από φέτος.
Το AHCI (aka "άτσι" στα "Ελληνικά") είναι ένα πρότυπο το οποίο στην ουσία καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο μια συσκευή SATA θα επικοινωνεί με τον controller για τις μεταξύ τους συναλλαγές των δεδομένων. Το πρότυπο αυτό μετρά ήδη παραπάνω από μια δεκαετία ζωής και σχεδιάστηκε με βάση του μηχανικούς δίσκους οι οποίοι διαφέρουν από τους SSDs που μοιάζουν περισσότερο με τις μνήμες DRAM, μόνο που οι τελευταίες είναι volatile, δηλαδή χάνουν τα δεδομένα μόλις το ρεύμα σταματήσει να τις διαπερνά. Όμως οι SSDs έγιναν πιο mainstream από τους HDDs μέσα στα χρόνια και πλέον ο καθένας διαθέτει και από έναν στο σύστημά του παίζοντας συνήθως τον ρόλο του boot drive. Οι SSDs αφού χρησιμοποιούν μια διαφορετική τεχνολογία στην αποθήκευση των δεδομένων εξάντλησαν γρήγορα τα όρια του SATA προτύπου, αναγκάζοντας τη βιομηχανία να σκεφτεί έναν άλλο τρόπο για τη σύνδεσή τους με το σύστημα.
Κάπως έτσι γεννήθηκε το NVM Express (SATA 3.2) από την Intel, ένα πρότυπο το οποίο κατασκευάστηκε με βάση τα Solid State Drives και το οποίο προσφέρει μεγαλύτερο bandwidth, δίνοντας έτσι ένα ισχυρό κίνητρο στους κατασκευαστές. Το νέο αυτό πρότυπο χρησιμοποιεί τις ταχύτατες γραμμές PCI Express του επεξεργαστή ωθώντας τις ταχύτητες σε τετραψήφια νούμερα (και ακόμη παραπέρα) ανάλογα με τις δυνατότητες του drive. Μέχρι στιγμής τα drives που υποστηρίζουν πλήρως το πρότυπο NVMe έρχονται σε διάφορα form factors. Ο πιο συνήθης είναι ο PCIe x4 ο οποίος συνδέεται σε μια κενή PCIe x4 (x8 ή x16!) υποδοχή στη μητρική και χρησιμοποιεί τέσσερις γραμμές από τον επεξεργαστή*. Φυσικά υπάρχουν και τα standard drives με form factor 2.5 ίντσες με τη σύνδεση SATA Express ή SFF-8639 για servers, η οποία είναι backwards compatible με τους σημερινούς SATA SSDs, ενώ επίσης πρόσφατα είδαμε και τα M.2 drives τα οποία θέλουν να αντικαταστήσουν το παλιότερο mSATA που βρίσκουμε κυρίως σε laptops και σε μερικές μητρικές.
Όλοι οι παραπάνω τύποι χρησιμοποιούν τις PCIe γραμμές του επεξεργαστή και προσφέρουν μεγαλύτερη ταχύτητα από τις απλές SATA και PCIe υλοποιήσεις που επικοινωνούν με το chipset. Εκτός της ταχύτητας, υπάρχει και χαμηλότερο latency καθώς υπάρχει πιο ευθεία επικοινωνία με τον επεξεργαστή. Το εν λόγω πρότυπο είναι συμβατό με τα λειτουργικά συστήματα της Microsoft, Windows 7 (μετά από update), Windows Server 2008 R2, Linux (από τον kernel 3.3 και μετά) καθώς και από το Mac OS X Yosemite της Apple (10.10.3) το οποίο τρέχει στο νέο MacBook (2015). Φυσικά το NVMe αποτελεί το κεντρικό πρότυπο και έτσι δε χρειάζονται διαφορετικοί drivers ανά drive. Τα Windows 8.1 για παράδειγμα υποστηρίζουν πλήρως NVMe χωρίς την εγκατάσταση επιπλέον drivers, κάνοντας τη χρήση ακόμα πιο απλή και γρήγορη.
Μέχρι στιγμής υπάρχουν αρκετές υλοποιήσεις NVMe drives στην αγορά όπως της OCZ (JetExpress, Z-Drive 6000), της Intel με τον πρόσφατο 750 αλλά και η Samsung με τον ακόμη πιο πρόσφατο SM951-NVMe. Η λίστα προς το παρόν είναι μικρή, όμως αφού η Intel θέλει να φέρει το πρότυπο όσο το δυνατόν πιο γρήγορα στην καταναλωτική αγορά, είναι σχεδόν σίγουρο, ότι η ανάπτυξη θα συνεχιστεί με φρενήρεις ρυθμούς μέσα στο 2015. Τέλος, για να δείτε όλα τα παραπάνω σε ένα βίντεο, σας συνιστούμε να παρακολουθήσετε το σχετικό βίντεο της Intel του YouTube.
*Τις διαθέσιμες γραμμές μπορείτε να τις δείτε στο website του εκάστοτε κατασκευαστή με την ονομασία PCIe Lanes.
Το AHCI (aka "άτσι" στα "Ελληνικά") είναι ένα πρότυπο το οποίο στην ουσία καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο μια συσκευή SATA θα επικοινωνεί με τον controller για τις μεταξύ τους συναλλαγές των δεδομένων. Το πρότυπο αυτό μετρά ήδη παραπάνω από μια δεκαετία ζωής και σχεδιάστηκε με βάση του μηχανικούς δίσκους οι οποίοι διαφέρουν από τους SSDs που μοιάζουν περισσότερο με τις μνήμες DRAM, μόνο που οι τελευταίες είναι volatile, δηλαδή χάνουν τα δεδομένα μόλις το ρεύμα σταματήσει να τις διαπερνά. Όμως οι SSDs έγιναν πιο mainstream από τους HDDs μέσα στα χρόνια και πλέον ο καθένας διαθέτει και από έναν στο σύστημά του παίζοντας συνήθως τον ρόλο του boot drive. Οι SSDs αφού χρησιμοποιούν μια διαφορετική τεχνολογία στην αποθήκευση των δεδομένων εξάντλησαν γρήγορα τα όρια του SATA προτύπου, αναγκάζοντας τη βιομηχανία να σκεφτεί έναν άλλο τρόπο για τη σύνδεσή τους με το σύστημα.
Κάπως έτσι γεννήθηκε το NVM Express (SATA 3.2) από την Intel, ένα πρότυπο το οποίο κατασκευάστηκε με βάση τα Solid State Drives και το οποίο προσφέρει μεγαλύτερο bandwidth, δίνοντας έτσι ένα ισχυρό κίνητρο στους κατασκευαστές. Το νέο αυτό πρότυπο χρησιμοποιεί τις ταχύτατες γραμμές PCI Express του επεξεργαστή ωθώντας τις ταχύτητες σε τετραψήφια νούμερα (και ακόμη παραπέρα) ανάλογα με τις δυνατότητες του drive. Μέχρι στιγμής τα drives που υποστηρίζουν πλήρως το πρότυπο NVMe έρχονται σε διάφορα form factors. Ο πιο συνήθης είναι ο PCIe x4 ο οποίος συνδέεται σε μια κενή PCIe x4 (x8 ή x16!) υποδοχή στη μητρική και χρησιμοποιεί τέσσερις γραμμές από τον επεξεργαστή*. Φυσικά υπάρχουν και τα standard drives με form factor 2.5 ίντσες με τη σύνδεση SATA Express ή SFF-8639 για servers, η οποία είναι backwards compatible με τους σημερινούς SATA SSDs, ενώ επίσης πρόσφατα είδαμε και τα M.2 drives τα οποία θέλουν να αντικαταστήσουν το παλιότερο mSATA που βρίσκουμε κυρίως σε laptops και σε μερικές μητρικές.
Η Samsung σε σχετική παρουσίασή της, είχε αναφερθεί στα θετικά της εν λόγω τεχνολογίας παρουσιάζοντας τα SATA AHCI drives ως δύο λωρίδες κυκλοφορίας, ενώ η ταχύτερη μέθοδος με PCIe προφέρει περισσότερα "lanes" για τη μεταφορά των δεδομένων.
Όλοι οι παραπάνω τύποι χρησιμοποιούν τις PCIe γραμμές του επεξεργαστή και προσφέρουν μεγαλύτερη ταχύτητα από τις απλές SATA και PCIe υλοποιήσεις που επικοινωνούν με το chipset. Εκτός της ταχύτητας, υπάρχει και χαμηλότερο latency καθώς υπάρχει πιο ευθεία επικοινωνία με τον επεξεργαστή. Το εν λόγω πρότυπο είναι συμβατό με τα λειτουργικά συστήματα της Microsoft, Windows 7 (μετά από update), Windows Server 2008 R2, Linux (από τον kernel 3.3 και μετά) καθώς και από το Mac OS X Yosemite της Apple (10.10.3) το οποίο τρέχει στο νέο MacBook (2015). Φυσικά το NVMe αποτελεί το κεντρικό πρότυπο και έτσι δε χρειάζονται διαφορετικοί drivers ανά drive. Τα Windows 8.1 για παράδειγμα υποστηρίζουν πλήρως NVMe χωρίς την εγκατάσταση επιπλέον drivers, κάνοντας τη χρήση ακόμα πιο απλή και γρήγορη.
Τα παρακάτω λειτουργικά συστήματα ενσωματώνουν drivers για NVMe drives, ενώ αξίζει να σημειωθεί ότι αν και δεν φαίνεται στην παρακα΄τω εικόνα, το MacOSX Yosemite 10+ υποστηρίζει και αυτό το πρωτόκολλο NVMe.
Η πιο απλή εξήγηση που μπορεί να δώσει κάποιος για το NVMe, είναι πως πρόκειται για ένα νέο standard σύνδεσης "non volatile μνημών", δηλαδή μέσων αποθήκευσης που διατηρούν τα δεδομένα τους ακόμα και μετά από το κλείσιμο του συστήματος. Παράλληλα, όπως το DirectX 12 μειώνει το overhead στον επεξεργαστή, έτσι και το NVMe μειώνει το latency του drive με τον CPU (και το software) κατά τη "συνομιλία" τους.
Η πιο απλή εξήγηση που μπορεί να δώσει κάποιος για το NVMe, είναι πως πρόκειται για ένα νέο standard σύνδεσης "non volatile μνημών", δηλαδή μέσων αποθήκευσης που διατηρούν τα δεδομένα τους ακόμα και μετά από το κλείσιμο του συστήματος. Παράλληλα, όπως το DirectX 12 μειώνει το overhead στον επεξεργαστή, έτσι και το NVMe μειώνει το latency του drive με τον CPU (και το software) κατά τη "συνομιλία" τους.
Μέχρι στιγμής υπάρχουν αρκετές υλοποιήσεις NVMe drives στην αγορά όπως της OCZ (JetExpress, Z-Drive 6000), της Intel με τον πρόσφατο 750 αλλά και η Samsung με τον ακόμη πιο πρόσφατο SM951-NVMe. Η λίστα προς το παρόν είναι μικρή, όμως αφού η Intel θέλει να φέρει το πρότυπο όσο το δυνατόν πιο γρήγορα στην καταναλωτική αγορά, είναι σχεδόν σίγουρο, ότι η ανάπτυξη θα συνεχιστεί με φρενήρεις ρυθμούς μέσα στο 2015. Τέλος, για να δείτε όλα τα παραπάνω σε ένα βίντεο, σας συνιστούμε να παρακολουθήσετε το σχετικό βίντεο της Intel του YouTube.
*Τις διαθέσιμες γραμμές μπορείτε να τις δείτε στο website του εκάστοτε κατασκευαστή με την ονομασία PCIe Lanes.
