Was ist NVMe-Technologie?

In diesem artikel:

  1. Vergleich der Übertragungsgeschwindigkeiten: SATA vs. PCIe
  2. Vergleich von AHCI-Kommunikationstreibern mit NVMe-Kommunikationstreibern
  3. Welche SSD-Formfaktoren gibt es für SATA- und PCIe-Datenbusse?
  4. Vorteile der NVMe-Technologie

NVMe-SSDs sind die neueste Anpassung an die industrielle Datenverarbeitung. NVMe steht für Non-Volatile Memory Express und ist die neue Kommunikationsschnittstelle und der Treiber, der einen Befehlssatz und einen Funktionssatz für PCIe-basierte SSDs definiert, mit dem Ziel, die Leistung und Interoperabilität in einer breiten Palette von Industriesystemen zu erhöhen.

Vergleich der Übertragungsgeschwindigkeiten: SATA vs. PCIe

PCIe-Datenbusse bieten eine deutlich höhere Datenübertragungsgeschwindigkeit als der SATA-Datenbus. Mit 16 Lanes kann PCIe Gen 4 Daten mit 32.000 MB/s übertragen.

Datenbus Generation Übertragungsgeschwindigkeiten
SATA SATA I 150 MB/s
SATA II 300 MB/s
SATA III 600 MB/s
PCIe PCIe Gen 2 500 MB/s pro Lane
PCIe Gen 3 1.000 MB/s pro Lane
PCIe Gen 4 2.000 MB/s pro Lane

Vergleich von AHCI-Kommunikationstreibern mit NVMe-Kommunikationstreibern

AHCI NVMe
Entwickelt für Festplatten mit Spinning-Disk-Technologie Entwickelt für SSDs mit Flash-Technologie
Hat nur 1 Befehlswarteschlange Verfügt über 64.000 Befehlswarteschlangen
Kann nur 32 Befehle pro Warteschlange senden Kann 64.000 Befehle pro Warteschlange senden
Befehle beanspruchen hohe CPU-Zyklen Befehle verbrauchen wenig CPU-Zyklen
Hat eine Latenzzeit von 6 Mikrosekunden Hat eine Latenzzeit von 2,8 Mikrosekunden
Muss mit dem SATA-Controller kommunizieren Kommuniziert direkt mit der System-CPU
IOPS bis zu 100.000 IOPs über 1.000.000

Welche SSD-Formfaktoren gibt es für SATA- und PCIe-Datenbusse?

SSDs sind in einer Reihe von Formfaktoren erhältlich, die den SATA- oder PCIe-Datenbus nutzen. Industrielle Mini-PCs beginnen, M.2-Speicher entweder mit dem SATA- oder dem PCIe-Datenbus zu verwenden. Die Größe der M.2-SSDs, die in drei Größen erhältlich sind, lässt sich aus dem Namen der Karte ableiten: 2242, 2260 und 2280. Die ersten beiden Ziffern stehen für die Breite der M.2-Karte in mm, die letzten beiden Ziffern für die Länge der M.2-Karte in mm.

Je länger die M.2-SSD-Karten sind, desto größer ist ihre Speicherkapazität, da sie mehr NAND-Flash-Chips aufnehmen können.

Bei der Auswahl der richtigen Länge der M.2-SSD müssen Sie zunächst berücksichtigen, wie viele SSDs in den Industriecomputer eingebaut werden sollen und wie sich dies auf das Wärmemanagement auswirkt, da dies ein wichtiger Faktor für die Aufrechterhaltung der Leistung ist. Instabilität und reduzierte Lebensdauer sind ein Nebeneffekt, wenn der Industriecomputer die zusätzliche Wärme nicht effektiv ableiten kann.

Datenbus SSD-Formfaktor
SATA 2.5"-SSD
mSATA-SSD
M.2-SSD
PCIe HHHL SSD - Halbe Höhe, halbe Länge *
M.2 SSD
U.2 SSD

*AHCI-Versionen dieser Laufwerke werden in den PCIe-Steckplatz gesteckt, verwenden aber AHCI-Treiber. Einige ältere Versionen von HHHL verwenden proprietäre Treiber. NVMs-Versionen verwenden in der Regel native OS-Treiber.

Vorteile der NVMe-Technologie

  1. Überlegener Speicher - PCIe-Sockel übertragen bis zu 25-mal mehr Daten als ihre SATA-Entsprechung
  2. Überlegene Geschwindigkeit - NVMe beginnt mit dem Senden von Befehlen mehr als doppelt so schnell wie AHCI-Treiber. NVMe-Eingabe-/Ausgabevorgänge pro Sekunde übersteigen 1 Million und sind bis zu 900 % schneller als das AHCI-Pendant.
  3. Überragende Kompatibilität - NVMe schaltet den Zwischenhändler aus, indem es direkt mit der System-CPU kommuniziert. NVMe-basierte Laufwerke funktionieren mit allen wichtigen Betriebssystemen, unabhängig vom Formfaktor.
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