قبل از خرید حافظه SSD، با فناوری جدید NVMe 2.0 آشنا شوید

وقتی صحبت از سرعت بالای ذخیره‌سازی به میان می‌آید، NVMe یکی از مهم‌ترین فناوری‌هایی است که نام آن را می‌شنویم. این فناوری با استفاده از رابط PCIe و معماری متفاوت در مدیریت درخواست‌های داده، محدودیت‌های SSD های مبتنی بر SATA را کاهش داده و امکان دستیابی به سرعت و IOPS )Input/Output Operations Per Second) بالاتر را فراهم کرده است. اما تفاوت NVMe 2.0 با نسل‌های قبلی چیست و این فناوری در چه سیستم‌هایی واقعا ارزش هزینه بیشتر را دارد؟ در این مقاله، معماری NVMe و مهم‌ترین نکات خرید این نوع SSD را بررسی می‌کنیم.

حافظه NVMe 2.0 چه تغییری در معماری ذخیره سازی SSD ایجاد می کند؟

حافظه NVMe 2.0 را نباید یک نوع حافظه فیزیکی جدا از SSD دانست. NVMe (Non-Volatile Memory Express) یک پروتکل ارتباطی است که برای استفاده بهتر از توان حافظه‌های فلش و SSD طراحی شده است. تفاوت اصلی آن با فناوری‌های قدیمی، مسیر ارتباط داده و روش مدیریت درخواست‌های ورودی و خروجی است. در نسل‌های قدیمی‌تر، رابط‌هایی مانند SATA و پروتکل AHCI محدودیت‌هایی داشتند که اجازه نمی‌دادند حافظه فلش از تمام توان خود استفاده کند.

می‌توان این تفاوت را به یک بزرگراه تشبیه کرد. خرید SSD سریع و اتصال آن به یک مسیر محدود، شبیه خرید خودروی سریع برای حرکت در خیابانی تک‌خطه است. NVMe مسیر انتقال را گسترده‌تر می‌کند و اجازه می‌دهد تعداد زیادی درخواست هم‌زمان پردازش شوند. به همین دلیل، هارد NVMe برای کارهایی که حجم زیادی از داده را جابه‌جا می‌کنند، انتخاب متفاوتی نسبت به SATA SSD است.

ارتباط مستقیم PCIe با پردازنده و حذف گلوگاه‌های قدیمی

یکی از پایه‌های عملکرد NVMe استفاده از PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) است. درایو از طریق این رابط پرسرعت با سیستم ارتباط برقرار می‌کند و محدودیت رابط SATA را ندارد. نتیجه این طراحی، پهنای باند بیشتر و Latency (تاخیر) کمتر هنگام خواندن یا نوشتن اطلاعات است.

این تفاوت در اعداد بهتر دیده می‌شود. سرعت SATA SSD حدود ۵۵۰ مگابایت بر ثانیه است، درحالی‌که NVMe مبتنی بر PCIe 4.0 می‌تواند به سرعت‌هایی تا حدود ۷۰۰۰مگابایت بر ثانیه برسد. برای PCIe 5.0 نیز سرعت بیشتر از ۱۴۰۰۰ مگابایت بر ثانیه مطرح است. البته سرعت نهایی هارد NVMe به نسل PCIe، خود درایو و سخت‌افزار سیستم وابسته است.

صف های موازی چگونه تاخیر و زمان پردازش را کاهش می دهند؟

برتری NVMe فقط به پهنای باند PCIe محدود نمی‌شود و معماری صف‌های دستوری نیز نقش مهمی دارد. SSDهای SATA مبتنی بر AHCI معمولاً از یک صف با حداکثر ۳۲ دستور استفاده می‌کنند، درحالی‌که NVMe امکان ایجاد ده‌ها هزار صف را فراهم می‌کند و هر صف نیز می‌تواند تعداد زیادی دستور را در خود جای دهد. این معماری به پردازش هم‌زمان کمک می‌کند.

این ساختار هنگام اجرای چند کار هم‌زمان ارزش خود را نشان می‌دهد. پردازنده می‌تواند درخواست‌های ورودی و خروجی را موازی مدیریت کند و برای پایان یک دستور منتظر نماند تا سراغ دستور بعدی برود. چنین روشی گلوگاه پردازشی را کمتر می‌کند و در پایگاه داده، سرور و پردازش فایل‌های حجیم اثر بیشتری دارد.

حافظه NVMe 2.0 در عمل چقدر سریع تر است؟

اعداد فنی نشان می‌دهند تفاوت NVMe با SATA SSD فقط روی کاغذ نیست. سرعت خواندن ترتیبی SATA SSD معمولاً به حدود ۵۵۰ مگابایت بر ثانیه محدود می‌شود، درحالی‌که برخی SSDهای NVMe مبتنی بر PCIe 4.0 می‌توانند به سرعتی در حدود ۷۰۰۰ مگابایت بر ثانیه برسند. مدل‌های مبتنی بر PCIe 5.0 نیز در برخی موارد سرعت خواندن ترتیبی بیش از ۱۴۰۰۰ مگابایت بر ثانیه ارائه می‌دهند.

مثلاً در انتقال یا پردازش فایل‌های حجیم، کاهش زمان دسترسی به داده مستقیماً سرعت کار را افزایش می‌دهد. این موضوع برای تدوینگرانی که با ویدئوهای سنگین کار می‌کنند یا سرورهایی با درخواست‌های زیاد اهمیت بیشتری دارد؛ بنابراین NVMe 2.0 ارزشمندتر از سیستم‌های مورد استفاده برای کارهای سبک و روزمره است.

مقایسه سرعت، Latency و IOPS با SATA SSD و SAS SSD

سه معیار برای مقایسه این فناوری‌ها کاربرد زیادی دارند: سرعت انتقال، Latency و IOPS (Input/Output Operations Per Second یا تعداد عملیات ورودی و خروجی در ثانیه). سرعت SATA SSD حدود ۵۵۰ مگابایت بر ثانیه و SAS SSD حدود ۱۵۰۰ مگابایت بر ثانیه است. NVMe در نسل‌های سریع‌تر می‌تواند به بیشتر از ۷۰۰۰ مگابایت بر ثانیه برسد.

در بخش تاخیر نیز اختلاف قابل‌توجهی وجود دارد. NVMe می‌تواند تاخیر کمتر از ۱ میلی‌ثانیه داشته باشد، درحالی‌که این عدد برای SAS حدود ۳ میلی‌ثانیه و SATA SSD حدود ۶ میلی‌ثانیه است. همچنین NVMe می‌تواند IOPS بسیار بالاتری ارائه دهد. این ویژگی در بارهای تصادفی و کارهایی که هزاران درخواست کوچک دارند، گاهی از سرعت ترتیبی مهم‌تر است.

حافظه NVMe 2.0 برای چه نوع کاربری ارزش خرید دارد؟

پرداخت هزینه بیشتر برای حافظه NVMe 2.0 زمانی منطقی‌تر است که نرم‌افزار یا بار کاری بتواند از سرعت، تعداد صف بالا و تاخیر کم استفاده کند؛ بنابراین، پیش از خرید هارد NVMe بهتر است نوع استفاده را مشخص کنید:

قبل از خرید SSD NVMe چه مشخصاتی را بررسی کنیم؟

انتخاب هارد NVMe فقط با نگاه کردن به عدد سرعت خواندن انجام نمی‌شود. حافظه NVMe 2.0 باید با مادربرد، رابط اتصال و نیاز کاری سیستم هماهنگ باشد. بررسی موارد زیر احتمال خرید نامناسب را کمتر می‌کند:

حافظه NVMe 2.0 انتخاب مناسبی برای کاربرانی است که از SSD انتظار سرعت و پاسخ‌گویی بالاتری دارند. این فناوری با PCIe ارتباط سریع‌تری ایجاد می‌کند و درخواست‌های بیشتری را هم‌زمان مدیریت می‌کند. نتیجه آن در کارهایی مثل رندر، سرور، پایگاه داده و گیمینگ بیشتر دیده می‌شود. در مقابل، قیمت بالاتر، گرما و نیاز به سخت‌افزار سازگار از محدودیت‌های آن هستند. پیش از خرید هارد NVMe، نوع کاربرد و پشتیبانی سیستم را مشخص کنید. سپس سرعت، ظرفیت و دوام مدل‌ها را مقایسه کنید.