为什么 NVMe 技术的速度更快?

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2022-01-04 10:27
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NVMe 协议是颇为创新的存储技术。NVMe 固态硬盘的速度较普通硬盘更快,且明显快于 SCSI 或 AHCI 固态硬盘。

什么是 NVMe?

NVMe、NVM Express 或 Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification(非易失性内存主机控制器接口规范),是专门用于访问通过 PCIe (PCI Express) 总线附加的非易失性内存介质的通讯规范。该规范旨在利用固态硬盘的并行特性。NVMe 协议与 PCIe 总线结合,提高了NAND技术的读取和写入的速度,实现更快的非易失性存储。

NVM Express Inc. 是计算机行业联盟,其创立旨在监督可扩展主机控制器接口的标准开发。

NVMe 发展历史

固态硬盘 (SSD) 面世时旨在替换普通硬盘驱动器 (HDD)。最终,固态硬盘采用与普通硬盘相同的接口协议 (SCSI) 和物理连接 (SATA)。从普通硬盘驱动器转变至固态硬盘后,由于其技术更快,因此用户随即看到存储驱动器的速度变快,但是接口和连接的问题使得固态硬盘无法实现全速增益。

尽管此时已经出现了更快的通讯协议和物理连接,但是由于计算标准限定了固态硬盘可以使用的通讯协议,因此固态硬盘制造商不得不使用相同的固态硬盘协议,以便于升级其计算机。随着计算机的外形尺寸从台式机、大型笔记本电脑发展为小型笔记本电脑、平板电脑和手机,对小型存储驱动器的需求变得更加明显。外形尺寸是更改通讯协议、在大型计算机中添加备用连接和通信的契机。

NVMe 性能

NVMe 协议与 PCIe 连接的结合,使得固态硬盘的读写速度比 SATA SSD 和 SCSI 协议组合提高四倍。

NVMe 补充了当代 CPU、平台和应用程序的并行结构。并行结构实现更多指令的同步流动。NVMe 采用优化路径,在单一 I/O 队列中拥有多达 64,000 条指令,且可配备 64,000 条队列,以发布指令,完成输入/输出,支持并行运行。旧的协议(如 SCSI)本质上是串行的,单个队列中的指令数量有限。

由于 NVMe 专为固态硬盘中使用的 NAND 技术而设计,因此其充分利用了底层技术的运行方式,提高驱动速度。

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