M.2 и NVMe SSD более популярны, чем когда-либо, в аппаратном пространстве ПК, но что это такое и как они на самом деле влияют на ваш опыт? Сегодня я собираюсь осветить эти вопросы и многое другое, поскольку мы погрузимся во всё, что вам нужно знать о M.2 и NVMe SSD.
Что такое M.2 и NVMe SSD
Что такое SSD
Во-первых, давайте уделим немного времени, чтобы определить, что такое SSD и как он функционирует.
SSD или твердотельный накопитель – это высокопроизводительный накопитель без каких-либо движущихся частей. (Отсутствие движущихся частей – это то, что делает его “твердотельным”.)
До дебюта M.2 SSD выпускались в формате 2,5-дюймового диска, точно так же, как 2,5-дюймовые диски HDD создавались, в основном, для ноутбуков. Они также использовали разъём SATA и соответствующую пропускную способность – подробнее об этом немного позже.
На данный момент важно понять основы SSD как высокопроизводительной альтернативы жёстким дискам HDD без движущихся частей.
Что такое M.2 SSD
M.2 в описании SSD указывает на форм-фактор. Форм-фактор M.2 поставляется в нескольких вариантах, но самым популярным на сегодняшний день является стандарт M.2 2280.
22 – это измерение ширины платы в миллиметрах (мм), а 80 – это измерение длины платы, также в мм.
Если у вас нет линейки под рукой, это примерный размер флэш-накопителя USB, за исключением того, что диски M.2 также очень тонкие.
M.2 SSD – сам по себе – не обязательно лучше, чем «стандартный» SATA SSD, кроме того, что он намного меньше.
На самом деле, многие M.2 SSD по-прежнему являются твердотельными накопителями SATA. Но, не все – здесь мы переходим к NVMe SSD.
Что такое NVMe SSD
NVMe SSD – это M.2 SSD, который использует стандарт NVMe (Non-Volatile Memory Express).
С NVMe SSD использует пропускную способность PCI Express, а не пропускную способность SATA, что позволяет значительно повысить скорость чтения и записи.
Поскольку поколения PCI Express выпускаются с улучшением пропускной способности, твердотельные накопители NVMe следуют этому примеру – на момент написания статьи существуют соответствующие твердотельные накопители NVMe для материнских плат PCI Express Gen 3 и PCI Express Gen 4.
Все ли M.2 SSD NVMe?
Нет, многие M.2 SSD зависят от пропускной способности SATA. Это делает их M.2 SATA SSD.
Что такое SATA SSD?
Традиционно SATA SSD – это SSD, который поставляется в 2,5-дюймовом корпусе накопителя и использует традиционный кабель SATA и разъём на материнской плате, а также кабель питания.
Тем не менее, M.2 SATA SSD, которые работают на тех же скоростях, также доступны, хотя и в меньшем форм-факторе, и требуют других разъёмов, чем 2,5 SATA SSD.
Поскольку они M.2, они работают по принципу «подключи и играй», не требуя дополнительного питания или кабелей для работы.
Насколько быстры M.2 и NVMe SSD
Насколько быстр M.2 SATA SSD
M.2 SATA SSD работает так же быстро, как и обычный SATA SSD, то есть максимальная скорость последовательного чтения и записи составляет около 550 МБ/с, плюс-минус пару десятков МБ/с в любом направлении.
Конечно, существуют и более медленные модели SSD, и некоторые производственные процессы могут даже вводить более медленные, чем обычно, скорости при определенных рабочих нагрузках.
Общий ограничитель диапазона ~550 МБ/с накладывается стандартом SATA 3, который был создан для использования с жёсткими дисками HDD.
Диски HDD работают с вращающимися дисками, поэтому их скорость ограничена оборотами в минуту. Хотя вы можете получить прилично быстрые жёсткие диски, большинство SSD начального уровня превосходят их по чистой скорости.
Ограничения стандарта хранения SATA –это именно то, почему производители SSD представили на рынок более быстрый стандарт NVMe.
Насколько быстр M.2 NVMe SSD
Ответ зависит от конкретной модели NVMe SSD, даже больше, чем с SATA SSD.
NVMe напрямую использует пропускную способность PCI Express и полосы пропускания ПК – ту же часть, которая зарезервирована для высокоскоростных карт расширения. Это позволяет обеспечить скорости, которые начинаются с гигабайт в секунду.
По мере увеличения поколения материнской платы и NVMe SSD (Gen 3 и Gen 4 являются текущими стандартами) также поддерживаются более высокие скорости.
Однако, даже в рамках определенного поколения PCIe/NVMe вы все равно можете увидеть большую вариативность производительности.
Низкий уровень PCIe Gen 3 по-прежнему начинается с 1 ГБ/с при чтении и записи, в то время как высокий уровень достигает ~3,5 ГБ/с.
Между тем, низкий уровень PCIe Gen 4 начинается с высокого уровня Gen 3, в то время как высокий уровень Gen 4 достигает 7 ГБ/с при последовательном чтении и записи.
По сравнению со скоростью SATA SSD и особенно SATA HDD, последние NVMe SSD прошли довольно долгий путь в скорости чтения и записи.
Но, как эти астрономически более высокие цифры влияют на реальную производительность?
Как NVMe SSD повышает производительность?
NVMe SSD улучшают большинство форм производительности. Время запуска всех приложений значительно сокращается благодаря наличию такого SSD.
Однако, твердотельные накопители NVMe не влияют на начальное время запуска так же сильно, как первоначальное обновление до SSD уровня SATA с диска HDD.
Несмотря на то, что часто наблюдается экспоненциальное увеличение МБ/с, существуют и другие факторы, влияющие на время загрузки операционной системы. (Например, у вас также может быть узкое место в процессоре или оперативной памяти.)
Кроме того, поскольку эти высокие скорости предназначены только для последовательного чтения и записи, загрузка приложений или ОС будет значительно медленнее. У вас может быть 12-кратное ускорение NVMe PCIe 4 M. 2 SSD по сравнению с SATA SSD в последовательных скоростях чтения/записи, но когда вы загружаете тысячи небольших файлов, которые случайным образом разбросаны по хранилищу, производительность увеличивается не так резко. NVMe SSD в случайных рабочих нагрузках чтения/записи всего в 2-3 раза быстрее, чем SATA SSD.
В дополнение к тому, что они обычно более производительны, чем стандартный диск, NVMe SSD также служит активом всякий раз, когда требуется использовать файл подкачки.
Файл подкачки (или аналогичный кэш для конкретного приложения) –это когда у вас закончилась физическая память для задачи, которую вы пытаетесь выполнить, поэтому ваше дисковое хранилище используется в качестве места временного хранения.
При использовании жёсткого диска или более медленной флэш-памяти это может привести к значительному снижению производительности.
С помощью NVMe SSD, особенно быстрого, вы можете смягчить падение производительности, вызванное использованием быстрого дискового кэша в любом приложении (своего рода расширение вашей оперативной памяти).
Это связано с тем, что NVMe SSD значительно быстрее, чем медленное хранилище, для которого изначально были созданы файлы подкачки, что позволяет достичь лучшей производительности, чем это было бы возможно на механическом жестком диске или дешёвом флэш-накопителе.
Как NVMe SSD улучшает производительность рендеринга?
Когда дело доходит до таких вещей, как рендеринг и редактирование видеопроектов и 3D-сцен, улучшает ли SSD NVMe производительность рендеринга?
В некоторых случаях – да.
Давайте начнём с примера видеопроектов, так как это проще всего объяснить.
Хотя это правда, что ваш стандартный жёсткий диск имеет более чем достаточную скорость для просмотра одного потока 4K, редактирование этого потокового контента с его первоначальным разрешением и размерами файлов не вполне жизнеспособно.
Вам нужен быстрый SSD, чтобы работать с большим количеством отснятого материала с высоким разрешением, потенциально несжатого, с высокой разрядностью, на таймлайне редактирования, который имеет несколько слоев отснятого материала, без заметных сбоев.
То же самое относится к сверхмощному кодированию и транскодированию видео. Когда вы начинаете думать о том, насколько большими могут быть видеофайлы – особенно в несжатом виде или с высоким разрешением – становится ясно, как гигабайты в секунду скорости чтения, предлагаемые NVMe, пригодятся для управления несколькими в режиме реального времени.
Ваши сверхмощные приложения рендеринга, как правило, имеют собственные кэши памяти на основе дисков, которые также ускоряются при использовании SSD NVMe по сравнению с HDD.
Твердотельные накопители NVMe также отлично подходят для 3D-рендеринга, так как позволяют получить более быструю загрузку высококачественных активов, таких как текстуры с высоким разрешением, высокополигональные модели, кэши частиц / физики / моделирования с диска и т.д.
В зависимости от используемого движка рендеринга ваша сцена может генерировать так много данных во время рендеринга, что они перетекают из VRAM (если вы выполняете рендеринг GPU) и оперативной памяти в файл подкачки. В этот момент наличие быстрого NVMe будет иметь огромное значение.
Запись готовых кадров в несжатом многослойном формате EXRs на диск также требует высокой скорости записи, с которой может помочь NVMe SSD.
Скорее всего, вы будете выполнять пост-продакшн, композитинг и редактирование после рендеринга последовательностей изображений, и эти виды рабочих нагрузок сильно зависят от производительности хранилища.
Как NVMe SSD улучшает производительность игр?
И последнее, но не менее важное: как NVMe SSD влияет на производительность игр?
Стоит отметить, что последние консоли (PlayStation 5 и Xbox Series S|X) на момент написания статьи поставляются с твердотельными накопителями NVMe Gen 4 из коробки.
В случае PS5 вы даже должны убедиться, что любой сменный накопитель NVMe соответствует этому требованию Gen 4, а также рекомендуемой минимальной скорости 5,5 ГБ/с.
Однако, при фактическом тестировании было обнаружено, что одна из игр PS5, которая максимально использовала NVMe (Ratchet и Clank), по-прежнему отлично работала с приводом всего на 3,2 ГБ/с. Таким образом, даже для игры, которая явно построена вокруг NVMe SSD, вам не обязательно получать максимально возможные скорости, доступные с Gen 4 – по крайней мере, пока.
Вне этого консольного варианта использования и в более широком игровом пространстве ПК NVMe SSD заметно улучшит время загрузки в игре.
По сравнению с SATA SSD различия могут показаться незначительными, но будут более заметными в играх с большими размерами файлов.
Скорость процессора также играет прямую роль в том, как быстро вы можете загрузить свою игру с накопителя.
Помимо улучшения времени загрузки в игре, NVMe SSD также может улучшить случаи всплывающего входа или медленной загрузки текстуры/модели. Обычно это не влияет на производительность в игре, но определенно может повлиять на качество изображения, особенно в открытых или крупномасштабных многопользовательских играх.
В конечном счете, NVMe SSD вряд ли повлияет на FPS в игре за пределами экстремальных нишевых случаев.
Если игра специально не требует скоростей уровня NVMe, чего на самом деле ещё нет на ПК, вы не заметите изменений производительности от NVMe по сравнению с диском SATA.
Причины по-прежнему использовать M.2 SATA SSD
Производительность сопоставима с NVMe во многих сценариях
M.2 SATA SSD имеют более низкие частоты, чем NVMe SSD, но могут обеспечить аналогичную производительность в нескольких сценариях.
Например, игровые тесты отражают уменьшение отдачи от более высоких уровней производительности SSD, в большей степени, чем обычно отражают их чистые МБ/с или ГБ/с.
Это не значит, что диски NVMe не имеют своих преимуществ – они довольно подробно обсуждались выше, – но игры и приложения всё ещё должны быть созданы, чтобы правильно их использовать.
Это ничем не отличается от любого другого программного обеспечения, более зависимого от процессора или графического процессора.
Конкурентоспособные цены
Поскольку диски M.2 на базе SATA по-прежнему технически проще, они, как правило, намного дешевле, чем их аналоги NVMe.
Это делает их конкурентоспособными как с более дешевым, так и с более дорогим оборудованием для хранения, причем некоторые из них используются для вторичного, а не первичного хранения.
Я сам использую смешанную конфигурацию NVMe M.2 и 2,5-дюймовый SATA SSD.
Я сохранил все свои самые большие игры и видеофайлы на диске NVMe, чтобы максимизировать скорости, в то время как моя ОС и программы могут запускаться с SSD SATA с небольшой задержкой.
Мой компьютер по-прежнему загружается и обновляется за считанные секунды.
Вопросы и ответы о технологии SSD
Существуют ли какие-либо рабочие нагрузки, требующие NVMe SSD?
Какие рабочие нагрузки активно требуют NVMe SSD?
Как указано выше, NVMe SSD чаще всего вступают в игру, когда вам регулярно приходится извлекать и управлять десятками гигабайт из хранилища. Такие вещи, как 3D-рендеринг, сжатие файлов и рендеринг видео, выигрывают от NVMe SSD по сравнению с SATA SSD.
Однако, ничто не требует использования NVMe SSD за пределами нескольких видеоигр.
На момент написания статьи основным примером, который приходит на ум, является Ratchet and Clank: Rift Apart для PlayStation 5, но, как описано Digital Foundry, даже эта игра не в полной мере использует минимальный стандарт PCIe 4.0.
В конце концов, большинство рабочих нагрузок сегодня не требуют NVMe...
Каковы лучшие NVMe SSD?
Если вам нужен нужен NVMe SSD, с чего лучше всего начать?
Помимо общей рекомендации делать покупки в соответствии с желаемой спецификацией SSD вашей материнской платы, ноутбука или консоли, вы должны стремиться к хорошему балансу между ценой и производительностью.
Я думаю, что я собрал довольно хороший набор NVMe SSD, доступных на рынке – я обязательно буду обновлять его.
Сколько M.2 SSD вы можно подключить?
У вас может быть столько M.2 SSD, сколько у вас слотов M.2. Однако, слоты SATA M.2 и слоты NVMe M.2 не совместимы.
Кроме того, даже если у вас есть оба в вашей системе, вы должны быть осторожны, чтобы избежать определенных конфигураций RAID, которые могут замедлить работу более быстрого диска NVMe.
