Объясняем на примерах, в чем разница между NGFF и NVMe

В мире компьютерных технологий важно понимать различия между типами накопителей. NGFF и NVMe — два ключевых стандарта, которые часто упоминаются, когда речь идет о скорости и эффективности хранения данных. В данной статье мы подробно объясним, в чем разница между этими двумя технологиями, чтобы помочь вам сделать осознанный выбор.

NVMe (Non-Volatile Memory Express) — это интерфейс для работы с твердотельными накопителями через шину PCI Express. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных и низкую задержку, поэтому отлично подходит для использования в современных компьютерах и серверах. NVMe-накопители могут работать значительно быстрее традиционных SATA SSD благодаря прямому доступу к шине PCIe.

Основные характеристики NVMe:

• Высокая скорость чтения и записи: NVMe SSD достигают скорости чтения до 3,5 ГБ/с и записи до 3 ГБ/с. Это значительно быстрее, чем у SATA SSD, у которых максимальная скорость чтения — около 550 МБ/с и записи — около 520 МБ/с.
• Низкая задержка доступа к данным: время отклика NVMe-накопителей обычно составляет менее 1 миллисекунды, что обеспечивает мгновенный доступ к данным и повышает общую производительность системы.
• Поддержка параллельной обработки данных: NVMe использует до 64 000 очередей и 64 000 команд в каждой очереди, что значительно улучшает производительность в многозадачных средах. Это особенно полезно для серверов и дата-центров, где важно быстро обрабатывать большие объемы данных.

NVMe поддерживают обратную совместимость, и в разъем PCIe Gen4 можно установить NVMe-накопитель версии Gen3 — для экономии денежных средств и с возможностью дальнейшего апгрейда.

NGFF (Next Generation Form Factor), также известный как M.2, — это форм-фактор для SSD, который заменяет mSATA. NGFF предлагает гибкость в плане размеров и подключения, что позволяет производителям создавать более компактные и производительные варианты. M.2 может использоваться как для SATA, так и для PCIe x4 интерфейсов, что делает его универсальным решением для различных устройств.

Основные характеристики NGFF:

• Разнообразие размеров. M.2 имеют различные длины и ширины, например, 2242, 2260, 2280 и 22110, где первые две цифры обозначают ширину (22 мм), а последние — длину (42, 60, 80 или 110 мм). Поэтому накопители M.2 можно использовать как в полноразмерных настольных компьютерах и серверах, так и компактных устройствах с ограниченным пространством. Это позволяет производителям создавать тонкие и легкие устройства без ущерба для скорости работы.
• Поддержка и SATA-, и PCIe-интерфейсов. Благодаря поддержке обоих интерфейсов малый форм-фактор M.2 является гибким и универсальным решением для хранения данных на широком спектре устройств, от ультрабуков до серверов.
• Возможность установки NGFF-дисков большим числом (целых 3), чем SATA-дисков 2,5'' (количество которых, как правило, — 1 в ультрабуке и 2 в ноутбуке).

Основное различие между NVMe и NGFF заключается в том, что NVMe — это протокол, а NGFF — форм-фактор. NVMe используется для высокоскоростной передачи данных через шину PCIe, тогда как NGFF (M.2) — физический разъем, который поддерживает как NVMe-, так и SATA-протоколы.

Для сравнения протоколов: NVMe — намного быстрее, чем SATA, но и сравнительно дороже.

Для сравнения разъемов: NGFF поддерживает NVMe-накопители с числом линий x4, а PCIe — NVMe-накопители c числом линий x4 и x8. Число линий PCIe в компьютере ограничено ресурсами процессора, поэтому возможность NGFF поддерживать протокол SATA является преимуществом.

Ключевые отличия:

• Протокол vs форм-фактор: NVMe — это протокол передачи данных, NGFF — физический разъем. NVMe обеспечивает высокую скорость передачи данных и низкую задержку благодаря использованию шины PCIe, тогда как NGFF предлагает гибкость в плане размеров и интерфейсов.
• Скорость: NVMe обеспечивает более высокую скорость по сравнению с SATA-интерфейсом, который может использовать NGFF. NVMe-накопители достигают скорости чтения и записи, значительно превосходящей возможности SATA-накопителей.
• Совместимость: NGFF поддерживает как NVMe, так и SATA, в PCIe-разъеме можно использовать только NVMe-накопители. Это означает, что разъемы M.2 могут быть использованы для различных типов накопителей, обеспечивая большую гибкость в выборе компонентов для компьютера.
• Производительность: NVMe-накопители обычно предлагают лучшую производительность благодаря более высокой пропускной способности и низкой задержке. Это делает их идеальными для использования в высокопроизводительных системах, таких как игровые ПК, рабочие станции и серверы.
• Энергопотребление: NVMe-накопители могут потреблять больше энергии по сравнению с SATA SSD, что является важным фактором для мобильных устройств. Однако современные NVMe оптимизированы для эффективного энергопотребления — это позволяет использовать их в ноутбуках и других портативных устройствах без значительных затрат энергии.

Да, NVMe может быть реализован в форм-факторе NGFF. Большинство современных накопителей M.2 поддерживают NVMe, что позволяет им достигать высоких скоростей передачи данных благодаря использованию PCIe-интерфейса. M.2-разъемы поддерживают и NVMe-, и SATA-накопители, предоставляя гибкость в выборе.

Примеры использования:

• Геймерские ПК. В высокопроизводительных игровых системах часто используются накопители NVMe M.2 для ускорения загрузки игр и сокращения времени отклика. Высокая скорость чтения и записи данных позволяет геймерам наслаждаться более плавным игровым процессом и сокращает время загрузки уровней и текстур.
• Ультрабуки. Благодаря компактному размеру и высокой производительности, накопители NVMe M.2 идеально подходят для ультрабуков и других тонких и легких ноутбуков. Они обеспечивают быстрое время загрузки операционной системы и приложений, а также высокую производительность при работе с большими файлами и программами.
• Серверы. В серверных решениях NVMe M.2 используются для ускорения доступа к данным и повышения общей производительности системы. Они отлично подходят для работы с большими объемами данных и многозадачных приложений, таких как базы данных и виртуализация.

Для игровых ПК и рабочих станций: рекомендуется использовать NVMe-накопители в форм-факторе NGFF (M2), как лучшую комбинацию скорости, цены и компактности.

Для серверов: рекомендуется использовать NVMe-накопители в форм-факторе PCIe x8, как лучшую комбинацию низкой задержки работы, скорости работы и объема накопителя.

Примеры быстрых конфигураций:

• NVMe SSD с интерфейсом PCIe Gen3 x4. Эти накопители могут достигать скорости чтения и записи до 3,5 ГБ/с и 3 ГБ/с соответственно. Использование PCIe Gen3 x4 обеспечивает высокую пропускную способность и низкую задержку, благодаря чему они идеальны для высокопроизводительных систем.
• Комбинированное использование NVMe- и SATA-накопителей. Для оптимального соотношения цены/производительности можно использовать NVMe для операционной системы и критически важных приложений, а SATA — для хранения больших объемов данных. Такое сочетание позволяет достичь высокой производительности при разумных затратах, обеспечивая быстрое время отклика для часто используемых данных и экономичное хранение для больших архивов.

Хотя SATA SSD значительно быстрее традиционных жестких дисков, NVMe предлагает еще более высокую производительность благодаря ряду факторов.

Преимущества NVMe перед SATA:

• Высокая пропускная способность. NVMe использует PCIe-интерфейс, который обеспечивает гораздо большую пропускную способность по сравнению с SATA. Поэтому NVMe-накопители достигают скорости чтения и записи данных, значительно превосходящей возможности SATA.
• Низкая задержка. Время отклика NVMe-накопителей значительно меньше благодаря прямому доступу к шине PCIe. Это обеспечивает более быстрое время отклика для приложений и улучшает общую производительность системы.
• Параллелизм. NVMe поддерживает работу с большим количеством очередей и команд, что улучшает производительность в многозадачных средах и особенно полезно для серверов и дата-центров, где важно быстро обрабатывать большие объемы данных.
• Эффективное использование процессора. NVMe позволяет более эффективно использовать ресурсы процессора благодаря меньшей нагрузке на него при работе с данными. Это освобождает процессор для выполнения других задач, что улучшает общую производительность системы.

Однако у NVMe — когда речь идет об обычных компьютерах/ноутбуках — есть существенное ограничение: число линий в процессоре. Как правило, это 20 линий. Когда установлена видеокарта, которая занимает 16 линий, то в компьютер можно установить только один M2 NVMe-диск, любой последующий будет работать как SATA. В то время как SATA-дисков можно подключать больше 6 одновременно, при этом собирая их в RAID, и существенно увеличивать скорость работы.

NVMe — это протокол передачи данных, тогда как NGFF (M.2) — физический форм-фактор. NVMe обеспечивает высокую скорость передачи данных и низкую задержку благодаря использованию шины PCIe, тогда как NGFF предлагает гибкость в плане размеров и интерфейсов.

Скорость и производительность: NVMe-накопители обеспечивают более высокую скорость и производительность по сравнению с SATA SSD (которые также могут использовать разъем M.2), поэтому лучше всего подходят для использования в высокопроизводительных системах, таких как игровые ПК, рабочие станции и серверы.

Гибкость использования: накопители M.2 поддерживают как NVMe, так и SATA, что делает их универсальными для различных устройств — от компактных ультрабуков до полноразмерных настольных компьютеров и серверов — и приложений.

Применение: накопители NVMe M.2 идеально подходят для высокопроизводительных задач, таких как игры, работа с большими данными и использование в серверных решениях. Высокая скорость чтения и записи данных позволяет ускорить загрузку приложений и улучшить общую производительность системы.

Понимание разницы между NGFF и NVMe критически важно для выбора подходящего накопителя под конкретные задачи. NVMe обеспечивает высочайшую производительность благодаря высокоскоростному интерфейсу PCIe. NGFF (M.2) предлагает гибкость в выборе интерфейсов и размеров.

Надеемся, что статья помогла вам разобраться в этих ключевых понятиях и вы сделаете осознанный выбор.