NVMe ve SATA: ne farklı ve hangisi daha hızlı

NVMe, SATA'ya benzer, ancak ona göre bazı avantajları vardır. Bu makalenin birçok teknik ayrıntı içerdiğini unutmamak önemlidir; sadece hangi diski seçeceğinizle ilgileniyorsanız, Geleneksel SSD sürücüler ve NVMe sürücüler başlıklı başka bir makale yazdık.

NVMe (Non-Volatile Memory Express), özellikle katı hal sürücüleri (SSD'ler) için tasarlanmış bir arayüz protokolüdür. SSD'lerin hareketli parçaları yoktur ve birçok yönden HDD'lerden daha sağlamdır. Şu anda SSD'ler akıllı telefonlar ve tabletler için birincil depolama kaynağıdır. Ayrıca SSD'ler HDD'lerden daha pahalıdır ve bilgisayar performansını artırmak için genellikle HDD'lerle birlikte önbellek olarak kullanılırlar.

SSD'lerin bilgisayarlarda giderek daha yavaş sabit disk sürücülerinin (HDD'ler) yerini almasıyla birlikte SSD'nin yüksek hızlarından yararlanmak için yeni bir arayüze ihtiyaç duyulmuştur. Geçmişte SSD kurulumları, SSD'lere daha yavaş sabit sürücülerle kullanılan Seri Bağlı SCSI (SAS) ve Seri ATA (SATA) gibi arayüzler üzerinden erişiyordu. Ancak SSD'ler, PCI Express (PCIe) aracılığıyla daha hızlı erişim sağlama konusunda belirgin bir avantaja sahiptir.

NVME, uçucu olmayan (flash) belleğe sahip depolama cihazlarına, yani katı hal sürücülerine (SSD'ler) verimli erişim sağlamanın bir yöntemi olarak sıfırdan tasarlanmıştır. NVMe, SSD'lerin sahip olduğu hızlardan yararlanmak için daha hızlı bir arayüz sağlar. Aslında NVMe, PCI Express (PCIe) SSD'leri kullanan kurumsal sistemler, veri merkezleri ve istemci sistemleri için tasarlanmış optimize edilmiş, ölçeklenebilir bir ana bilgisayar denetleyici arayüzüdür.

NVMe standardının spesifikasyonu nvmexpress.org adresinde mevcuttur.

SSD'ler için (PC'lerdeki sabit sürücülerin yerine kullanılabilen) Seri ATA (SATA), mSATA ve PCIe gibi çeşitli alternatif arayüzler bulunmaktadır. PCIe için, SSD anakart üzerindeki bir PCIe konektörüne takılabilen bir kart üzerindeyse dahili arayüz kullanılabilir. Günümüz sunucuları SSD'lere seri SCSI (SAS), SATA, PCIe ya da fiber optik üzerinden erişebilmektedir.

NVMe tabanlı SSD 'ler, daha düşük gecikme süresi elde etmek için PCIe kullanmaktadır. NVMe protokolünü kullanan form faktörleri, bilgisayardaki PCIe'ye bağlanmalıdır. NVMe için bağlantılar bir PCIe genişletme kartı, 2,5 inç U.2 konektörü ya da küçük bir M.2 form faktörü aracılığıyla yapılabilir. Bugünlerde SSD üreticileri PCIe'ye geçme eğilimi göstermekte ve çoğu "Yeni Nesil Form Faktörü" olarak bilinen M.2 konektörünü kullanmaktadır.

NVMe nasıl çalışır?

Gönderim ve Tamamlama Kuyruğu, NVMe'de SSD teknolojisinden yararlanan mekanizmalardan biridir. Kuyruk ana bilgisayar yazılımı SSD veri akışını yönetir, ayrı kuyruklar oluşturur ve siler, komutları iptal eder, vb. Dört çekirdekli bir bilgisayar, veri yapılarının uygun çekirdeğin önbelleğinde saklanmasını sağlamak için dört çift kuyruğa sahip olabilir (bkz. Şekil). Ayrıca, NVMe birbirinden bağımsız çoklu derin kuyrukları destekler.

Şekil. NVMe için Gönderim ve Tamamlama Kuyruğu sistemi, SSD teknolojisinden yararlanan bir mekanizmadır (Resim: nvmexpress.org)

Piyasadaki NVMe SSD'ler

NVMe başlangıçta kurumsal sistemler ve veri merkezleri için yaratılmıştı. Şimdi NVMe yavaş yavaş tüketici pazarına giriyor.

SATA saniyede 6,0 gigabit (Gbps) bant genişliği sınırına sahipken, SAS 12 Gbps bant genişliği sınırına sahiptir.

NVMe, işlemci ve SSD arasında veri aktarımı için PCIe teknolojisini kullanan bir arayüz protokolüdür.

PCIe 3.0 2010 yılında piyasaya sürülmüştür ve hat başına ~1GB/s (çift yönlü) sağlar.

PCIe 3.0, 4 hat ile toplam 16 Gbps için her iki yönde aynı anda (çift yönlü) 8 Gbps sağlayacaktır.

PCIe ayrıca ölçeklendirilebilir. PCIe 3.0 16 şeritte 16 Gbps'lik bir dubleks sağlar.

PCIe 4.0 spesifikasyonu 2017'nin sonlarında yayınlanmıştır. PCIe 3.0 ile karşılaştırıldığında, verimi iki katına çıkarmış, gecikmeyi azaltmış, ölçeklenebilirliği ve sanallaştırma desteğini geliştirmiştir. PCI Express 5.0 spesifikasyonunun 2019'da çıkması planlanıyor. PCI Express 5.0 veri yolu hızının 32 GT/s (Gigatransactions/s) kadar hızlı olması beklenmektedir.