Привет, друзья. Кто из постоянных читателей интересуется компьютерным железом наверняка просматривал цикл публикаций сайта о комплектации игровых сборок ПК на базе актуальных комплектующих 2019 и 2020 года с разным бюджетом. В этих статьях одним из важных критериев выбора комплектующих компьютера мы определили наличие на его борту SSD-накопителя нового стандарта NVMe – накопителя, работающего через интерфейс PCI-E и поддерживающего протокол передачи данных NVMe. Последний обеспечивает обработку большего, по сравнению со старым протоколом AHCI, количества запросов за единицу времени (IOPS). И, соответственно, мы имеем значительно большую скорость работы SSD-накопителя. Насколько эта скорость значительна? И какие нюансы нам необходимо знать, если мы захотим добавить на борт своего ПК накопитель SSD NVMe? Давайте во всём разбираться.

Итак, друзья, SSD NVMe – это твердотельные накопители нового стандарта. Как упоминалось, они работают через интерфейс PCI-E, тогда как обычные накопители подключаются через интерфейс SATA. Как и обычные SATA SSD, накопители SSD NVMe – это устройства флеш-памяти с типами памяти QLC, TLC, MLC. 

Примечание: что такое обычные SATA SSD, друзья, можете в деталях ознакомиться в этой статье, в ней приводится подробное разъяснение, что это за тип устройств, в частности, говорится о типах флеш-памяти.

Так, SATA SSD, подключённые через интерфейс SATA III, обладают линейной скоростью считывания данных, если брать по максимуму, немногим свыше 500 Мб/с, а скоростью записи данных – свыше 400 Мб/с, но не более 500 Мб/с. Накопители же SSD NVMe могут выдавать в разы большие линейные скорости обработки данных. На интерфейсе  PCI-E 3.0 у них максимальная линейная скорость чтения может быть до 3500 Мб/с, а а максимальная линейная скорость записи – до 3300 Мб/с. На интерфейсе же PCI-E 4.0 максимальные линейные скорости чтения и запись могут достигать 7000 Мб/с.

Если мы захотим купить себе SSD NVMe, при выборе накопителя этого типа достаточно на торговой интернет-площадке установить фильтр «NVMe». И мы получим перечень моделей SSD-накопителей с поддержкой протокола NVMe. Но в характеристиках мы столкнёмся ещё с некоторыми идентифицирующими параметрами – в частности с интерфейсом и форм-фактором M2.

Иногда сам тип накопителей SSD может в фильтрах значиться как М.2 NVMe. И так же именоваться будет интерфейс.

А иногда в качестве интерфейса будут указываться расширенные параметры – поколения и линии PCI-E, они же будут представлены в качестве отдельных фильтров.

Что значат эти идентифицирующие параметры SSD NVMe?

Интерфейс подключения SSD NVMe – это PCI-E через форм-фактор М.2.

Как и SATA SSD, накопители SSD NVMe универсальные, могут быть подключены к разным типам компьютерных устройств – ПК, ноутбукам, ультрабукам.

У интерфейса подключения SSD NVMe PCI-E есть разновидности – поколения (версии) и число линий PCI-E: PCI-E 3.0 2х, PCI-E 3.0 4x, PCI-E 4.0 4x. 

Интерфейс PCI-E 3.0 2x – это третье поколение и две линии передачи данных, реализован в бюджетных накопителях. Одна линия способна пропускать данные на максимальной скорости почти 1 Гб/с (985 Мб/с), следовательно, две линии будут работать с суммарной скоростью немногим менее 2 Гб/с.

Интерфейс PCI-E 3.0 4x – это то же третье поколение и 4 линии передачи данных. Если каждая из линий передаёт данные на максимальной скорости чуть менее 1 Гб/с, то все линии дадут максимальную скорость чуть меньше 4 Гб/с. Это самая актуальная на сегодняшний день разновидность интерфейса PCI-E SSD-накопителей, она позволяет раскрыть потенциал самых быстрых из них.

Интерфейс PCI-E 4.0 4x – это уже четвёртое поколение PCI-E и 4 линии передачи данных. И это интерфейс будущего. Одна линия этого поколения передаёт данные с максимальной скоростью немногим менее 2 Гб/с. Следовательно 4 линии смогут обеспечить передачу данных с максимальной скоростью немногим менее 8 Гб/с (точнее 7,88 Гб/с).

Потенциал интерфейсов SSD может ограничиваться интерфейсами, реализованными на материнских платах. Поэтому если не на перспективу замены материнской платы, то брать SSD NVMe с более быстрым PCI-E, тогда как на материнке реализован более медленный, нет смысла. Накопители с большим числом линий и более нового поколения совместимы с интерфейсами на материнских платах раннего поколения и с меньшим числом линий.

Это всё, что касается непосредственно интерфейса накопителей SSD NVMe. Но в качестве интерфейса этих накопителей фигурирует также значение М.2. Это, друзья, форм-фактор интерфейса. Тогда как положения и линии PCI-E являют собой разновидности интерфейса, М.2 – это форм-фактор, формат, аппаратный разъём подключения SSD. Ну, соответственно, в какой-то степени это также можно отнести к понятию интерфейс.

Итак, М.2 – это форм-фактор SSD, он же тип аппаратного разъёма, с помощью которого накопитель подключается к материнской плате.

М.2 может быть форм-фактором не только интерфейса PCI-E, но и интерфейса SATA.

Более того, это форм-фактор не только SSD-накопителей, но также прочих устройств - Bluetooth, Wi-Fi, NFC, спутниковой навигации, WiGig, WWAN. Так что для возможности использования SSD NVMe, подключаемых через PCI-E, материнская плата должна предусматривать именно аппаратный разъём М.2 интерфейса PCI-E. Ну или оба аппаратных разъёма – и М.2 SATA, и М.2 PCI-E.

Тандем М.2 и PCI-E – самый передовой на сегодняшний день. С PCI-E, полагаю, друзья, вам всё понятно, исходя из приведённых выше максимальных скоростей этого интерфейса. Что же касается М.2, то это форм-фактор, обеспечивающий возможность повышенной производительности SSD-накопителей при пониженном потреблении системных ресурсов, что важно для портативных устройств. Ну и также М.2 имеет потенциал – он предусматривает технологическое усовершенствование твердотельных накопителей в будущем. У него утапливаемое крепление в разъёмах материнских плат, что избавляет нас от необходимости использования шлейфа передачи данных и кабеля питания. И, соответственно, убирает из числа возможных проблем с носителями таковые из-за шлейфа передачи данных или кабеля питания.

На втором скриншоте, друзья, мы видим, что на одной из торговых площадок в характеристиках накопителя форм-фактор указан как М.2 2280. Цифра 2280 указывает на ширину и длину SSD, это необходимо для определения совместимости с разъёмом М.2 на материнской плате. Ширина и длина накопителя определяет тип разъёма М.2 на материнке. В первых двух цифрах закодирована ширина накопителя, в двух последних – длина. На сегодняшний день накопители SSD М.2 идут с одинаковой шириной 22 мм, но длина у них разная. Вот какие типы форм-фактора можно встретить на современных материнских платах:

Современные материнские платы обычно поддерживают несколько типов форм-фактора.

Разная длина накопителей М.2 обусловлена разной их вместимостью. Чем длиннее форма SSD, тем больше микросхем Nand в него поместится. Т.е., друзья, то есть чем больше длина накопителя, тем он больше в объёме.

NVMe (Non-Volatile Memory Express) – это программное решение на уровне базовой прошивки компьютера (BIOS), это протокол, обеспечивающий взаимодействие накопителя с остальными компонентами компьютерной системы. И это самый передовой на сегодняшний день протокол передачи данных, он делает возможным работу SSD на указанных выше линейных скоростях обработки данных: чтение – до 3500 Мб/с, запись – до 3200 Мб/с.

Друзья, SSD M2 и SSD NVMe – это не всегда одно и то же. SSD NVMe является SSD М.2, поскольку его интерфейс подключения PCI-E реализован в этом форм-факторе. А SSD М.2 может не быть SSD NVMe и поставляться без поддержки протокола NVMe, а с поддержкой уже устаревшего AHCI. Протокол NVMe – это третья составляющая в довесок к форм-фактору М.2 и интерфейсу PCI-E, обеспечивающая высокую производительность SSD. Накопители с протоколом подключения AHCI выдают меньшую скорость обработки данных. Протокол NVMe может быть реализован только для SSD PCI-E, для SSD SATA он недоступен.

Реализация протокола NVMe значительно повышает стоимость SSD-накопителя по сравнению с SSD AHCI. Но это, друзья, реалии сегодняшнего дня, время и новые разработанные технологии в скором будущем девальвируют стоимость SSD NVMe.

Равно, как сами SSD NVMe сегодня пока что стоят дорого, так и дорого стоят материнские платы с поддержкой SSD NVMe. Только новые материнские платы, так сказать, нативно предусматривают подключение SSD NVMe. Нативная поддержка SSD NVMe материнской платой включает:

Все эти нюансы, друзья, нужно смотреть в спецификациях материнской платы. Вот, например, спецификации поддержки SSD-накопителей одной из современных материнок Asus.

Здесь указаны все перечисленные аспекты поддержки, но есть ещё такое значение как M key, т.е. М ключ. Что это? Ключ – это ещё один идентификатор типа разъёма М.2 на материнской плате. Детально о ключах М.2 рассказано в публикации сайта о подключении накопителя SSD NVMe Toshiba. В этой публикации вы найдёте не только пояснение о ключах М.2, но также много информации о накопителях М.2, дополняющей изложенную выше информацию. В частности, там мы говорим о разнице скоростей работы SSD SATA и SSD NVMe, приводим наглядное практическое сравнение скоростей работы разных типов жёстких дисков.

Здесь же лишь, друзья, в завершение статьи отмечу, что если у материнской платы нет разъёма М.2, то SSD PCI-E с этим форм-фактором можно подключить к обычному разъёму PCI-E с использованием специального адаптера-переходника.

С помощью адаптера-переходника мы сможем подключить к системе и SSD AHCI, и SSD NVMe. Но вот установить Windows и загружаться в дальнейшем с накопителя SSD NVMe сможем не в каждом случае. Для этой возможности в BIOS UEFI материнской платы должен быть активен протокол NVMe. Если этого протокола нет, BIOS UEFI можно попытаться обновить. Возможно, в обновлении базовой прошивки производитель материнской платы реализовал поддержку драйверов NVMe. Но, увы, не всегда помогает обновление с использованием ПО на официальном сайте производителя материнки, иногда BIOS нужно перепрошивать с использованием модифицированной версии. ПО для модифицированной перепрошивки необходимо искать на сторонних ресурсах, ну и, соответственно, друзья, это всегда будет определённый риск.

Поддержку NVMe лучше реализовать путём комплексного апгрейда – если у вас базовая начинка ПК в хорошем состоянии, вы можете продать связку «материнка + процессор + кулер + оперативная память» на вторичном рынке и приобрести такую же связку нового поколения. Ну и, соответственно, в этой связке материнская плата должна быть с поддержкой SSD NVMe и интерфейса как минимум PCI-E 3.0 4x.