Hlavní stránka Hardware Disky /CD /DVD /BR Nejrychlejší M.2 SSD disky - 3× Samsung SM951 NVMe
Nejrychlejší M.2 SSD disky - 3× Samsung SM951 NVMe
autor: Z. Obermaier , publikováno 25.11.2015
Nejrychlejší M.2 SSD disky - 3×  Samsung SM951 NVMe

Před časem jsme testovali nejrychlejší SSD pro M.2 SSD na trhu – Samsung SM951. Šlo ale o AHCI verzi, která není tak zajímavou volbou jako varianta NVMe. A tak plníme slib z minula a přinášíme vámi test tří disků s rozhraním NVMe v kapacitách 128, 256 a 512 GB. Bude výkon vyšší než u AHCI verze? A je NVMe bezproblémové?


Co znamená NVMe

Ještě než se pustíme do samotného testu, si krátce připomeneme rozhraní NVMe. Rozhraní AHCI vzniklo někdy v roce 2004 a bylo postaveno na míru pevným diskům s mechanickým ukládáním dat, kdy disk samotný měl ohromné latence. V tu chvíli nevadilo, že i další části ve frontě zvyšují dále latenci, jelikož ta byla v porovnání s latencí samotného disku vždy výrazně nižší. Jak se ale objevovaly na trhu stále rychlejší a rychlejší disky, latence těchto klesala. Podívejme se na obrázek:

Nejrychlejší M.2 SSD disky - 3×  Samsung SM951 NVMe

Graf ukazuje latenci všech součástí systému, tmavě modrá je latence pevného disku (přístupová doba, rychlost řadiče, odezva disku). Fialový pruh ukazuje zpoždění v diskovém řadiči (zpravidla čip na desce nebo obvody v čipsetu). Světle a tmavě zelená pak ukazuje reakční dobu softwaru, neboli ovladače.

Je vidět, že mechanický disk měl ohromnou latenci na své fyzické vrstvě, zpoždění disku měříme v tisících mikrosekund. Velkou měrou se na finálních latencích také podílel diskový řadič a jeho ovladač. Pokud vyměníme klasický disk za SSD, ale stále na AHCI protokolu (SATA), klesne latence disku na nějakých 50 mikrosekund, zpoždění dané řadičem a jeho ovladačem je stále vysoké. Celkem +/- 80 mikrosekund. V případě NVMe protokolu je to ale jiné. Procesor komunikuje s diskem přímo, nepotřebuje k tomu žádný řadič. Tudíž zcela odpadá zpoždění na řadiči a jeho ovladači. Přibude jen výrazně nižší zpoždění na ovladači NVMe. Celkově se tedy latence dle obrázku sníží na finálních 60 mikrosekund. K vizualizaci a lepší představě nám poslouží další obrázek:

Nejrychlejší M.2 SSD disky - 3×  Samsung SM951 NVMe

Nalevo je SATA, napravo pak NVMe. SATA řadič je omezen na 600 MB/s přenosové rychlosti. Dal by se teoreticky i zdvojit, ale bylo by to složité a zbytečné. Naproti tomu má NVMe kapacitu až 4 GB/s díky čtyřem linkám PCI-E 3.0. Také spojení je rychlejší, latence se snižují (viz první obrázek). U SATA probíhá spojení mezi procesorem a diskem takto: Procesor – PCI-E sběrnice – na ni připojený řadič SATA – k řadiči připojený disk. U NVMe je disk připojený k procesoru přímo přes PCI-E sběrnici, nic dalšího nestojí v cestě. Jak říká obrázek, u NVMe až sedmkrát narostla přenosová kapacita a třikrát se snížila latence. To ovšem není všechno, jak nám ukáže poslední obrázek:

Nejrychlejší M.2 SSD disky - 3×  Samsung SM951 NVMe

Na něm vidíme sice případ systému Linux, ale pro Windows je to podobné. AHCI fronta pro 1 milion IOPS potřebuje deset procesorových jader, procesory potřebují ke zpracování 27 tisíc cyklů a trvá to deset mikrosekund. Ta stejná úloha, u NVMe zatíží pouze necelá čtyři procesorová jádra, zpracování zabere procesorům 10 tisíc cyklů a pouze tři mikrosekundy. Zátěž procesoru je nižší, zpracování požadavků rychlejší.

Pokud bychom měli tedy NVMe shrnout: Jde o technologii vyvinutou speciálně pro SSD disky připojené k PCI-E rozhraní. Disk komunikuje s procesorem přímo (pokud jsou PCI-E linky přímo v něm, jako u Intelu). Není potřeba žádný řadič, jen ovladač v systému. Přístupová doba je značně kratší a propustnost až 8GB/s (jedním směrem) při použití osmi PCI-E 3.0 linek. Kromě viditelných dopadů na nás, uživatele je zde i spousta dalších vylepšení. U AHCI je daná jen jedna příkazová fronta s třiceti dvěma příkazy, u NVMe je front 64 tisíc a každá se 64 tisíci příkazy najednou! NVMe podporuje vícenásobný přístup, a paralelizaci na straně procesoru. Počet IOPS není limitován jedním jádrem procesoru, lze využít všechna jádra.

Problémy s NVMe

První problém je operační systém. Přímo nativní ovladač mají pouze systémy Windows 8.1 a Windows 10. Všechny ostatní (Windows 7 a starší) potřebují ovladač stáhnout od výrobce a doinstalovat jej (třeba z webu HP). U disků Intel je to snadné, Intel ovladač pro starší systémy na webu má. Stejně tak i další výrobci NVMe disků. U Disků Samsung SM951 je ale problém, že jde o OEM disky a ty žádný ovladač nemají (mají na webu HP). Samsung jej zkrátka neuvolnil (pouze pro SSD 950 PRO). Zde se musíte spolehnout na vestavěný driver ve Windows 8.1/10. A to může být problém u starších verzí disků se starším firmwarem!

Zjistilo se totiž, že nativní NVMe driver od Microsoft má problém s výkonem. Microsoft v ovladači používá nestandardní příkazy, které obcházejí cache disku a zapisují přímo do flash čipů. To je z principu pomalejší, než zanechat data v cache, kde si je disk do flash zapíše sám postupně. Výkon je tedy nižší, než by mohl být. Zdali už Microsoft tento problém opravil, nevím, snad se tak brzy stane.

Upozorňuji, že se to netýká disků Intel a jiných, které mají vlastní NVMe driver, ale pouze OEM disků využívajících vestavěný driver ve Windows. Přímo podle Samsungu tento jev způsoboval starší firmware v SSD discích. S novými verzemi by se to dít nemělo. Který je nový a který starý, ale není známo.

Nejrychlejší M.2 SSD disky - 3×  Samsung SM951 NVMe

Pokud vám výkon vašeho disku klesl, nebo je v benchmarcích slabý, zaškrtněte obě volby na obrázku ve vlastnostech disku. První volbu mějte zaškrtnutou vždy, s druhou experimentujte. Já jsem si všiml, že pokud mám disk ve slotu M.2, je nutné zaškrtnout obě volby, naopak v PCI-e slotu je ta dolní kontraproduktivní. Musíte si to zkusit, zaškrtěte a spusťte nějaký benchmark – výsledek hned uvidíte. Podle toho nastavte svůj disk.



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
58 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 28.2Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.