Dlaczego dyski SSD z M.2, PCI-E 3.0 x4 i NVMe to przyszłość?

Ewolucja dysków półprzewodnikowych do niedawna przebiegała stosunkowo powoli, bowiem odkąd wprowadzono moduły MLC NAND łączące optymalną wytrzymałość oraz wydajność pod komendą SATA III, niczego szczególnie lepszego nie zaprezentowano. Dokonało się nawet odczuwalne uwstecznienie spowodowane forsowaniem układów TLC NAND, szybko wypierających starsze rozwiązanie, niekoniecznie z faktyczną korzyścią dla kupującego. Jednak hamulec stanowiła nie tylko warstwa stricte technologiczna - kontrolery czy pamięci, lecz również leciwe złącze SATA III. Najbardziej obecnie rozpowszechniona wersja wspomnianego interfejsu, pomijając oczywiście ograniczenie transferów do 600 MB/s, wymaga także podpięcia nośnikom okablowania. Szukając dysku pozbawionego tych wszystkich ograniczeń, łączącego gniazdo M.2, PCI-E 3.0 x4 oraz protokół NVMe, sięgnąłem po dobrze znanego Samsunga SSD 950 PRO. Wybór nie będzie chyba żadnym zaskoczeniem, ale warto uzasadnić dlaczego padło akurat na nośnik akurat tego producenta.

Wydajność dysków SSD jest bezsprzecznie ważnym czynnikiem, niemniej aspektów użytkowych również nie należy bagatelizować. Tutaj przewaga interfejsu M.2 nad SATA jest chyba niepodważalna.

Podczas ostatniej zabawy z dyskami Samsung SSD 950 PRO 512 GB, które wylądowały w platformie do obróbki materiałów wideo tworząc macierz RAID 0, uświadomiłem sobie dobitnie, że wydajność SSD jest bezsprzecznie ważnym czynnikiem, niemniej aspektów użytkowych również nie należy pomijać. Nawiązuję oczywiście do kwestii okablowania, bowiem w przypadku nośników SATA trzeba podłączyć przewód transmisyjny oraz zasilający. Niby niewiele znaczący drobiazg, wszak kabelki można gdzieś sprytnie poupychać, związać lub wykorzystać walory obudowy (poprzeczne koszyki lub oddzielne komory), aczkolwiek ich całkowite wyeliminowanie znacznie ułatwia aranżację wnętrza. Modele wykorzystujące interfejs M.2 nie potrzebują żadnego z powyższych - wystarczy włożyć nośnik do odpowiedniego gniazda i proces instalacji mamy zakończony sukcesem, co jest w gruncie rzeczy wielkim ułatwieniem i małą rewolucją w świecie pamięci masowych. Zacznijmy jednak od fundamentów objaśniając, skąd wynika wyższość modeli M.2 PCI-E z NVME nad zwykłymi SATA.

NVMe (NVM Express) to nowy protokół stworzony specjalnie do obsługi dysków półprzewodnikowych PCI-E, znoszący większość limitów swojego starszego brata AHCI (Advanced Host Controller Interface). Poprzednik był projektowany jeszcze z myślą o nośnikach mechanicznych, jednak od 2008 roku trochę się rynek pamięci masowych pozamieniał. O ile AHCI całkiem sprawnie dogaduje się ze zwykłymi dyskami SATA, tak modele korzystające z PCI-E wymagały po prostu szybszego rozwiązania. Główne poprawki dotyczą sposobu komunikacji nośnika z platformą sprzętową, co skróciło czasy opóźnień, zwiększyło maksymalną ilość kolejki poleceń oraz wyeliminowało konieczność synchronizacji poleceń. Wszystko to sprawia, że nośnikom PCI-E wykorzystującym NVMe komunikującym się bezpośrednio przez procesor (nie chipset) zdjęto kaganiec. Miało być szybciej i jest szybciej, nawet do 4 GB/s, chociaż to dopiero pierwszy etap rozwoju tej technologii. Niestety, NVMe posiada także pewne ograniczenia. Największe to natywne wsparcie M.2 PCI-E 3.0 x4, dostępne tylko na nowszych platformach (wybrane Z97, Z170, X99). Oczywiście, można skorzystać z prostego adaptera i wstawić urządzenie do slotu PCI-E, ale tracimy wówczas atut w postaci małych rozmiarów. 

Test Samsung SSD 950 PRO RAID 0 - Wydajność ponad wszystko

Pozbycie się okablowania to oczywiście nie tylko kwestia łatwiejszej czy szybszej instalacji urządzenia, bez potrzeby używania śrubek, wyjmowania koszyków itp. Ponieważ wzrasta ilość obudów komputerowych z oknem, kupowanych najczęściej przez użytkowników lubiących zaglądać do wnętrza swojej maszyny, coraz większe znaczenie ma również aspekt wizualny. Brak jakichkolwiek przewodów wychodzących z dysków oznacza jeden problem mniej. Docenią to zwłaszcza posiadacze stosunkowo małych skrzynek, gdzie dosłownie każdy najdrobniejszy element jest zbędnym paszkwilem. Generalnie pod względem stricte funkcjonalnym nośnikom M.2 trudno cokolwiek zarzucić. Lepszego rozwiązania jeszcze nie wymyślono (pomijam RAMDISK, ponieważ to zupełnie inna kategoria), natomiast modele instalowane w osobnych kartach PCI-E chociaż bardzo zbliżone w działaniu, zajmują jednak znacznie więcej miejsca (Samsung SSD 950 PRO fabrycznie występuje tylko w formacie M.2 2280).

No właśnie, skoro wspomniałem o gabarytach, to zapewne posiadacze komputerów mobilnych i amatorzy ITX najlepiej zrozumieją ich kluczowe znaczenie. Miejsca w takich urządzeniach zawsze brakuje, dlatego praktycznie każdy centymetr okazuje się bezcenny, zwłaszcza iż producenci chcą wprowadzać coraz cieńsze i lżejsze modele ultrabooków. Rezygnacja z tradycyjnych SATA była niemalże koniecznością, zaś nośniki M.2 będące ewolucją mSATA, oprócz wyższej wydajność, zajmują również nieporównywalnie mniej miejsca od 2,5 calowych pobratymców. Do tego dochodzi jeszcze kilkukrotna różnica w wadze, ponieważ Samsung SSD 950 PRO dołoży ultrabookowi zaledwie 10 gramów, podczas gdy standardowy dysk SATA prawie 70 gramów. Pozornie może to wydawać się błahostką, jednak kiedy spojrzymy na urządzenia klasy Dell XPS 13, sumarycznie ważącego zaledwie 1,26 kilograma, sytuacja nagle ulega zmianie. Tutaj walka toczy się naprawdę o każdy gram.

Przyszłość pamięci masowych należy do M.2, zwłaszcza w małych formatach (ITX, ultrabooki, SFF). Tutaj moim zdaniem, oprócz wzrostu wydajności, dokonała się największa i najbardziej korzystna zmiana.

Sam protokół NVMe 1.1 oraz interfejs PCI-E 3.0 x4 zapewniają szalony wzrost wydajności względem SATA i mSATA, dostępny zarówno dla desktopów, jak również w miarę nowoczesnych sprzętów mobilnych. Możliwości tego połączenia sami możecie zweryfikować, wszak Samsung SSD 950 PRO testowałem niejednokrotnie - 1400 MB/s w zapisie oraz ponad 2000 MB/s w odczycie sekwencyjnym jest chyba wystarczająco wymowne. Mamy zatem bardzo ciekawy przypadek, gdzie rozmiary nośnika nie zostały okupione spadkiem osiągów, bowiem PCI-E 3.0 x4 oraz NVMe 1.1 zostawiają modele SATA w opuszczonych gatkach. Sporym atutem opisywanego Samsunga jest także zastosowanie pamięci 3D MLC V-NAND, czyli wielowarstwowych modułów odpowiadających 40 nm litografii, co zapewnia nośnikom ponadprzeciętną wytrzymałość (512 GB zniesie 400 TBW). Takie urządzenia wymagają natomiast przewiewu w obudowie (desktop) albo połączenia z radiatorem (notebook), ponieważ kontroler potrafi się solidnie rozgrzać podczas intensywnej, wielogodzinnej pracy.

Test Samsung SSD 950 Pro 512 GB M.2 PCI-E. SSD szybki jak diabli

Szczerze powiedziawszy, to składając nową maszynę do użytku prywatnego, byłem od początku zdecydowany na nośnik M.2. Nawet nie chodziło o utrzymanie nienagannego porządku w obudowie, której szczególnie często nie otwieram, ale wystarczył fakt pozbycia się przewodów zasilających oraz transmisyjnych plus wymierny wzrost wydajności. Po prostu wkładam Samsunga SSD 950 PRO czy podobne urządzenie do gniazda i zapominam o wszystkim. Chyba nie będziemy się sprzeczać, że przyszłość pamięci masowych należy właśnie do M.2, zwłaszcza w małych formatach (ITX, ultrabooki, SFF). Tutaj moim zdaniem dokonała się największa i najbardziej korzystna zmiana, którą większość firm dopiero zamierza skonsumować. Naprawdę szybkich modeli M.2 wykorzystujących protokół NVMe oraz PCI-E 3.0 x4 jest jeszcze niewiele, naliczyłem raptem czterech producentów, ale przynajmniej wybór jest łatwiejszy. Jednak co chciałem wyraźnie zaznaczyć, ten krótki felieton nie traktuje o osiągach, tylko aspektach budowy tych nośników, ponad wszelką wątpliwość ułatwiających życie ludziom składającym nowoczesny komputer bez zbędnych kabli. Szkoda tylko, że reszta komponentów nie maleje...