NVME چیست؟

یکی از مؤثرترین انواع ارتقای سخت‌ افزار روی یک کامپیوتر، تهیه‌ی یک تجهیز ذخیره‌سازی جدید و سریع‌تر است. ارتقای پردازنده و رم از سال‌ها پیش به عنوان گزینه‌های اصلی بهبود یک کامپیوتر مطرح بوده‌اند؛ اما با پیشرفت‌های اخیر در زمینه‌ی حافظه‌های ذخیره‌سازی، این مورد را می‌توان جذاب‌ترین تغییر برای بالا بردن سرعت یک کامپیوتر دانست. یکی از جدیدترین و سریع‌ترین ویژگی‌ها برای حافظه‌های ذخیره‌سازی، NVMe است.
پردازنده‌ی مرکزی کامپیوتر و حافظه‌ی رم از ابتدای رواج کامپیوترهای شخصی با سرعت بالایی در حال پیشرفت بوده و در بازه‌های زمانی کوتاهی، نسل‌های مختلفی از این قطعات معرفی و در بازار عرضه شده‌اند. اما در مورد فضای ذخیره‌سازی کامپیوتر که سال‌ها صرفاً با نام هارددیسک شناخته می‌شد، چنین پیشرفتی را تجربه نمی‌کرد و همین موضوع، باعث می‌شد در بسیاری از کاربردها، این بخش به عنوان گلوگاه عملیات کامپیوتری عمل کند.
احتمالاً در کار با بسیاری از برنامه‌ها، متوجه این موضوع شده‌اید که برنامه روان و بدون مشکل اجرا می‌شود و بیشترین مکث‌ها در آن، زمانی اتفاق می‌افتد که نیاز به عملیات I/O یا خواندن از روی فضای ذخیره‌سازی و نوشتن روی آن وجود دارد. اما با ورود درایو حالت جامد یا SSDها، بسیاری از مسائل در زمینه‌ی حافظه‌های داخلی تغییر کرد.

حافظه‌های SSD تفاوت‌های عمده‌ای با حافظه‌های HDD دارند که ذکر جزئی آن‌ها در این مطلب نمی‌گنجد؛ اما کوتاه‌ترین توضیح در مورد آن‌ها این است که این حافظه‌ها بسیار سریع‌تر از هارددیسک‌ها هستند. اولین SSDها از واسط SATA برای اتصال به کامپیوتر استفاده می‌کردند. این واسط در اکثر سیستم‌ها، توانایی انتقال اطلاعات با حداکثر سرعت ۶ گیگابیت در ثانیه (که با احتساب سربارها، به حدود ۵۵۰ مگابایت در ثانیه می‌رسد) را دارد که در استاندارد ۳.۳ به حد سرعت ۱۶ گیگابیت در ثانیه هم رسیده‌است؛ اما حتی این استاندارد جدید نیز بسیار کندتر از توانایی فناوری SSD است و نمی‌تواند از سرعت بالقوه‌ی آن بهره‌ی کامل را ببرد. بنابراین به وضوح نیاز به ایجاد یک پروتکل و راه ارتباطی جدید برای اتصال SSDها وجود داشت.

NVMe یا حافظه‌ی پرسرعت غیرفرّار، پروتکل ارتباطی حافظه است که توسط گروه بزرگی از تولیدکنندگان قطعات کامپیوتر از جمله اینتل، سامسونگ، دل و سیگِیت توسعه داده شده‌است. این واسط روی گذرگاه ارتباطی PCIe کار می‌کند (حرف e مخفف Express است) و برای حافظه‌های غیرفرّار یا دائمی ایجاد شده‌است. در NVMe ارتباط درایو با مادربورد بسیار مستقیم‌تر ایجاد می‌شود و در نتیجه سرعت ارسال و دریافت اطلاعات سریع‌تر از ارتباط با گذرگاه SATA است.
نسل حاضر و متداول استاندارد PCIe یعنی PCIe 3.0 در هر مسیر ارتباطی یا Lane می‌تواند تا نزدیک به ۱ گیگابایت در ثانیه انتقالِ داده داشته باشد. در عمل مثلاً در محصول Samsung 970 EVO که از چهار خط ارتباطی استفاده می‌کند، سرعتی بیش از ۳ گیگابایت در ثانیه را تجربه می‌کنیم.

این تفاوت بسیار زیاد در سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات روی دیسک در فرایندهایی مثل باز شدن برنامه‌های سنگین، بارگیری و ذخیره‌ی پرونده‌ها و سرعت بالا آمدن و خاموش شدن سیستم‌عامل به خوبی خود را نشان می‌دهد. ضمن اینکه در فناوری NVMe علاوه بر خواندن و نوشتن، زمان جستجو یا Seek time نیز به شدت بهبود یافته و در نتیجه یافتن پرونده‌ها نیز در آن بسیار سریع‌تر خواهد بود.

NVMe یا حافظه‌ی پرسرعت غیرفرّار، پروتکل ارتباطی حافظه است که توسط گروه بزرگی از تولیدکنندگان قطعات کامپیوتر از جمله اینتل، سامسونگ، دل و سیگِیت توسعه داده شده‌است.
درایوهای NVMe در دو فرم‌فاکتور متفاوت عرضه می‌شوند. معمول‌ترین طراحی در آن‌ها، درایوهایی با رابط m.2 است که ۲۲ میلی‌متر عرض داشته و می‌تواند ۳۰، ۴۲، ۶۰، ۸۰ و ۱۰۰ میلی‌متر طول داشته باشد. با این اندازه‌ها با درایو نسبتاً کوچکی روبرو هستیم که به سادگی می‌تواند در کامپیوترهای کوچک یا لپ‌تاپ‌ها نیز استفاده شود. البته باید توجه داشت که بعضی از SATA SSDها هم از همین فرم فاکتور استفاده می‌کنند و نباید آن‌ها را با درایوهای NVMe اشتباه بگیریم. یک مثال برای M.2 NVMe همان Samsung 970 EVO است که پیشتر در مورد سرعت آن نوشتیم.

فرم فاکتور دیگر در NVMe، طراحی PCIe 3.0 است. محصولات این‌چنینی شبیه کارت‌های گرافیک و سایر ابزارهایی هستند که روی شکاف‌های PCIe 3.0 مادربرد سوار می‌شوند. این درایوها می‌توانند روی کیس‌های بزرگ و ATX استفاده شوند؛ اما در کامپیوترهای کوچک یا لپ‌تاپ قابل استفاده نیستند. Intel 750 SSD یک مثال از درایوهای PCIe 3.0 NVMe است.

در تهیه‌ی یک درایو NVMe طبیعتاً باید توجه به امکان پشتیبانی سیستم نیز داشته‌ باشیم. در بسیاری از مادربردهای قدیمی‌تر درگاه M.2 وجود ندارد. حتی در صورت وجود نیز، تمامی M.2ها با NVMe سازگار نیستند و تنها از ارتباط SATA پشتیبانی می‌کنند. این درگاه‌ها از نظر ظاهری تفاوتی با یکدیگر ندارند؛ بنابراین نیاز به مراجعه به مشخصات مادربرد خواهیم داشت.

تمامی درایوهای NVMe قابلیت و سرعت یکسانی ندارند. برای مثال در کنار Samsung 970 با سرعت تقریبی خواندن و نوشتن ۳ و ۲.۵ گیگابایت در ثانیه، درایو Toshiba RC100 نیز وجود دارد که به ترتیب با سرعت ۱.۲ و ۰.۹ گیگابایت در ثانیه اطلاعات را می‌خواند و می‌نویسد. بنابراین علاوه بر پشتیبانی کامپیوتر، فاکتورهایی نیز وجود دارند که باید درباره مشخصات درایوهای موجود در بازار به آن‌ها توجه کنیم. دو نکته‌ی زیر از همین دست هستند:
– تعداد خطوط PCIe هرچه بیشتر باشد، سرعت انتقال اطلاعات بیشتری داریم. برای مثال درایوهای NVMe با چهار خط ارتباطی PCIe بسیار سریعتر از درایوهایی هستند که در مشخصاتشان، PCIe x2 ذکر شده است.
– هرچه تعداد چیپ‌های NAND در درایو بیشتر باشد، مسیرها و مقصدهای بیشتری وجود دارند که کنترلر درایو باید داده‌ها را روی آن‌ها پخش و ذخیره کند. با توجه به همین موضوع، حتی در مدل‌های کاملاً مشابه، درایوهای با ظرفیت کمتر سرعت کمتری نسبت به درایوهای پرظرفیت‌تر دارند.

فرض کنیم مشکلی از لحاظ پشتیبانی سیستم از درایو NVMe نداشته باشیم. آیا تهیه‌ی این درایو عاقلانه و به‌صرفه است؟ در شرایطی که سیستم شما فقط از هارددیسک‌های قدیمی یا HDD استفاده می‌کند، تهیه‌ی یک NVMe SSD به شدت توصیه می‌شود. ارتقای فضای ذخیره‌سازی از HDD به هر نوع SSD می‌تواند تفاوت بسیاری در تجربه‌ی کار با کامپیوتر ایجاد کند. با نزدیک شدن قیمت حافظه‌های NVMe با سایر انواع SSD حالا دیگر مسلماً اختلاف زیاد سرعت NVMe با SSDهای SATA به تفاوت قیمتشان می‌ارزد. اما در شرایطی که از یک SSD با رابط ساتا بهره می‌برید، شاید کنار گذاشتن این درایو و تهیه‌ی یک NVMe مقداری عجولانه باشد.