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NVME, die grundsätzliche Technik und Infos:
Warum das Thema NVME mit Bezug auf die SSD Weiterentwicklungen so wichtig ist, läßt sich sehr rasch skizzieren. NVME sprich Non-volatile Memory Express (nicht flüchtiger Speicher) hat AHCI als Protokoll für schnelle Datenträger also insbesondere SSDs inzwischen abgelöst, weil die SATA Schnittstelle in Verbindung mit dem AHCI Protokoll an ihre elektrotechnischen und physikalischen Grenzen stößt, was wir in unseren SSD-Tests ja schon seit einiger Zeit beobachten konnten.
Mehr als 600 MB/sec als Datentransfer sind über die herkömmliche SATA Anbindung physikalisch schlichtweg nicht möglich und das wird sich auch durch noch schnellere Laufwerke nicht mehr ändern. Mehr als 600 MByte pro Sekunde fließen also nicht über die bewährte SATA-Schnittstelle. Steckt man eine SSD hingegen in einen PCIe-Slot, kann sich die Geschwindigkeit vervielfachen. Schon PCIe 2.0 ermöglicht Transferraten bis zu 500 MByte/s pro Lane und Richtung – nutzt man zwei oder gar vier Lanes, steigt die Transferrate auf mehrere GByte/s. PCIe 3.0 verdoppelt diese Geschwindigkeit noch einmal, zumindest theoretisch. PCIe 4.0 ist bereits in der Mache, das nur der Vollständigkeithalber.
Bevor wir auf die Fragen und Antworten aus der Praxis eingehen, zunächst ein Einblick in die Materie als solche. Nein, NVME ist keine Schnittstelle oder Port, sondern genau wie IDE und AHCI ein Protokoll, das wird leider gerne sehr oft und ebenso falsch beschrieben. Das Advanced Host Controller Interface (AHCI) ist eine offene Schnittstelle zur Unterstützung von Funktionen wie Native Command Queuing (NCQ mit QD32) Hot Plugging und Power Management für Speichermedien. SATA ist genau wie ATAPI oder SCSI eine Schnittstelle, das nur als Ergänzung, damit wir alle vom selben Thema reden.
Genauer gesagt, ist NVM Express oder Non-Volatile Memory Express (NVME) ein Protokoll für nichtflüchtigen Datenspeicher. Bei diesem nichtflüchtigen Datenspeicher handelt es sich in der Regel um einen Flash-Speicher, der unterschiedliche Bauformen aufweisen kann, also z.B. ein 5,25 oder 2,5 Zoll SSD-Laufwerk, ein M.2 Laufwerk oder was auch immer an Varianten zum Einsatz kommt. Entscheidend ist dabei die neue Anbindung an das System und hier kommt dann NVME in Verbindung mit der PCI-Express-3.0-Schnittstelle zum Tragen. Die Steuerung erfolgt hier in der Regel über die Northbridge des Chipsatzes. Im Gegensatz zu AHCI, das über die Southbridge des Chipsatzes angesteuert wird, so dass es zu keinen gegenseitigen "Verknotungen" kommt.
Für die Zukunft bedeutet dies in der Praxis: M.2 NVME SSDs werden eben nicht mehr über die SATA-Schnittstelle mit dem jeweiligen Chipsatz verbunden, sondern direkt mit PCI Express und dem zuständigen NVME Protokoll. Die physikalische Übertragung wird dabei PCI Express 3.0 zugeordnet, während NVME die darüber liegenden Protokoll-Schichten übernimmt. Das hat seine Gründe, denn es geht darum, aus vielen kleineren Einzelzugriffen größere kompakte Daten-Aktionen zu generieren, die als Resultat daraus schnelle Datentransfers ermöglichen.
Als weitere Features stehen durch das Optimieren des I/O-Stacks Stromersparnisse und weniger CPU-Last im Raum, so dass sich aus diesen Attributen und vereinheitlichten Treibern in der Summe der Vorteile ein stimmiges Gesamtkonzept herauskristallisiert, das AHCI über kurz oder lang den Rang ablaufen wird.
Das Thema Treiber spielt dabei eine nicht unwesentliche Rolle, denn je weniger komplex die Anbindung funktioniert, desto größer ist die Chance für eine gut funktionierende Kommunikation zwischen Laufwerk, Betriebssystem und Treiber. Dafür soll der ankündigte Standard-NVMHCI-Treiber sorgen, der jedes einzubindende Laufwerk als Massenspeicher ins System integriert. Soweit also die Theorie...
Einfacher strukturiert:
- ATAPI: ->Protokoll das mit der Schnittstelle IDE/PATA und den dort angeschlossenen Laufwerken über passende Treiber kommuniziert.
- AHCI: ->Protokoll das mit der Schnittstelle SATA und den dort angeschlossenen Laufwerken über passende Treiber kommuniziert.
- NVME: ->Protokoll das mit der Schnittstelle PCI-Express-3.0/4.0 oder 5.0 und den dort angeschlossenen Laufwerken über passende Treiber kommuniziert. Das aktuelle PCIe 4.0 und kommende PCIe 5.0 bzw. 6.0 werden daran prinzipiell nichts ändern.
Noch einen Merksatz zum Schluß: SATA SSDs, egal ob 5,25" Zoll oder M.2 nutzen grundsätzlich das AHCI Protokoll und NVME SSDs, egal ob M.2 oder 5,25" nutzen ebenso grundsätzlich immer das NVME Protokoll !
Im nächsten Kapitel kommen wir jetzt zu den Fragen aus der Praxis, die uns immer wieder erreichen und die wir natürlich nicht unbeantwortet lassen wollen.