SSD NVMe là gì? Lợi ích của SSD NVMe với máy tính công nghiệp

Nếu giống như hầu hết những người đam mê công nghệ, có lẽ bạn đã quen thuộc với ổ cứng thông thường (HDD) và ổ cứng thể rắn (SSD), nhưng có một phần cứng lưu trữ mới trong thế giới công nghệ – SSD NVMe sẽ có nhiều điều để bạn tìm hiểu thêm. MC&TT sẽ giải thích điều này chi tiết hơn trong nội dung chia sẻ dưới đây.

SSD NVMe là gì?

NVMe SSD là một ổ cứng thể rắn có thể được cắm trực tiếp vào bo mạch chủ của hệ thống máy tính bằng khe cắm kết nối PCIe chuyên dụng. Dạng phổ biến nhất của SSD NVMe là M.2 Form Factor. SSD NVMe giao tiếp trực tiếp với CPU, cho phép tốc độ truyền dữ liệu cực nhanh lên đến 3.500 MB để đọc và 2.500 MB ghi. SSD M.2 NVMe rất phù hợp để bố trí trong các cấu trúc máy tính nhỏ gọn, nơi yêu cầu hiệu suất và hiệu quả năng lượng.

SSD NVMe nhanh hơn SSD thông thường. Không giống như SSD 2,5” thông thường phải cắm vào bộ điều khiển SATA qua cáp, SSD NVMe, chẳng hạn như SSD M.2 NVMe cắm trực tiếp vào bo mạch chủ, giao tiếp trực tiếp với CPU bằng cách sử dụng bus PCIe, nhanh hơn SATA và cung cấp nhiều băng thông hơn, dẫn đến tốc độ truyền dữ liệu cực nhanh.

Ngoài ra, SSD NVMe đáng tin cậy hơn nhiều so với ổ cứng truyền thống vì không có bộ phận chuyển động nào có thể bị hỏng. Ổ cứng SSD NVMe lưu trữ dữ liệu trên chip NAND, trong khi ổ cứng HDD lưu trữ dữ liệu trên đĩa kim loại quay, dễ bị hỏng hơn chip silicon, đặc biệt là khi tiếp xúc với các cú sốc và rung động thường xuyên.

Ví dụ, nhiều nhà sản xuất máy tính công nghiệp kết hợp chúng vào các bản dựng của họ do độ tin cậy cao hơn khi so sánh với các ổ cứng truyền thống sử dụng đĩa quay.

Tính khả dụng và khả năng chi trả của SSD NVMe đã có tác động to lớn đến điện toán công nghiệp. Nhiều nhà sản xuất máy tính công nghiệp đang kết hợp SSD M.2 NVMe vào hệ thống của họ vì khả năng tăng hiệu suất của chúng so với ổ cứng thể rắn và ổ cứng truyền thống.

Hiệu suất của SSD NVMe đã có tác động đáng kể đến máy tính công nghiệp, vốn đòi hỏi tốc độ truyền dữ liệu cực nhanh để có thể thực hiện các khối lượng công việc phức tạp yêu cầu xử lý và phân tích thời gian thực.

Để chứng minh SSD NVMe nhanh hơn SSD và ổ cứng thông thường như thế nào, sẽ hữu ích khi xem xét sự khác biệt giữa giao thức SATA và NVMe trong nội dung chia sẻ dưới đây.

SATA Vs. NVMe

Giao diện SATA được thiết kế để hỗ trợ các ổ đĩa cứng có đĩa quay và do đó chỉ có hàng đợi lệnh 1x hỗ trợ 32 lệnh cho mỗi hàng đợi. Mặt khác, giao diện NVMe hỗ trợ 64K hàng đợi lệnh với 64K lệnh cho mỗi hàng đợi, cho phép thực hiện đồng thời nhiều lệnh hơn, cải thiện đáng kể hiệu suất IOPS của ổ SSD NVMe.

Ngoài ra, giao diện NVMe cho phép SSD NVMe giao tiếp trực tiếp với CPU, do đó giảm độ trễ cần thiết cho giao tiếp. Mặt khác, với SSD và ổ cứng SATA, SSD hoặc HDD trước tiên phải giao tiếp với bộ điều khiển SATA, sau đó giao tiếp với CPU, dẫn đến độ trễ tăng lên so với NVMe. NVMe có độ trễ trung bình là 2,8 micro giây còn SATA là 6 micro giây.

Mặc dù điều này có vẻ như là một sự khác biệt nhỏ, nhưng độ trễ giảm giúp bạn có thể thực hiện những thứ như học máy ở biên yêu cầu xử lý và phân tích dữ liệu theo thời gian thực. Một số ứng dụng, chẳng hạn như xe tự hành, yêu cầu phản hồi trong ít nhất một phần nghìn giây; Ổ cứng NVMe làm cho các ứng dụng đó khả thi với độ thấp.

Ngoài ra, SSD NVMe có thể duy trì tốc độ đọc/ghi 2000 MB/s, trong khi SSD sử dụng giao diện SATA III chỉ có thể duy trì tốc độ đọc/ghi 600MB/s. Điều duy nhất ngăn cản SSD NVMe đạt hiệu suất cao hơn là Công nghệ NAND, công nghệ này đang liên tục cải tiến, có nghĩa là chúng ta có thể thấy tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn trong tương lai.

Nếu bạn đã từng sử dụng máy tính để bàn hoặc máy tính công nghiệp được trang bị ổ SSD NVMe, bạn sẽ ngay lập tức cảm nhận được hiệu suất mà ổ SSD NVMe mang lại cho các hệ thống cấp tiêu dùng và cấp công nghiệp.

SSD NVMe hoạt động như thế nào?

Để hiểu cách hoạt động của ổ SSD NVMe, sẽ rất hữu ích khi xem cách hoạt động của ổ cứng. Ổ cứng lưu trữ dữ liệu trên một loạt các đĩa quay được gọi là đĩa cứng. Mỗi ổ cứng đều chứa một bộ phận truyền động với một đầu đọc/ghi. Khi dữ liệu được đọc/ ghi, bộ phận chuyển động sẽ di chuyển qua phần chính xác và ghi hoặc đọc dữ liệu từ phần đó. Tìm dữ liệu và đọc nó hơi chậm vì ổ cứng phải quay lên và tìm dữ liệu bạn muốn truy cập.

NVMe SSD không sử dụng đĩa quay để lưu trữ dữ liệu. Thay vào đó, NVMe sử dụng NAND Flash, giúp ổ SSD nhanh hơn đáng kể so với ổ cứng. Bộ điều khiển Flash là một phần của SSD giao tiếp với máy tính và quản lý hệ thống các tệp trên SSD. Vì vậy, để truy cập dữ liệu, bạn không cần phải đợi kim tự định vị trên đĩa quay để đọc/ghi dữ liệu. Thay vào đó, dữ liệu được lưu trữ điện tử trên các chip silicon, giúp ổ SSD hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy hơn so với ổ cứng. Ngoài ra, ổ cứng  HDD có tỷ lệ hỏng hóc trung bình từ 6% đến 9% khi so sánh với tỷ lệ hỏng hóc của ổ SSD là 1% đến 3%, làm cho ổ cứng SSD NVMe đáng tin cậy hơn so với ổ cứng thường.

SSD NVMe có nhanh hơn SSD thông thường không?

SSD thông thường và SSD NVMe đều cực kỳ nhanh; điều tạo nên sự khác biệt về tốc độ của chúng là giao thức hoặc giao diện mà chúng sử dụng để truyền thông tin đến CPU. Các ổ SSD thông thường sử dụng giao thức SATA III, điều này giới hạn hiệu suất của các ổ SSD thông thường. Mặt khác, SSD NVMe giao tiếp trực tiếp với CPU bằng PCIe, cho phép SSD hoạt động ở tốc độ đọc/ghi tối đa mà bộ nhớ flash của chúng có thể thực hiện.

SSD NVMe được sử dụng để làm gì?

SSD NVMe đang trở nên phổ biến hơn trong các ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn như trung tâm dữ liệu, xử lý hình ảnh/video, thị giác máy và các ứng dụng khác yêu cầu xử lý và phân tích thời gian thực.

NVMe SSD được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp chủ yếu vì hiệu suất nhanh mà chúng mang lại. Đối với một số ứng dụng, chẳng hạn như xe tự hành, việc ra quyết định theo thời gian thực là rất quan trọng để đảm bảo rằng các phương tiện không bị va chạm.

Đối với một ứng dụng như vậy, mỗi mili giây đều có giá trị, do đó, việc có một giải pháp lưu trữ cực kỳ nhanh chóng là yếu tố quan trọng đối với sự thành công của ứng dụng. Một số ngành đang sử dụng SSD NVMe để cho phép các ứng dụng phức tạp yêu cầu xử lý và phân tích thời gian thực.

Ngoài ra, các nhà sản xuất PC Edge trang bị cho hệ thống của họ ổ SSD vì chúng đáng tin cậy hơn trong môi trường công nghiệp, nơi phần cứng máy tính cạnh Edge computer thường xuyên phải chịu những cú sốc và rung động.

Ổ cứng thông thường có các đĩa quay có thể bị lỗi do tiếp xúc với các cú sốc và rung động, làm cho SSD trở thành lựa chọn tốt hơn cho các ứng dụng công nghiệp. Phần cứng điện toán biên sử dụng SSD vì không có bộ phận chuyển động nào trong đó; thay vào đó, dữ liệu được lưu trữ trên các vi mạch silicon, điều này làm cho các hệ thống tính toán biên chắc chắn trở nên đáng tin cậy hơn và cho phép chúng hoạt động trong các môi trường khác nhau.

SSD NVMe tạo ra một lượng nhiệt đáng kể. Tuy nhiên, các nhà sản xuất PC công nghiệp đã tìm cách làm mát chúng thông qua việc sử dụng các tấm tản nhiệt, giúp truyền nhiệt từ các thành phần tạo nhiệt bên trong sang vỏ máy tính, sau đó tản nhiệt ra không khí xung quanh hệ thống.

Lợi ích của SSD NVMe là gì?

NVMe mang lại tốc độ truyền dữ liệu cực nhanh trong khi tiêu thụ ít điện năng hơn. Mặc dù mức tiết kiệm năng lượng từ một hệ thống là không đáng kể, nhưng nếu bạn đang triển khai hàng trăm hoặc hàng nghìn hệ thống sử dụng SSD NVMe, bạn sẽ nhận thấy chi phí năng lượng của mình giảm đáng kể.

Ngoài ra, khi so sánh với SSD và HDD thông thường sử dụng giao thức SATA, NVMe giảm độ trễ trong khi cung cấp đầu ra đầu vào I / O cao hơn mỗi giây. Ngoài ra, việc sử dụng nhiều lõi cho phép người dùng truy cập dữ liệu quan trọng cực kỳ nhanh chóng, cho phép xử lý và phân tích theo thời gian thực.

Tại sao bộ nhớ NVMe lại quan trọng đối với Máy tính công nghiệp?

Công nghệ NVMe cho phép các ứng dụng mới vượt trội hơn. NVMe cung cấp hiệu suất tốt hơn đáng kể và độ trễ thấp hơn đáng kể khi so sánh với các giao thức SATA, do đó làm cho chúng trở thành một giải pháp tuyệt vời để kích hoạt các ứng dụng mới yêu cầu xử lý và phân tích thời gian thực, chẳng hạn như xe tự hành, máy học, giám sát, ứng dụng chăm sóc sức khỏe và tự động hóa công nghiệp.

Với ngày càng nhiều thiết bị IoT và cảm biến được bổ sung hàng ngày, việc có một giải pháp điện toán tiên tiến có thể đối phó với sự gia tăng khối lượng dữ liệu được thu thập bởi các thiết bị này là vô cùng quan trọng. Đối phó với sự gia tăng dữ liệu đòi hỏi phải xử lý mạnh mẽ hơn, cũng như một giải pháp lưu trữ dữ liệu hoạt động. NVMe cho phép tính linh hoạt và khả năng mở rộng mà không ảnh hưởng đến hiệu suất và độ trễ.

Câu hỏi thường gặp về SSD NVMe

1. Lưu trữ SSD NVMe là gì?

NVMe SSD là ổ cứng thể rắn sử dụng giao thức NVMe, giao thức này hoạt động với PCIe để truyền dữ liệu trực tiếp đến / từ NVMe SSD và CPU. NVMe SSD là một cải tiến đáng kể so với ổ cứng sử dụng giao thức SATA để truyền dữ liệu. Trên thực tế, giao thức NVMe được xây dựng đặc biệt cho SSD; như vậy, nó mang lại cho SSD NVMe một lợi thế đáng kể bằng cách cấp cho SSD quyền truy cập vào PCIe để có tốc độ truyền dữ liệu nhanh chóng.

2. Ổ cứng SSD NVMe có xứng đáng không?

SSD NVMe rất đáng giá cho dù bạn đang sử dụng chúng trong máy tính để bàn thông thường hay máy tính công nghiệp. Điều này là như vậy bởi vì chúng nhanh hơn đáng kể so với ổ cứng và SSD truyền thống, nhờ vào giao thức NVMe. Điều đó nói rằng, SSD NVMe tỏa sáng khi nói đến khối lượng công việc công nghiệp yêu cầu xử lý và phân tích dữ liệu theo thời gian thực vì nó cho phép bộ xử lý truy cập dữ liệu chỉ trong 2,8 micro giây.

3. Ổ đĩa NVMe tồn tại trong bao lâu?

Các nhà sản xuất NVMe thường tuyên bố rằng SSD NVMe có thể kéo dài 1,5 triệu giờ giữa các lần hỏng hóc, với một số nhà sản xuất cung cấp bảo hành lên đến 5 năm cho sản phẩm của họ.

4. NVMe nhanh hơn bao nhiêu so với SSD

SSD thông thường có tốc độ lý thuyết tối đa là 600MB / s trong khi SSD NVMe chạy trên PCIe Gen 3.0 có tốc độ đọc tối đa là 3.500MB / s và tốc độ ghi tối đa là 2.500, làm cho SSD M.2 NVMe nhanh hơn gấp 5 lần so với SSD thông thường.

5. Dung lượng nào mà SSD NVMe có?

M.2 NVMe SSD có nhiều loại dung lượng. Các dung lượng phổ biến nhất là 250GB, 500GB, 1TB, 2TB, 4TB và 8TB.

6. Ổ cứng SSD NVMe có đáng tin cậy hơn ổ cứng không?

Đúng vậy, ổ cứng thể rắn NVMe đáng tin cậy hơn ổ cứng truyền thống vì chúng lưu trữ dữ liệu trên chip NAND, đáng tin cậy hơn so với đĩa quay mà ổ cứng sử dụng để lưu trữ dữ liệu. Ngoài ra, SSD NVMe có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ nhanh hơn nhiều so với ổ cứng truyền thống.