NVMe, Pci-express en M.2-2280: Ssd-termen uitgelegd
Dé bottlenecks qua snelheid van een moderne pc zijn niet zozeer de processor of het werkgeheugen, maar wel de opslagruimte. De serial ata (sata)-interface waarmee harde schijven en later ssd’s uitgerust werden, dateert al van 2003. In dit artikel leggen we recente ontwikkelingen en termen naast elkaar.
De intussen universeel gebruikte revisie 3 (sata-3 of sata600)-versie, die de doorvoersnelheid verhoogt tot maximaal 6 Gbit/s, is van 2008. Deze 6 Gbit/s vertaalt zich in een maximale effectieve doorvoersnelheid van ongeveer 550 MB/s. Moderne flash-geheugenchips zoals die in ssd’s worden gebruikt, ondersteunen echter veel hogere doorvoersnelheden.
NVMe
De sata-interface is doorontwikkeld: er bestaat intussen een revisie 3.3-versie van 16 Gbit/s met doorvoersnelheden tot 1,97 GB/s, maar die tref je in geen enkele pc aan. Ssd-fabrikanten kozen massaal voor een andere interface, ‘Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification’ ofwel ‘NVM Express’, afgekort tot nvme. Die gaat beter om met de parallelle werking van een ssd en combineert hoge doorvoersnelheden (tot zes keer méér dan sata-3) met een snellere toegang (tot tien keer beter dan sata-3) en vooral minder vertraging of ‘latency’.
Pci-express
Nvme is een logische protocolinterface die gebruik maakt van de pci-express-bus (pci-e) in moderne computers. Pci-e versie 3.x ondersteunt meerdere communicatiekanalen die elk bijna 1 GB/s data kunnen verwerken (985 MB/s om precies te zijn). Nvme-opslagapparatuur gebaseerd op pci-express gedraagt zich feitelijk meer als snel geheugen dan als een harde schijf en dat is ook niet geheel onlogisch. Een nvme-ssd met pci-e x4 (de x staat voor het aantal communicatiekanalen) haalt in theorie doorvoersnelheden tot 3,94 GB/s, en dat is dubbel zoveel als de nieuwste sata-revisie.
M.2-2280
Moderne desktops en zeker laptops zijn vaak voorzien van een nvme-sleuf, meestal in m.2-2280-vorm (22 mm breedte, 80 mm lengte) Soms is die m.2-sleuf echter aangesloten op de sata-bus en dan kan je er alleen m.2-ssd’s met een sata-interface in kwijt. Uiterlijk is het onderscheid niet te maken: je vindt die informatie in de handleiding.
Heeft je pc geen m.2-interface dan vind je voor enkele tientallen euro’s pci-e insteekkaarten waarmee je die toevoegt. Wel opletten welke logische interface het kaartje ondersteunt: sata of nvme. De betere insteekkaartjes hebben twee sleuven met zowel nvme als sata.
©PXimport
Ssd failure rates, hoe zit het daarmee?
Fabrikanten gebruiken verschillende methoden voor het opgeven van de geschatte levensduur van ssd’s. Het totaal aantal geschreven terabytes (terabytes written, ofwel tbw) is een cijfer dat je intussen bijna overal terugvindt. Meestal bepaalt dit cijfer mede de maximale garantieduur. Naast een garantieduur in jaren is er ook de garantieduur uitgedrukt in tbw. Het getal dat eerst overschreden wordt, bepaalt wanneer de garantie vervalt.
Op zich betekent dat natuurlijk niet noodzakelijk dat de ssd daarna van de ene dag op de andere faalt. Het Duitse magazine C’t kocht in 2016 twaalf ssd’s van bekende merken en schreef er een jaar lang constant data op. Zelfs de goedkoopste ssd ging tweeëneenhalf keer langer mee dan de opgegeven tbw. De Samsung SSD 950 Pro faalde pas na 9,1 petabytes geschreven data, zestig keer méér dan de opgegeven tbw!
De eerste generatie ssd’s had relatief lage tbw-waarden, typisch 60 à 75 tbw voor een budget-ssd van 250 GB. Intussen is dat zelfs voor budget-ssd’s gestegen tot typisch 150 tbw per 250 GB. Maar hoe lang zal bijvoorbeeld een 500 GB ssd met een opgegeven levensduur van 300 tbw goed blijven functioneren? Als je élke dag 5 GB data op de ssd schrijft, stemt dat overeen met minder dan 2 tbw per jaar. Weinig gewone gebruikers halen dat. Volgens Intel schrijft slechts één procent van gebruikers 50 GB per dag ofwel iets meer dan 18 tbw per jaar. Dat betekent dat een ssd met een waarde van 300 tbw méér dan zestien jaar meegaat!
In een werkstation of server met bijvoorbeeld back-up- of virtualisatietoepassingen of in een nas met raid-configuratie lopen de schrijfoperaties veel hoger op, maar zelfs dan nog is 300 tbw veel. De kans dat de garantieduur van vijf jaar eerst overschreden wordt, is veel hoger. En zelfs dan, zo blijkt uit de C’t test, is de kans groot dat de ssd daarna nog een hele tijd meegaat.
