經(jīng)常裝系統(tǒng)的人都知道想要讓SSD發(fā)揮出真正實(shí)力的話要去BIOS里面把SATA控制器模式切換成AHCI，因?yàn)榍袚Q成AHCI可獲得更好的性能。但是現(xiàn)在最新存儲接口M.2和SATA-E接口走的都是PCI-E通道，但是對于PCI-E來說AHCI可不是一個(gè)好的選擇，老舊的AHCI標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不合時(shí)宜，想發(fā)揮最佳性能其實(shí)需要新的標(biāo)準(zhǔn)——NVMe。
如果說AHCI的話大家應(yīng)該會了解多一點(diǎn)，NVMe其實(shí)與AHCI一樣都是邏輯設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)，NVMe全稱Non-Volatile Memory Express，非易失性存儲器標(biāo)準(zhǔn)，是使用PCI-E通道的SSD一種規(guī)范，NVMe的設(shè)計(jì)之初就有充分利用到PCI-E SSD的低延時(shí)以及并行性，還有當(dāng)代處理器、平臺與應(yīng)用的并行性。SSD的并行性可以充分被主機(jī)的硬件與軟件充分利用，相比于現(xiàn)在的AHCI標(biāo)準(zhǔn)，NVMe標(biāo)準(zhǔn)可以帶來多方面的性能提升。
NVMe的由來
現(xiàn)在所用的SATA接口與AHCI標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)是為高延時(shí)的機(jī)械硬盤而設(shè)計(jì)的，目前主流SSD依然繼續(xù)使用它們，早期SSD性能不高時(shí)可能還不覺得有什么問題，但是隨著SSD的性能逐漸增強(qiáng)，這些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為限制SSD的一大瓶頸，專為機(jī)械硬盤而設(shè)計(jì)的AHCI標(biāo)準(zhǔn)并不太適合低延時(shí)的SSD。
當(dāng)然，業(yè)界早就意識到這一問題，2009年下半年，關(guān)于NVMe的技術(shù)工作正式啟動，NVMe規(guī)范由包含90多家公司在內(nèi)的工作小組所定制，Intel是主要領(lǐng)頭人，小組成員包括美光、戴爾、三星、Marvell、EMC、IDT等公司，目的就是為SSD建立新的存儲規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，讓它在老舊的SATA與AHCI中解放出來。
Agrade 工業(yè)級NVMe SSD實(shí)測速度
2011年，NVMe標(biāo)準(zhǔn)正式出爐，該標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)閃存存儲的特點(diǎn)量身定制的，新的標(biāo)準(zhǔn)解除了舊標(biāo)準(zhǔn)施放在SSD上的各種限制。2012年標(biāo)準(zhǔn)升級到NVMe 1.1，2014年升級到NVMe1.2，2017年升級到NVMe1.3，最新的NVMe 1.4標(biāo)準(zhǔn)是在2019發(fā)布的，該標(biāo)準(zhǔn)提供了更快、更簡單、更容易擴(kuò)展的技術(shù)， 并進(jìn)一步完善了NVMe技術(shù)，NVMe 1.4緩沖區(qū)的新特性降低了延遲和SSD設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。
NVME的優(yōu)勢
NVMe的優(yōu)勢一：低延時(shí)
說到NVMe標(biāo)準(zhǔn)對比AHCI標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢，其中之一就是低延時(shí)， NVMe標(biāo)準(zhǔn)是面向PCI-E SSD的，使用原生PCI-E通道與CPU直連可以免去SATA與SAS接口的外置控制器（PCH）與CPU通信所帶來的延時(shí)。在軟件層方面，NVMe標(biāo)準(zhǔn)的延時(shí)只有AHCI的一半不到，NVMe精簡了調(diào)用方式，執(zhí)行命令時(shí)不需要讀取寄存器；而AHCI每條命令則需要讀取4次寄存器，一共會消耗8000次CPU循環(huán)，從而造成大概2.5微秒的延遲。
NVMe的優(yōu)勢二：IOPS大增
另外NVMe也大大的提升了SSD的IOPS性能，在制定AHCI規(guī)范時(shí)并行性的想法并沒有完全融合到規(guī)范內(nèi)，利用NCQ功能可以對傳輸能力進(jìn)行優(yōu)化，但是接口并不允許SSD真正最大限度地發(fā)揮其應(yīng)有的并行性。現(xiàn)在SSD測試通常最多只會測試到隊(duì)列深度為32的IOPS能力，其實(shí)終究原因這是AHCI的上限，其實(shí)許多閃存主控可以提供更好的隊(duì)列深度。而NVMe則可以把最大隊(duì)列深度從32提升到64000，SSD的IOPS能力也會得到大幅提升。NVMe還支持同一時(shí)間從多核處理器接受命令和優(yōu)先處理請求，這個(gè)特性在重負(fù)載時(shí)優(yōu)勢就會顯露出來。另外，低延時(shí)和良好的并行性的優(yōu)勢就是可以讓SSD的隨機(jī)性能得到大幅度提升。
NVMe的優(yōu)勢三：功耗更低
NVMe加入了自動功耗狀態(tài)切換和動態(tài)能耗管理功能，設(shè)備從Power State 0閑置50ms后可以切換到Power State 1，繼續(xù)閑置的話，在500ms后又會進(jìn)入功耗更低的Power State 2，切換時(shí)會有短暫延遲。SSD在閑置時(shí)可以非常快速的控制在極低的水平，在功耗管理上NVMe標(biāo)準(zhǔn)的SSD會比現(xiàn)在主流的AHCI SSD擁有較大優(yōu)勢，這一點(diǎn)對移動設(shè)備來說尤其重要，可以顯著增加筆記本和平板電腦的續(xù)航能力。
NVMe的優(yōu)勢四：驅(qū)動適用性廣
驅(qū)動程序的兼容性也是所有PCI-E SSD的一個(gè)共有問題，每個(gè)產(chǎn)品都有對應(yīng)不同系統(tǒng)的專用驅(qū)動，這方面有些廠商做的非常出色，然而許多PCI-E SSD需要加載驅(qū)動才能夠正常引導(dǎo)。NVMe標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)解決了這個(gè)問題，NVMe SSD可以很方便的匹配不同的平臺、系統(tǒng)，無需廠家提供相應(yīng)的驅(qū)動就可以正常工作，目前Windows、Linux、Solaris、Unix、VMware、UEFI等都加入了對NVMe SSD的支持。
