Nicht immer reicht der SpeiÂcher in einem Gerät wie einem PC oder NoteÂbook aus. ManchÂmal lohnt es sich, ein wenig davon nachÂzuÂrĂĽsÂten. Dabei bist du vielÂleicht schon auf die BezeichÂnung „NVMe“ gestoÂĂźen. Der entÂspreÂchenÂde SpeiÂcher kommt immer häuÂfiÂger in mobiÂlen und staÂtioÂnäÂren RechÂnern zum EinÂsatz. In Zukunft spielt NVMe also wohl sogar noch eine gröÂĂźeÂre RolÂle als bisÂher. Doch was hat es damit eigentÂlich auf sich, welÂche VorÂteiÂle hat der SpeiÂcher und wie schlägt er sich im VerÂgleich zu andeÂren Arten? Hier erfährst du alles dazu.
Das erfahrt ihr gleich
WichÂtig zu wisÂsen ist zunächst, dass es sich bei NVMe nicht um eine Art von HardÂware hanÂdelt. VielÂmehr kann NVMe bei unterÂschiedÂliÂchen Arten von SpeiÂchern zum EinÂsatz komÂmen. Dazu aber späÂter mehr. Hier geht es um ein ProÂtoÂkoll, genauÂer um die SpeÂziÂfiÂkaÂtiÂon eines solÂchen. Damit HardÂware in einem RechÂner mit dem restÂliÂchen SysÂtem komÂmuÂniÂzieÂren kann, sind eben solÂche ProÂtoÂkolÂle notÂwenÂdig. NVMe ist die Basis fĂĽr eine schnelÂle ĂśberÂtraÂgung per PCIe („PeriÂpheÂral ComÂpoÂnent InterÂconÂnect Express“). DieÂsen StanÂdard finÂdest du ĂĽbriÂgens auch häuÂfig bei GraÂfik- sowie Sound- und andeÂren Erweiterungskarten.
MaĂźÂgebÂlich an der EntÂwickÂlung des NVMe-ProÂtoÂkolls beteiÂligt ist Intel. Aber auch SpeiÂcherÂherÂstelÂler wie SanÂDisk, SamÂsung und SeaÂgate verÂberÂgen sich hinÂter der TechÂnik. BegriffÂlich steht NVMe fĂĽr „Non-VolaÂtiÂle MemoÂry Express“. ĂśberÂsetzt geht es also um nicht-flĂĽchÂtiÂgen SpeiÂcher. BesÂser bekannt ist dieÂser als Flash-SpeiÂcher, wie er etwa auch in USB-Sticks und in SpeiÂcherÂkarÂten zum EinÂsatz kommt. In ersÂter Linie geht es hier um „Solid-StaÂte DriÂves“, kurz SSDs. NVMe sorgt also dafĂĽr, dass Flash-SpeiÂcher ĂĽber PCIe mit deiÂnem SysÂtem komÂmuÂniÂziert und so Daten ausÂtauÂschen kann.
NVMe ist also keiÂne BezeichÂnung fĂĽr eine bestimmÂte Art von SpeiÂcher. Da lohnt es sich, einen Blick auf die unterÂschiedÂliÂche HardÂware zu werÂfen, in der die SpeÂziÂfiÂkaÂtiÂon VerÂwenÂdung findet:
DieÂse Form von SSD-SpeiÂcher kommt in RechÂnern fĂĽr den HeimÂgeÂbrauch eher selÂten zum EinÂsatz. VielÂmehr steÂcken PCIe-KarÂten in SerÂvern um dort auf relaÂtiv kleiÂnem Raum groÂĂźe MenÂgen an SpeiÂcher zur VerÂfĂĽÂgung zu stelÂlen. Ein VorÂteil von PCIe-KarÂten liegt in der einÂfaÂcher zur reaÂliÂsieÂrenÂden KĂĽhÂlung, da zwiÂschen den einÂzelÂnen SteckÂplätÂzen etwas Raum ist. SolÂche KarÂten sind nicht selÂten mit mehÂreÂren TeraÂbyte (TB) SpeiÂcher ausgerĂĽstet.
BesonÂders dĂĽnÂner SpeiÂcher ist geraÂde bei mobiÂlen GeräÂten wie NoteÂbooks gefragt. Genau hier kommt M.2 auch bevorÂzugt zum EinÂsatz. Die kleiÂnen SSDs steÂcken darÂin mittÂlerÂweiÂle als HauptÂspeiÂcher. In RechÂnern sind sie nicht selÂten fĂĽr das BetriebsÂsysÂtem zustänÂdig. Dabei reiÂchen schon kleiÂneÂre GröÂĂźen wie 256 GigaÂbyte (GB) aus. Die ComÂpuÂter fahÂren so deutÂlich schnelÂler hoch als mit einer norÂmaÂlen FestÂplatÂte. Durch ihre BauÂform lasÂsen sich M.2‑Karten platzÂspaÂrend flach auf dem MainÂboard montieren.
Bei U.2 und U.3‑SSDs hanÂdelt es sich im PrinÂzip um Flash-SpeiÂcher im 2,5‑Zoll-Format. Den groÂĂźen UnterÂschied zu den weit verÂbreiÂteÂten andeÂren SSDs mit dieÂsem FormÂfakÂtor ist ihre HardÂware-SchnittÂstelÂle. Statt SATA III, kommt hier eben eine U.2/U.3‑Steckverbindung zum EinÂsatz. Sie unterÂstĂĽtzt auch NVMe. EntÂspreÂchenÂde SpeiÂcher sind allerÂdings nur schwer zu bekomÂmen und meist teuÂer. Ihr EinÂsatzÂgeÂbiet liegt eher in UnterÂnehÂmen als bei Privatanwendern.
FĂĽr DatenÂzenÂtren gemacht ist der SSD-FormÂfakÂtor E1. Er sieht ein wenig wie eine „nackÂte“ M.2‑SSD aus. Die Idee dahinÂter ist einÂfach: Die gerinÂge Dicke soll mögÂlichst viel SpeiÂcher auf sehr kleiÂnem Raum ermögÂliÂchen. Den E1-SpeiÂcher gibt es in unterÂschiedÂliÂchen LänÂgen und mit KapaÂziÂtäÂten von bis zu 32 TB. MehÂreÂre RieÂgel sumÂmieÂren sich in einem EinÂschub schnell zu groÂĂźen SpeiÂcherÂmenÂgen auf.
Du weiĂźt nun also, was NVMe eigentÂlich bedeuÂtet und wo das ProÂtoÂkoll zu finÂden ist. FĂĽr den priÂvaÂten EinÂsatz ist vor allem der M.2‑Formfaktor interÂesÂsant. Hast du ein MainÂboard mit M.2‑Steckplatz und entÂscheiÂdest dich fĂĽr den SpeiÂcher, kannst du dich auf einiÂge VorÂteiÂle freuen:
- Kein neuÂer StanÂdard notÂwenÂdig:Damit NVMe in einem SysÂtem funkÂtioÂniert, braucht es keiÂne neue SchnittÂstelÂle. StattÂdesÂsen nutzt das ProÂtoÂkoll PCIe, was in den allerÂmeisÂten RechÂnern zum EinÂsatz kommt. Es ist also kein Auf- oder UmrĂĽsÂten notÂwenÂdig. Beim EinÂbau manÂcher NVMe-SpeiÂcher, etwa einer M.2‑Karte, kann allerÂdings ein AdapÂter notÂwenÂdig sein.
- KeiÂne herÂstelÂlerÂspeÂziÂfiÂschen TreiÂber:NVMe ist ein herÂstelÂlerÂunÂabÂhänÂgiÂges ProÂtoÂkoll. Als solÂches brauchst du auch keiÂne TreiÂber des ProÂduÂzenÂten instalÂlieÂren, damit der SpeiÂcher in deiÂnem SysÂtem läuft. WinÂdows 10 hat beiÂspielsÂweiÂse eine einÂgeÂbauÂte UnterÂstĂĽtÂzung fĂĽr NVMe, erkennt den SpeiÂcher also und kann die ausÂgeÂtauschÂten Daten verarbeiten.
- Hohe DatenÂĂĽberÂtraÂgungsÂraÂten: EigentÂlich lasÂsen sich ĂĽber PCIe recht hohe DatenÂĂĽberÂtraÂgungsÂraÂten erreiÂchen. Das ist mit andeÂren ProÂtoÂkolÂlen aber nicht so einÂfach mögÂlich. NVMe lässt hinÂgeÂgen die ĂśberÂtraÂgung ĂĽber gleich vier Lanes zu. Pro Lane sind in der TheoÂrie 1.000 MegaÂbyte pro SekunÂde (MB/s) zu erreiÂchen. Bei vier macht das dann maxiÂmal 4.000 MB/s.
- GerinÂge LatenÂzen:Ein ProÂzesÂsor warÂtet stets auf Daten, die er verÂarÂbeiÂten kann. In extrem kurÂzen ZeitÂabÂstänÂden (Nano-SekunÂden) ĂĽberÂprĂĽft er, ob welÂche zur VerÂfĂĽÂgung steÂhen. NVMe leiÂtet Daten ĂĽber weniÂger ZwiÂschenÂstaÂtioÂnen an die CPU weiÂter, wodurch dieÂse schnelÂler mit der VerÂarÂbeiÂtung beginÂnen kann. Die Zeit der KomÂmuÂniÂkaÂtiÂon zwiÂschen CPU und SpeiÂcher lässt sich als Latenz bezeichÂnen. Bei NVMe-SpeiÂcher ist sie also sehr gering.
- Hohe EffiÂziÂenz:Weil die Daten weniÂger ZwiÂschenÂstaÂtioÂnen nehÂmen, arbeiÂtet eine NVMe-SSD ohneÂhin schon effiÂziÂenÂter. Dank NVMe lasÂsen sich Daten sogar parÂalÂlel verÂarÂbeiÂten, was die EffiÂziÂenz weiÂter erhöht. Das ProÂtoÂkoll ermögÂlicht bis zu 64.000 WarÂteÂschlanÂgen fĂĽr Ein- und AusÂgaÂben. Dabei kann jede WarÂteÂschlanÂge auch eben dieÂse Zahl an BefehÂlen entÂhalÂten. Die hohe EffiÂziÂenz und DatenÂĂĽberÂtraÂgungsÂraÂten lasÂsen NVMe-SpeiÂcher sehr schnell sein.
WähÂrend etwa bei M.2- und PCIe-KarÂten heuÂte NVMe als ProÂtoÂkoll die DatenÂverÂarÂbeiÂtung steuÂert, ist das bei vieÂlen SATA- und manÂchen PCIe-SSDs noch AHCI. Die AbkĂĽrÂzung steht fĂĽr „AdvanÂced Host ConÂtrolÂler InterÂface“. Das ProÂtoÂkoll ist NVMe allerÂdings in allen BelanÂgen unterÂleÂgen, wie ein Blick auf folÂgenÂde VerÂgleichsÂtaÂbelÂle zeigt:
NVMe | AHCI | |
---|---|---|
DatenĂĽbertragungsrate(n) | 4.000 MB/s | rund 600 MB/s (SATA), rund 1.000 MB/s (PCIe) |
BefehlsÂwarÂteÂschlanÂgen | 64.000 | 1 |
BefehÂle pro Warteschlange | 64.000 | 32 |
LatenzÂzeit | rund 2,8 Mikrosekunden | rund 6 Mikrosekunden |
KomÂmuÂniÂkaÂtiÂon | direkt mit der CPU | ĂĽber einen Controller |
MaxiÂmaÂle Ein-/AusÂgaÂben pro SekunÂde (IOPS) | 1.000.000 | 100.000 |
Es sind die vieÂlen VorÂteiÂle, die NVMe fĂĽr ProÂfi- und PriÂvatÂanÂwenÂder gleiÂcherÂmaÂĂźen interÂesÂsant machen. FĂĽr naheÂzu jeden RechÂner sind schnelÂle ZugrifÂfe auf Daten gut, da sie die NutÂzung des RechÂners deutÂlich beschleuÂniÂgen. So fährt WinÂdows 10 dank NVMe etwa schnelÂler hoch, ProÂgramÂme laden schnelÂler und mehr. Gamer freuÂen sich ebenÂfalls ĂĽber die hohen ĂśberÂtraÂgungsÂraÂten, etwa dann, wenn groÂĂźe Level laden mĂĽsÂsen. NVMe ist in der GegenÂwart die TechÂnoÂloÂgie der Wahl, wenn es um schnelÂle Flash-SpeiÂcher geht. Die priÂvat gut nutzÂbaÂren SpeiÂcher im ForÂmat M.2 sind recht gĂĽnsÂtig zu bekomÂmen. So gibt es 512 GigaÂbyte (GB) aktuÂell schon ab rund 50 Euro, 1 TeraÂbyte (TB) ab etwa 100 Euro.
NVMe löst das verÂalÂteÂte AHCI-ProÂtoÂkoll desÂhalb zunehÂmend ab. Wie bei vieÂlen andeÂren SpeÂziÂfiÂkaÂtioÂnen ist auch bei NVMe eine fortÂschreiÂtenÂde EntÂwickÂlung zu erkenÂnen. Im Juni 2021 wurÂde die VerÂsiÂon 2.0 verÂöfÂfentÂlicht. Sie kommt mit einiÂgen VerÂbesÂseÂrunÂgen im Detail daher. So ermögÂlicht die neue SpeÂziÂfiÂkaÂtiÂon etwa das AbleÂgen von Daten in bestimmÂten Zonen des SpeiÂchers, die direkÂte KomÂmuÂniÂkaÂtiÂon mit ProÂgramÂmen und lässt sich theoÂreÂtisch sogar mit mechaÂniÂschen FestÂplatÂten (HDDs) nutÂzen. Bei letzÂteÂrem gelÂten natĂĽrÂlich gewisÂse techÂniÂschen LimiÂtaÂtioÂnen. NVMe ist also, zuminÂdest fĂĽr die näheÂre, Zukunft gerĂĽstet.
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